焊接工艺评定中冲击试验要求的类型与评定关系

1、焊接工艺评定中冲击试验要求的类型与评定关系靳茂明（江苏省特种设备安全监督检验研究院 南京 210003）摘要：本文对焊接工艺评定中冲击试验要求的类型进行分类，给出不同冲击要求下的评定范围之间的逻辑关系。对工艺评定因素的概念类型和评定因素的改变类型进行了必要的解释。对ASME评定标准中不同冲击试验要求下的母材评定规定进行了简要的说明。对冲击试验要求与厚度值之间的逻辑关系进行了简要的说明。关键词：焊接工艺评定；冲击试验；逻辑验证；概念类型；评定范围；逻辑关系The types of impact test requirements and logical relationsin welding p

2、rocedure qualificationsJin Maoming(Jiangsu Province Special Equipment Safety Supervision Inspection Institute China Nanjing 210000)Abstract: In this paper,the types of impact test requirements in welding procedure qualifications are classified, and the logical relations between different impact requ

3、irements are given. It is necessary to explain the concept types and the concept types changes of qualification variables.Brief descript the qualification requirements of base metals under different impact test in the ASME qualification code. Brief descript the logic relations between the impact tes

4、t requirements and the wall thickness value.Key words: Welding procedure qualifications；Impact test；Logical qualified；Concept types；Qualification range; Logical relations1 工艺评定中冲击试验要求的类型“工艺评定中冲击试验要求的类型”这句话应该理解为焊接工艺评定对力学性能的逻辑验证类型，由于力学性能试验是工艺评定的核心项目，所以每一种评定因素改变类型的可互换性问题可以简化理解为对力学性能的逻辑验证问题。焊接工艺评定中对力学性能

5、逻辑验证的类型，从ASME评定标准的规定来看有三种：1）只需要对拉伸、弯曲性能进行逻辑验证（即无冲击要求）；2）需要对拉伸、弯曲性能和焊缝金属的冲击性能进行逻辑验证（即有焊缝金属冲击要求）；3）需要对拉伸、弯曲性能和焊缝金属的冲击性能、热影响区冲击性能进行逻辑验证（即有热影响区冲击要求） 根据对ASME评定标准的研究，可以认为对不同的焊接方法，焊缝金属的冲击要求和热影响区冲击要求对母材评定的影响是不一样的，具体的影响情况在后文中进行说明。2 评定因素概念类型的数量和评定因素改变类型的数量 假设有10种焊接方法w1、w2、w3。w10，则焊接方法这个评定因素就有10种概念类型。那么焊接方法改变的

6、类型的数量是多少呢？由w1w2、w1w3。w1w10；w2w1、w2w3。w2w10；。；w10w1、w10w2。w10w9可知全部的改变类型的数量是90，且这90种改变都同时影响了对拉伸、弯曲、冲击力学性能的逻辑验证，所以这90种改变类型不具有可互换性，如果把w1w1、w2w2。w10w10也看作是一种特殊的“改变”类型，则只有自身类型“改变”为自身类型时才是允许的（即不改变类型时才可以逻辑验证），所以这10种“改变”类型具有可互换性。（如果按ASME评定标准的解释，其中90种改变为重要因素，10种“改变”为次要因素，焊接方法的改变类型中没有补加因素。）再假设有10个母材牌号彼此之间都不可以

7、相互验证，分别为m1、m2、m3。m10，则母材有10种概念类型。那么母材焊接类型改变的数量是多少呢？也会是90种吗？当然不是，90种仅仅是10种牌号相互之间的逻辑验证数量，除此之外还有这10种牌号逻辑验证任意不同的两种牌号组合后的焊接类型，以及任意一个组合验证这10种牌号，以及任意一个组合验证其余组合（任意两种牌号的组合数量是：C(10,2)= 10!/(10-2)!*2!=45）。则需要逻辑验证的类型数量是：10种牌号相互之间的逻辑验证数量：10*10-10=90（去除自身验证自身）10种牌号验证45种组合和45种组合验证10种牌号的数量是：45*10*2=900任意两种组合之间需要逻辑验

8、证的数量是：45*45-45=1980（去除自身验证自身）；即需要逻辑验证的焊接类型数量是90+900+1980=2970。如果是100个牌号，则任意两种牌号的组合数量是C(100,2)= 100!/(100-2)!*2!=4950，则需要逻辑验证的类型数量是：100种牌号相互之间的逻辑验证数量：100*100-100=9900（去除自身验证自身）100种牌号验证4950种组合和4950种组合验证100种牌号的数量是：4950*100*2=990000任意两种组合之间需要逻辑验证的数量是：4950*4950-4950=24497550（去除自身验证自身）；即需要逻辑验证的焊接类型数量是9900

9、+495000*2+24497550=25497450，也就是说我们要对这2千5百多万个改变类型做出判断。从以上的内容中我们发现母材这个评定因素与其他评定因素相比较，在对评定因素改变类型的分析上要复杂的多，评定因素改变类型的数量不仅仅受到评定因素类型数量的影响，而且还受到评定因素分类数量形成的数学组合数量的影响，因此对母材进行分类是必要的，经过分类和分组后，评定因素的改变类型数量与不同类别之间和不同组别之间的组合数量有关。对其他评定因素也同样存在着相关评定因素的概念类型和概念类型改变数量的问题，只是有的简单有的复杂而已，比如：在熔化极气体保护焊中对焊接工艺方法的评定中存在4种概念类型：喷射弧、

10、脉冲弧、短路弧、熔滴弧，其概念类型改变的数量是12个（去除自身验证自身），而对于电流类型的评定则只有直流电和交流电2种概念类型，其概念类型的改变数量也只有2种（去除自身验证自身）。焊接工艺评定规则就是对相关评定因素的所有改变类型进行的符合性判断。3 不同冲击要求下的评定范围之间的关系三种冲击要求下评定范围（即允许的评定因素改变类型的数量）之间的关系是：全部的评定因素改变类型的数量无冲击要求时的评定范围有焊缝金属冲击要求时的评定范围有热影响区冲击要求时的评定范围如果按ASME标准中有关“重要因素”（重要变素）、“补加因素”（附加重要变素）、“次要因素”（非重要变素）的定义，对上面的关系可进行如下

11、解释：1）无冲击要求时的评定范围=“次要因素”；或=“全部的评定因素改变类型的数量”“重要因素”2）有焊缝金属冲击要求时的评定范围=“无冲击要求的评定范围”“补加因素”3）ASME标准没有对影响热影响区冲击性能的评定因素的改变进行定义，但实际应用上又把它归纳到“补加因素”，这与“补加因素”的定义不符。有热影响区冲击要求时的评定范围=“有焊缝金属冲击要求时的评定范围”“未定义因素”，见图1。笔者呼吁中国的焊接工艺评定标准不要引入有关“重要因素”、“补加因素”、“次要因素”这些概念，应把它转化为“无冲击要求时的评定范围”、“有焊缝冲击要求时的评定范围”、“有热影响区冲击要求时的评定范围”这三个概念

12、进行评定规则的定义（见图2）。“重要因素”、“补加因素”、“次要因素”是对工艺评定因素改变类型的定义，笔者认为对这种改变类型无需再进行多余的概念定义，这种定义不仅扰乱评定规则的语言表达，而且对某些复杂的评定因素来说不是一个合适的语言方法。下面是用图示法表示工艺评定中冲击要求的类型和评定范围的关系（图1，图2）：图1图24不同冲击要求下的评定结果的逻辑关系 从前文的分析和图1、图2中不难得到下面的结论： 1）如果无冲击要求时不可以评定，则有冲击要求时也必然不可以评定； 2）如果有焊缝冲击要求时不可以评定，则有热影响区冲击要求时也必然不可以评定； 3）如果有焊缝金属冲击要求时可以评定，则无冲击要求

13、时也必然可以评定； 4）如果有热影响区冲击要求时可以评定，则无冲击要求和有焊缝金属冲击要求时也必然可以评定。5 ASME评定标准中冲击要求对母材评定的影响 笔者对ASME评定标准中各种焊接方法下，按不同的冲击要求类型对母材评定条款进行了归纳，见表1。ASME评定标准对各种焊接方法在不同的冲击要求时母材评定规则应遵守的条款 表1焊接方法冲击要求的三种类型无冲击要求仅焊缝冲击焊缝冲击+热影响区冲击手工电弧焊(SMAW)QW403.11(引用QW424.1)QW403.5埋弧焊(SAW)QW403.11(引用QW424.1)QW403.5熔化极气体保护焊(GMAW,FCAW)QW403.11(引用Q

14、W424.1)QW403.5钨极气体保护焊(GTAW)QW403.11(引用QW424.1)QW403.5等离子弧焊(PAW)QW403.12QW403.5气电立焊(EGW)QW403.1QW403.5电渣焊(ESW)QW403.1QW403.4电子束焊(EBW)QW403.1QW403.15激光焊(LBW)QW403.1QW403.15氧-燃料气焊(OFW)QW403.1闪光焊(FW)QW403.24 从表1中可以看出对于手工电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊、钨极气体保护焊、等离子弧焊、气电立焊这6种焊接方法，在无冲击要求和只要求焊缝金属冲击时，母材的评定范围相同（对同一焊接方法而言），其中

15、手工电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊、钨极气体保护焊4种焊接方法母材的评定范围完全相同。对电渣焊、电子束焊、激光焊3种焊接方法，在只要求焊缝金属冲击和同时要求热影响区冲击要求时，母材的评定范围相同（对同一焊接方法而言）。对氧-燃料气焊和闪光焊，在不同冲击要求下母材的评定范围相同。根据表1的归纳可以给出相关焊接方法下不同冲击要求时的母材评定范围关系，见图3、4、5。图3（仅对母材评定）图4（仅对母材评定）图5（仅对母材评定）6 关于母材厚度与试件冲击试验的关系1）如果产品有冲击要求，则试件必须进行相应的冲击试验。如果根据评定规则，允许用某个厚度的试件进行焊接工艺评定，但是又因为试件厚度过小而不能

16、够满足冲击试验条件，则该厚度评定规则必然是不合理的。母材厚度评定规则应保证有冲击试验要求的试件厚度满足冲击试验条件。2）在产品厚度变小的趋势中应该存在一个豁免冲击的厚度值，当产品厚度小于该厚度值时，产品在设计上和焊接工艺评定标准上应不再对该产品厚度提出冲击试验要求。3）进行过焊缝冲击试验的试件可以评定无冲击要求的产品（从逻辑上说即使冲击试验不合格也不影响对无冲击要求产品的评定）。4）同时进行过焊缝冲击试验和热影响区冲击试验的试件可以评定无冲击要求和只要求进行焊缝冲击的产品。7 结束语 本文重点对评定因素的概念类型的分类和概念类型的改变数量进行了分析，根据冲击试验要求的不同对这些改变类型进行分类

17、，从而得到评定结果和评定范围之间的逻辑关系，给出母材厚度与冲击试验要求之间的逻辑关系，每一条评定规则都应该遵守这些逻辑关系。对于某些评定因素，关于概念类型的改变数量的理解可能会变得十分抽象，如厚度评定中可以理解为无数个点与点之间的关系，也可以理解为点与区间的关系，也可以解释为一个函数关系。如果某个评定因素还受到另一个评定因素的影响，则这种情况下形成的概念类型和概念类型的改变数量将更加复杂。正确理解概念类型的改变是制定焊接工艺评定规则的概念基础，评定范围和评定结果之间的逻辑关系对不同冲击要求下评定规则的制定具有逻辑上的指导意义，希望本文的观点能够为我国焊接工艺评定标准的制定提供一些有益的参考。参

18、 考 文 献1 ASME 第IX卷 焊接和钎焊评定（2013版,中文版/英文版）S2 NB/T 47014-2011承压设备焊接工艺评定S作者简介：靳茂明，男，1968年，南京，工程师，主要从事压力容器的检验工作。通讯地址：江苏省南京市草场门大街107号龙江大厦9楼 江苏省特检院邮编：210000电话mail：附录资料：不需要的可以自行删除火电厂工艺流程火力发电厂。以煤、石油或天然气作为燃料的发电厂统称为火电厂1、火电厂的分类（1）按燃料分类：燃煤发电厂，即以煤作为燃料的发电厂；邹县、石横青岛等电厂燃油发电厂，即以石油（实际是提取汽油、煤油、柴油后的渣油）为燃料的发电

19、厂；辛电电厂燃气发电厂，即以天然气、煤气等可燃气体为燃料的发电厂；余热发电厂，即用工业企业的各种余热进行发电的发电厂。此外还有利用垃圾及工业废料作燃料的发电厂。（2）按原动机分类：凝汽式汽轮机发电厂、燃汽轮机发电厂、内燃机发电厂和蒸汽-燃汽轮机发电厂等。（3）按供出能源分类：凝汽式发电厂，即只向外供应电能的电厂；热电厂，即同时向外供应电能和热能的电厂。（ 4）按发电厂总装机容量的多少分类：容量发电厂，其装机总容量在100MW以下的发电厂；中容量发电厂，其装机总容量在100250MW范围内的发电厂；大中容量发电厂，其装机总容量在250600MW范围内的发电厂；大容量发电厂，其装机总容量在6001

20、000MW范围内的发电厂；特大容量发电厂，其装机容量在1000MW及以上的发电厂。（5）按蒸汽压力和温度分类：中低压发电厂，其蒸汽压力在3.92MPa（40kgfcm2）、温度为450的发电厂，单机功率小于25MW；地方热电厂。高压发电厂，其蒸汽压力一般为9.9MPa（101kgfcm2）、温度为540的发电厂，单机功率小于100MW；超高压发电厂，其蒸汽压力一般为13.83MPa（141kgfcm2）、温度为540540的发电厂，单机功率小于200MW；亚临界压力发电厂，其蒸汽压力一般为16.77MPa（171 kgfcm2）、温度为540540的发电厂，单机功率为30OMW直至1O00MW

21、不等；超临界压力发电厂，其蒸汽压力大于22.llMPa（225.6kgfcm2）、温度为550550的发电厂，机组功率为600MW及以上，德国的施瓦茨电厂;超超临界压力发电厂, 其蒸汽压力不低于31 MPa、温度为593.水的临界压力：22.12兆帕；临界温度：374.15（6）按供电范围分类：区域性发电厂，在电网内运行，承担一定区域性供电的大中型发电厂；孤立发电厂，是不并入电网内，单独运行的发电厂；自备发电厂，由大型企业自己建造，主要供本单位用电的发电厂（一般也与电网相连）。2、火力发电厂工艺流程。燃煤，用输煤皮带从煤场运至煤斗中。大型 HYPERLINK /view/145622.htm

22、t _blank 火电厂为提高燃煤效率都是燃烧煤粉。因此，煤斗中的原煤要先送至磨煤机内磨成煤粉。磨碎的煤粉由热空气携带经排粉风机送入锅炉的炉膛内燃烧。煤粉燃烧后形成的热烟气沿锅炉的水平烟道和尾部烟道流动，放出热量，最后进入除尘器，将燃烧后的煤灰分离出来。洁净的烟气在引风机的作用下通过烟囱排入大气。助燃用的空气由送风机送入装设在尾部烟道上的空气预热器内，利用热烟气加热空气。这样，一方面使进入锅炉的空气温度提高，易于煤粉的着火和燃烧外，另一方面也可以降低排烟温度，提高热能的利用率。从空气预热器排出的热空气分为两股：一股去磨煤机干燥和输送煤粉，另一股直接送入炉膛助燃。燃煤燃尽的灰渣落入炉膛下面的渣斗

23、内，与从除尘器分离出的细灰一起用水冲至灰浆泵房内，再由灰浆泵送至灰场。火力发电厂在除氧器水箱内的水经过给水泵升压后通过高压加热器送入省煤器。在省煤器内，水受到热烟气的加热，然后进入锅炉顶部的汽包内。在锅炉炉膛四周密布着水管，称为水冷壁。水冷壁水管的上下两端均通过联箱与汽包连通，汽包内的水经由水冷壁不断循环，吸收着煤受燃烧过程中放出的热量。部分水在冷壁中被加热沸腾后汽化成水蒸汽，这些饱和蒸汽由汽包上部流出进入过热器中。饱和蒸汽在过热器中继续吸热，成为过热蒸汽。过热蒸汽有很高的压力和温度，因此有很大的热势能。具有热势能的过热蒸汽经管道引入 HYPERLINK /view/33757.htm t _

24、blank 汽轮机后，便将热势能转变成动能。高速流动的蒸汽推动 HYPERLINK /view/3824255.htm t _blank 汽轮机转子转动，形成机械能。汽轮机的转子与 HYPERLINK /view/54769.htm t _blank 发电机的转子通过连轴器联在一起。当汽轮机转子转动时便带动 HYPERLINK /view/3824654.htm t _blank 发电机转子转动。在发电机转子的另一端带着一台小直流发电机，叫励磁机。励磁机发出的直流电送至发电机的转子线圈中，使转子成为电磁铁，周围产生磁场。当发电机转子旋转时，磁场也是旋转的，发电机定子内的导线就会切割磁力线感应产

25、生 HYPERLINK /view/10897.htm t _blank 电流。这样，发电机便把汽轮机的机械能转变为 HYPERLINK /view/48797.htm t _blank 电能。电能经变压器将 HYPERLINK /view/10954.htm t _blank 电压升压后，由输电线送至电用户。释放出热势能的蒸汽从汽轮机下部的排汽口排出，称为乏汽。乏汽在 HYPERLINK /view/1090375.htm t _blank 凝汽器内被循环水泵送入凝汽器的冷却水冷却，重新凝结成水，此水成为凝结水。凝结水由凝结水泵送入低压加热器并最终回到除氧器内，完成一个循环。在循环过程中难免有汽水的泄露，即汽水损失，因此要适量地向循环系统内补给一些水，以保证循环的正常进行。高、低压加热器是为提高循环的热效率所采用的装置，除氧器是为了除去水含的氧气以减少对设备及管道的腐蚀。大致工艺流程如下图：3、火力发电厂的三大系统。燃烧系统燃烧系统是由输煤、磨煤、粗细分离、排粉、给粉、锅炉、除尘、脱硫等组成。是由皮带输送机从煤场,通过电磁铁、碎煤机然后送到煤仓间的煤斗内,再经过 HYPERLINK /view/974489.htm t _blank 给煤机进入磨煤机进行磨粉，磨好的煤粉通过空气预热器来的热风，将煤粉打至粗细分离器，粗细分离器将合格的煤粉（不合格的煤粉送回磨煤机），经