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NBT47014-2011《《承压设备焊接工艺评定》


NB/T47014-2011《承压设 备焊接工艺评定》

? 1、国内实施的焊接工艺评定标准
? 在锅炉、压力容器和压力管道行业内实施的焊接工艺评定标 准: (1)JB 4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》; (2)JB/T 4734-2002《铝制焊接容器》附录B“铝容器焊接工 艺评定”; (3)JB/T 4745-2002《钛制焊接容

器》附录B“钛容器焊接工 艺评定”; (4)JB/T 4755-2006《铜制压力容器》附录B“铜制压力容器 的焊接工艺评定”; (5)JB/T 4756-2006《镍及镍合金制压力容器》附录B“镍及 镍合金制压力容器的焊接工艺评定”;

(6)GB151-1999《管壳式换热器》附录B“换热管与管板 接头的焊接工艺评定”; (7)GB150-1998《钢制压力容器》附录C“低温压力容 器”; (8)《蒸汽锅炉安全技术监察规程》附录Ⅰ“焊接工艺评 定”; (9)DL/T 868-2004《焊接工艺评定规程》; (10)GB 50236-1998《现场设备、工业管道焊接工程施 工及验收规范》; (11)SY/T 4103-1995《钢质管道焊接及验收》; (12)SY/T 0452-2002《石油天然气金属管道焊接工艺 评定》。

? 上述锅炉、压力容器和压力管道行业中主要的焊 接工艺评定标准,除SY/T 4103外,都是参照采 用ASME《锅炉压力容器规范》第Ⅸ卷“焊接和 钎接评定”,ASME Ⅸ的权威性与广泛性一直为 世界各国所公认。 ? 近些年来,欧洲标准EN 288《金属材料的焊接工 艺规程及评定》,后来发展为ISO 9956《金属材 料焊接工艺规程和评定》,现又改为ISO 15609, 逐渐被国标认可。

? 由于我国承压设备行业的设计、制造、安 装、检验和使用标准大多参照ASME《锅炉 压力容器规范》,对欧盟发布的97/23/EC 《承压设备指令》以及EN 13445《非火焰 接触压力容器》则处于开始认识阶段。 ? 因此JB 4708修订过程中,从中国实际情况 出发参照ASMEⅨ不仅是合适的,也是合理 的。

? 2、统一承压设备焊接工艺评定标准所面临的问题
(1)产品类别增加到锅炉、压力容器、压力管道; 金属材料类别增加到钢、铝、钛、铜和镍;焊接方 法要增加等离子弧焊、气电立焊和摩擦焊。 (2)基本概念 1、什么是焊接工艺评定?什么是NB/T 47014中 的焊接工艺评定? 2、焊接工艺评定流程; 3、焊接接头抗拉强度合格指标; 4、焊接接头冲击试验温度; (3)弯曲试样的试验参数及试样加工要求; (4)换热管与管板的焊接工艺评定。

? 3、与JB4708相比,NB/T47014的主要变化: ? 1)适用范围从压力容器扩大到锅炉、压力容器、 压力管道; ? 2)增加焊接工艺规程流程图、母材、填充金属和 焊接方法的补充规定、复合金属材料焊接工艺评 定、换热管与管板焊接工艺评定和焊接工艺附加 评定和焊接工艺评定常用英文缩写及代号等6个附 录。 ? 3)增加等离子弧焊、气电立焊、螺柱电弧焊和摩 擦焊等焊接方法的焊接工艺评定; ? 4)增加钛材、铝材、铜材和镍材的焊接工艺评定; ? 5)增加填充金属(焊条、焊丝、焊剂)分类及焊 接工艺评定规则;

? 6)增加了焊接工艺评定术语的内容,将焊接工艺 指导书变更为预焊接工艺规程; ? 7)增加了焊接工艺附加评定、焊接作业指导书、 螺柱电弧焊及缺欠术语; ? 8)撤销JB4708-2000中的附录A不锈钢复合钢焊 接工艺评定; ? 9)变更JB4708-2000标准的编写结构,将焊接工 艺评定因素及类别划分集中成一章;各类焊接工 艺评定都按评定规则、评定方法、检验要求和结 果评价的程序编写; ? 10)撤销型式试验件焊接工艺评定;

? 11)增加锅炉、压力管道用金属材料、并划分类 别、组别; ? 12)依据GB150-1998的变更,撤销和增加了部 分压力容器钢材并重新划分类别、组别; ? 13)撤销了JB4708-2000表1中填充金属类中焊条、 焊剂、焊丝有关牌号、钢号评定规则; ? 14)撤销JB4708-2000表1中填充金属类中焊条、 焊剂、焊丝有关牌号、钢号评定规则,撤销了 JB4708-2000中对接焊缝和角焊缝焊接工艺评定 中的电渣焊相关的焊接工艺评定因素,增加若干 条款,修订了表6;

? 15)增加等离子弧焊、摩擦焊时的母材评 定规则; ? 16)修订两项试件厚度与焊件厚度覆盖规 定; ? 17)修订拉伸试验判定依据及合格指标; ? 18)变更外径不大于100mm的管状试件弯 曲试样宽度; ? 19)修订厚度方向上取冲击试样位置的规 定;

? 20)、修订堆焊金属重新评定的堆焊工艺 因素; ? 21)、增加等离子焊堆焊重新评定的堆焊 工艺因素; ? 22)、增加管状堆焊试件并规定取样位置; ? 23)增加管状堆焊试件并规定取样位置。

? 4、术语 ? 4.1 预焊接工艺规程(pWPS) ? 为进行焊接工艺评定所拟定的焊接工艺文件。即 JB4708-2000中的焊接工艺评定指导书。 ? 4.2 焊接工艺规程(WPS) ? 根据合格的焊接工艺评定报告编制的,用于产品 施焊的焊接工艺文件。 ? 4.3 焊接作业指导书(WWI) ? 与制造焊件有关的加工和操作细则性作业文件。 焊工施焊时使用的作业指导书,可保证施工时质 量的再现性。

? 4.4 焊接工艺规程和焊接作业指导书的区分 ? 从概念上可以看出,焊接工艺规程是根据合格的 焊接工艺评定报告编制的,只保证焊接接头的力 学性能和弯曲性能符合NB/T47014的规定,而焊 接接头的力学性能和弯曲性能只是焊接质量的一 个方面,此外,尚有诸如焊缝外观、焊缝内外缺 陷、应力与应变,施工方便、合理性、经济性等 一系列涉及到焊接生产、管理质量等众多方面问 题,这显然是焊接工艺规程所不具备的,这只有 待于焊接作业指导书来完成。编制焊接作业指导 书的主要依据之一便是评定合格的焊接工艺规程。

? 4.5 焊接工艺附加评定 ? 为使焊接接头的附加特性(如换热管和管 板的角焊缝厚度)符合规定,对拟定的焊 接工艺规程进行验证性试验及结果评价。 ? 焊接工艺评定主要是评定的焊接接头的 力学性能,但对于一些特殊形式的焊缝如 角焊缝、角接接头对接焊缝、组合焊缝及 其他无法进行内部质量检测的焊缝,主要 靠焊接工艺保证焊接质量,对该类焊缝的 焊接工艺进行评定即属于焊接工艺附加评 定。

? 4.6 缺欠 ? 在焊接接头与母材中,无损检测标准允许 存在的不连续部位。该术语来自GB/T3375。 ? 5、总则 ? 5.1 承压设备的焊接工艺评定,除遵守本标 准规定外,还应符合锅炉、压力容器和压 力管道产品相关标准、技术文件的要求。

? 即NB/T47014只是承压设备行业通用性、 技术性和基础性,不能代替所有的产品标 准,但应以此标准为基础。 ? 5.2 评定合格的焊接工艺是指合格的焊接工 艺评定报告中,所列通用焊接工艺评定因 素和专用焊接工艺评定因素中的重要因素 和补加因素。重点说明什么是合格的焊接 工艺。

? 6、焊接工艺评定因素及类别划分 ? 6.1 焊接方法及分类中,增加了等离子弧焊、摩 擦焊、气电立焊合螺柱电弧焊。 ? 等离子弧焊:英文缩写PAW,是将电弧压缩,利 用等离子枪产生的高温、高电离度、高能量密度 的等离子弧,对被焊构件进行加热实现连接的熔 焊方法。 ? 特点:1)生产效率高 能量密度大、电弧方向性 强、熔透能力强,在不开坡口、不加填充焊丝的 情况下,可一次焊透8~10mm厚的不锈钢板;与 钨极氩弧焊同属于钨极气体保护焊,但其焊接速 度要快得多;

? 2)焊接质量高,工件上受热区域小,热影响区窄, 焊接薄板时变形小; ? 3)电弧稳定,电弧挺度好,弧长波动对电弧影响 较小。 ? 气电立焊:厚板立焊时,在接头两侧使用成形器 具(固定式或移动式冷却块)保持熔池形状,强制 焊缝成形的一种电弧焊。 ? 气电立焊是由普通熔化极气体保护焊和电渣焊发 展而形成的一种熔化极气体保护电弧焊方法。其 优点是:生产率高,成本低。与窄间隙焊的主要 区别在于焊缝一次成形,而不是多道多层焊。

? 摩擦焊:在压力作用下,通过待焊工件的摩擦界 面及其附近温度升高,材料的变形抗力降低、塑 性提高、界面氧化膜破碎,伴随着材料产生塑性 流变,通过界面的分子扩散和再结晶而实现焊接 的固态焊接方法。 ? 摩擦焊相较传统熔焊最大的不同点在于整个焊接 过程中,待焊金属获得能量升高达到的温度并没 有达到其熔点,即金属是在热塑性状态下实现的 类锻态固相连接。 ? 相对传统熔焊,摩擦焊具有焊接接头质量高—— 能达到焊缝强度与基体材料等强度,焊接效率高、 质量稳定、一致性好,可实现异种材料焊接等。

? 螺柱焊:螺柱焊(stud welding)是将螺 柱一端与板件(或管件)表面接触,通电 引弧,待接触面熔化后,给螺柱一定压力 完成焊接的方法。电弧螺柱焊用圆柱头焊 钉适用高层钢骨结构建筑、工业厂房建筑、 公路、铁路、桥梁、塔架、汽车、能源、 交通设施建筑、机场、车站、电站、管道 支架、起重机械及其它钢结构等。

? 6.2 金属材料及分类 ? 6.2.1 分类原则 ? 根据金属材料的化学成分、力学性能和焊 接性能将焊制承压设备用母材进行分类。 ? 6.2.2 增加了锅炉用钢、管线钢及有色金属 ? 关于管线钢,执行标准为GB/T9711.1《石 油天然气工业输送钢管 交货技术条件 第1 部分:A级钢管》如L245 L295等。 ? GB/T9711.2《石油天然气工业输送钢管 第 2部分 B级钢管》L245NB L360QB等。

? 该标准为石油天然气工业输送钢管交货技 术条件,执行该标准的钢管在制造过程中 焊接如何进行工艺评定,未查到相关的规 定,但对于交货验收时发现的焊缝缺陷允 许采用埋弧焊、熔化极气体保护焊或碱性 焊条手工电弧焊进行补焊,补焊时应按 GB/T9711第一部分附录B进行补焊工艺验 证,而该补焊工艺验证的要求与NB47014 的要求完全不同,整体要求高一些,对于 该类钢管施工焊接按哪个标准进行焊接工 艺评定一直存在争议。

? 根据NB47014总则4.1的规定,NB47014作 为焊接工艺评定具备通用性、技术性和基 础性,还应符合产品相关标准、技术文件 的要求。 ? 通过比较两个标准,在最基础的母材分类 分组方面,两者基本一致,而其他方面的 要求均高于NB47014,因此,GB/T9711标 准中的钢管在焊接施工时,应按其附录B补 焊工艺验证的要求进行焊接工艺评定。

? 6.2.3 金属材料分类说明 ? 金属材料(母材)分类、分组主要考虑 焊 接接头的力学性能 的前提下,也充分考虑 到母材化学成分和焊接性能。分类原则和 做法力图按照ASME Ⅸ的规定,母材分组 原则与ASME Ⅸ有很大区别。 ? Fe-1类为强度钢,按其抗拉强度级别分为: 40kgf/mm2 50kgf/mm2 55kgf/mm2 60kgf/mm2,共四组。

? Fe-3类为含Mo量等于或大于0.3%的强度钢, 按其抗拉强度级别分为: 40kgf/mm2 50kgf/mm2 60kgf/mm2 三组。 ? Fe-4类按化学成分Cr小于2%分类,依CrMo含量的公称成分分为两组:1Cr-0.5Mo 1Cr-0.5Mo-V。 Fe-5A类按化学成分Cr、Mo含量分类,典型 成分为21/4Cr-1Mo(12Cr2Mo) Fe-5B类按化学成分Cr等于或大于5%分类, 其中Cr公称成分5%为一组,9%为另一组。

Fe-6类为马氏体不锈钢 Fe-7类为铁素体不锈钢,按Cr含量分为两组 Fe-8类为奥氏体不锈钢,按Cr、Ni配比高低 不同分成两组:18-8型、25-13型和25-20 型 Fe-9B类为含镍3%的低温钢,不分组 Fe-10I为高铬钢,Cr含量为27% Fe-10H为奥氏体与铁素体双相不锈钢及高铬 钢

? NB/T47014仍未对材料何时需要进行冲击 试验作出规定,是否要进行冲击试验,依 据原劳动部锅炉压力容器安全监察局曾以 劳锅局字[1993]13号文下发“关于压力容器 产品焊接试板问题补充规定的通知” ? 1、《容规》、GB150、压力容器产品专项 标准规定要做冲击韧性试验的; ? 2、压力容器产品设计图样规定要做冲击韧 性试验的; ? 3、按压力容器产品所选用的材料,其材料 标准规定要做冲击试验的。

关于奥氏体不锈钢低温冲击试验
? 奥氏体不锈钢是否进行冲击试验,GB150 中有相应的规定: ? GB150 4.1.7款规定:钢材使用温度下限, 除奥氏体不锈钢及本章有关条文另行规定 者外,均为高于-20℃。钢材使用温度低于 或等于-20℃时,应按附录C的规定进行夏 比(V型缺口)低温冲击试验。奥氏体钢的 使用温度高于或等于-196℃时,可免做冲 击试验。

? 附录C1.4规定:铬镍不锈钢低温容器,在 设计温度高于或等于-196℃时,且满足下 列各项要求时,可不遵循本附录的规定: ? a) 母材应为含碳量小于或等于0.10%符合 本标准的铬镍奥氏体不锈钢; ? b) 焊接材料和工艺应符合JB/4709的要求; ? c) 设计温度低于-100℃时,应按JB4708进 行焊缝金属的低温夏比(V形缺口)冲击试 验,且符合C2.1.7的要求。

6.2.4 填充金属及分类说明 填充金属包括焊条、焊丝、填充丝、焊带、 焊剂、预置填充金属、金属粉、板极、熔 嘴等。 ? 分类原则 ? ① 熔敷金属力学性能 ? ② 熔金属化学成分 ? ③ 熔敷金属金相组织

? 6.2.5 焊条与焊丝分类,遵循焊接工艺评定 原则,使熔敷金属分类与母材相同; ? 埋弧焊焊材包括焊丝、焊剂两部分,这两 部分都要进行分类。焊丝分类的原则是当 施焊后成为熔敷金属时应与母材分类相同。 当焊丝牌号在同一类别中改变时,则焊剂 牌号也可能随之改变。

? JB4708-2000中规定,焊接材料(焊条、焊 丝、焊剂)焊接工艺评定时按其牌号进行 分类。如焊条牌号后头两位数字作为焊条 电弧焊的重要因素。 ? 牌号只是焊材厂对不同种类、特性的产品 的代号,与型号不同,焊材牌号不是标准 规定的代号,同一焊材,其成分、性能完 全相同,而在国内不同厂家或国外不同国 家可能有若干不同牌号,以牌号作为焊材 分类依据是比较原始、简单的做法,大大 增加了焊接工艺评定数量。

? 但是,单纯用型号分类在我国也不适用, 因为冶金部门编制的焊接用钢丝标准都以 牌号作为代号,国内尚无统一的钢焊丝的 型号分类标准。我国借鉴JIS B8285《压力 容器焊接工艺评定》依据母材分类原则对 焊材进行分类。 ? 6.2.7 焊后热处理分类与JB4708-2000相比 没有变化

? 6.3 每种焊接方法的专用焊接工艺评定因素 及分类 ? 该部分增加了等离子焊、气电立焊、螺柱 焊与摩擦焊的焊接工艺评定因素及分类。 ? 6.3.1不同焊接方法专用焊接工艺评定因素 变化 ? 1、焊条电弧焊由于焊条牌号这一工艺因素 转变为通用工艺因素,只剩下一条重要因 素:预热温度比已经评定合格值降低50℃ 以上。

? 补加因素为:1)焊条的直径改为大 于 6mm;2)从评定合格的位置改为向上立焊; 3)道间最高温度比经评定记录值高50℃以 上;4)改变电流种类或极性;5)增加线 能量或单位长度焊道的熔敷金属体积超过 评定合格值;6)由每面多道焊改为每面单 道焊。 ? 其中因素3)将原来的层间温度改变为道间 温度;因素6)为新增加的补加因素;原来 的补加因素由非低氢型焊条改变为低氢型 焊条根据NB/T47014中6.1.3填充金属的评 定规则确定。

? 2、埋弧焊 ? 重要因素为:1)改变混合焊剂的混合比例;2) 添加或取消附加的填充丝;与评定值比,其体积 改变超过10%;3)预热温度比已经评定合格值降 低50℃以上;4)若焊缝金属合金含量主要取决 于附加填充金属时,当焊接工艺改变引起焊缝金 属中重要合金元素超出评定范围; ? 其中变化:a、药芯焊丝牌号、焊丝钢号、焊剂 牌号转变为通用工艺因素;b、增加了2)中体积 改变超过10%作为重要因素;c、因素 4)为新增 重要因素。 ? 注:JB4708中焊接牌号为重要因素,NB47014中 将焊剂牌号在表5中改变为焊剂型号、类型,但未 提出焊剂型号变化时的类别评定规则。

? 补加因素为:1)道间最高温度比经评定评 定记录值高50 ℃以上;2)改变电流种类或 极性;3)增加线能量或单位长度焊道的熔 敷金属体积超过评定合格值;4)由每面多 道焊改为每面单道焊;5)机动焊、自动焊 时,单丝焊改为多丝焊,或反之。 ? 补加因素变化不大,只有因素1)中道间温 度和层间温度的区分;因素5)中,明确埋 弧焊机动焊和自动焊的概念。

? 3、熔化极气体保护焊 ? 重要因素:1)添加或取消附加的填充丝; 与评定值比,其体积改变超过10%;2)实 芯焊丝、药芯焊丝、金属粉之间变更;3) 若焊缝金属合金含量主要取决于附加填充 金属时,当焊接工艺改变引起焊缝金属中 重要合金元素超出评定范围;4)预热温度 比已评定合格值降低50℃以上;5)改变单 一保护气体种类;改变混合保护气体规定 配比;从单一保护气体改用混合保护气体 或反之;增加或取消保护气体;

? 6)当类别号为Fe-10I、Ti-1、Ti-2、Ni1~Ni-5时,取消焊缝背面保护气体,或背 面保护气从惰性气体改变为混合气体;7) 当焊接Fe-10I、 Ti-1、Ti-2类材料时,取消 尾部保护气体;尾部保护气体从惰性气体 改变为混合气体;或尾部保护气体流量比 评定值减少10%或更多;8)从喷射弧、熔 滴弧或脉冲弧改变为短路弧或反之。 ? 主要变化:a、药芯焊丝牌号(只考虑类别 代号后头两位数字)、焊丝钢号转变为通 用工艺因素;b、因素1)中增加与评定值 比,其体积改变超过10%这一限制条件。

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c、因素2)原为药芯焊丝和实芯焊丝之间 变更,新标准增加金属粉;d、因素3)为 新增加;因素6)、7)为根据新增金属增 加的重要因素。 ? 关于熔化极气体保护焊 熔化极气体保护焊是利用焊丝与工件间产 生的电弧作热源将金属熔化的焊接方法。 焊接过程中,电弧熔化焊丝和母材形成的 熔池及焊接区域在惰性气体或活性气体的 保护下,可以有效地阻止周围环境空气的 有害作用。

? 熔化极气体保护焊当用Ar、Ar-He等惰性气体作为 保护气体时,称MIG焊。(Metal Inert Gas arc welding)。 ? 当用Ar+O2、Ar+CO2、 Ar+CO2+O2或者CO2作为 保护气体时,则称MAG焊(Metal Actiue Gas arc welding)。 ? 关于混合气体:在气体保护焊初期,使用的主要 是单一气体,以后在不断的科学试验和生产实践 中,发现一种气体中加入一定量另一种气体或二 种气体之后,可以分别在细化熔滴、减少飞溅、 提高电弧的稳定性、改善熔深以及提高电弧温度 等方面获得满意的结果。

? 熔化极气体保护焊的补加因素: ? 1)从评定合格的焊接位置改变为向上立焊; 2)道间最高温度比经评定合格值降低50℃ 以上;3)改变电流种类和极性;4)增加 线能量或单位长度焊道熔敷金属体积超过 评定合格值;4)由每面多道焊改为每面单 道焊;5)机动焊、自动焊时,单丝焊改为 多丝焊,或反之;

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a、原补加因素由具有较低冲击吸收功的 药芯焊丝代替具有较高冲击吸收功的药芯 焊丝由于转变为通用工艺因素,其判定准 则按照6.1.3.2 b):当用冲击试验合格值较 低的填充金属替代较高的填充金属(若冲 击试验合格指标较低时仍可符合本标准或 设计文件规定的除外。 ? b、其他因素没有大的改变,因素5)明确 了机动焊、自动焊概念。

? 根据《特种设备焊接操作人员考核细则》 A2 术语 ? 手工焊 焊工用手进行操作和控制工艺参 数而完成的焊接,填充金属可以由人工送 给,也可以由焊机送给。 ? 机动焊 焊工操作焊机进行调节与控制工 艺参数而完成的焊接。 ? 自动焊 焊机自动进行调节与控制工艺参 数而完成焊接 ? 焊机操作工 操作机动焊、自动焊设备的 焊工。

? 4、钨极气体保护焊 ? 重要因素:1)增加或取消填充金属;2) 实芯焊丝、药芯焊丝、金属粉之间变更;3) 预热温度比已评定合格值降低50℃以上;4) 改变单一保护气体种类;改变混合保护气 体规定配比;从单一保护气体改用混合保 护气体或反之;增加或取消保护气体; 5) 当类别号为Fe-10I、Ti-1、Ti-2、Ni-1~Ni-5 时,取消焊缝背面保护气体,或背面保护 气从惰性气体改变为混合气体;

? 6)当焊接Fe-10I、 Ti-1、Ti-2类材料时, 取消尾部保护气体;尾部保护气体从惰性 气体改变为混合气体;或尾部保护气体流 量比评定值减少10%或更多;7)对于纯钛、 钛铝合金,在密封室内焊接改变为密封室 外焊接。 ? 主要变化:1)因素2)增加了金属粉;2) 因素5)、6)、7)根据新增金属材料种类 相应增加的重要因素。

? 补加因素:1)从评定合格的焊接位置改变 为向上立焊或向下立焊;2)道间最高温度 比评定记录值高50℃以上;3)改变电流种 类或极性;4)增加线能量或单位长度焊道熔 敷金属体积超过评定合格值;4)由每面多 道焊改为每面单道焊;5)机动焊、自动焊 时,单丝焊改为多丝焊,或反之; ? 主要变化:1)用具有较低冲击吸收功的药 芯焊丝代替具有较高吸收功的药芯焊丝转 变为通用工艺因素,且不仅限于药芯焊丝; 2)原层间温度改为道间温度;3)明确了 机动焊、自动焊。

? 5、等离子弧焊 ? 新增焊接方法,其重要因素为:1)增加或取消填 充金属;2)实芯焊丝、药芯焊丝、金属粉之间变 更;3)预热温度比已评定合格值降低50℃以上; 4)当类别号为Fe-10I、Ti-1、Ti-2、Ni-1~Ni-5时, 取消焊缝背面保护气体,或背面保护气从惰性气 体改变为混合气体;5)当焊接Fe-10I、 Ti-1、Ti2类材料时,取消尾部保护气体;尾部保护气体从 惰性气体改变为混合气体;或尾部保护气体流量 比评定值减少10%或更多;6)改变喷嘴和保护气 体的流量和组成;7)对于纯钛、钛铝合金,在密 封室内焊接改变为密封室外焊接;8)若焊缝金属 合金含量主要取决于附加填充金属时,当焊接工 艺改变引起焊缝金属中重要合金元素超出评定范 围。

? 关于填充金属和附加填充金属 ? 填充金属:指钨极气体保护焊时送入热源或电弧 熔化成焊缝金属一部分的丝、棒或边料。 ? 附加填充金属:指埋弧自动焊或熔化极气体保护 焊时,除当作电极的熔化金属丝、(带)外,伸 入电弧熔化成焊缝金属一步分的丝、棒或板边料, 能改变焊缝金属。 ? 因此,对于钨极气体保护焊和等离子弧焊增加或 取消填充金属为重要因素,对于埋弧焊和熔化极 气体保护焊,添加或取消附加填充金属为重要因 素。

? 补加因素:1)改变坡口形式;2)从评定 合格的位置改变为向上立焊;3)道间最高 温度比经评定合格值降低50℃以上;4)改 变电流种类和极性;5)增加线能量或单位 长度焊道的熔敷金属体积超过评定合格值; 6)由每面多道焊改变为每面单道焊;7) 机动焊、自动焊时,单丝焊改为多丝焊, 或反之;7)填丝焊改为小孔焊,或反之, 或改为两者兼有。

? 关于填丝焊和小孔焊 ? 小孔焊即穿孔型等离子焊,利用等离子弧能量密 度和等离子流力大的特点,可在适当参数条件下 实现熔化穿孔型焊接,熔化金属被排挤在小孔周 围,随着等离子弧在焊接方向移动,熔化金属沿 电弧周围熔池壁向熔池后方移动,利用熔化金属 的表面张力使工件背面成型。 ? 填丝焊即熔入型等离子弧焊接,当等离子弧的离 子气流量减小、穿孔效应消失时,等离子弧仍可 进行对接、角接焊,这种熔入型等离子弧焊接方 法基本上跟钨极氩弧焊相似,优点是焊速较快。

? 6、螺柱电弧焊 ? 主要由螺柱焊电源和焊枪组成. ? 电弧螺柱焊的基本原理是在待焊螺柱与工 件间引燃电弧,当螺柱与工件被加热到合 适温度时,在外力作用下,螺柱送入工件 上的焊接熔池形成焊接接头。根据焊接过 程中所用焊接电源的不同,传统电弧螺柱 焊可以分为普通电弧螺柱焊和电容储能电 弧螺柱焊两种基本方法

? 重要因素 ? 1)改变螺柱焊端部的尺寸和形状;2)改变电弧 保护套圈型号或焊剂型号;3)与评定试件相比, 增加焊接位置;4)预热温度比已评定合格值降低 50℃以上;5)改变单一保护气体种类;改变混 合保护气体规定配比;从单一保护气体改用混合 保护气体或反之;增加或取消保护气体;6)与评 定值相比,改变电弧时间超过±0.1s;7)与评定 值相比改变电流超过±10%;8)改变焊接电源类 型;9)改变螺柱焊枪型号;与评定变化值相比, 提升高度变化超过0.8mm;

? 补加因素:1)改变电流种类和极性。 ? 当一般情况下螺柱焊无法进行冲击试验, 此时改变电流种类和极性可做为次要因素。

? 条文解释
? 6、对接焊缝和角焊缝焊接工艺评定 ? 6.1 各种焊接方法的通用评定规则 ? 6.1.1 焊接方法的评定规则 ? 改变焊接方法,需要重新进行焊接工艺评 定。

? 6.1.2 母材的评定规则 ? 6.1.2.1 类别的评定规则(螺柱焊、摩擦焊 除外) ? a) 母材类别号改变,需要重新进行焊接工 艺评定; ? b) 等离子弧焊使用填丝工艺,对Fe-1~Fe5A类别母材进行焊接工艺评定时,高类别 号母材相焊评定合格的焊接工艺,适用于 该高类别号母材与低类别号母材相焊;

? c) 采用焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊 或钨极气体保护焊,对Fe-1~Fe-5A类别母材进行 焊接工艺评定时,高类别号母材相焊评定合格的 焊接工艺,适用于该高类别号母材与低类别号母 材相焊; ? 注:b)、 c)两项评定规则的前提是焊接材料类 别不变,且c)项规定的范围比JB4708扩大。原Ⅵ1(09MnD)、Ⅵ-2(16MnDR)与Ⅱ类材料在 NB47014中已合并为Fe-1组。 ? d) 除b)、 c)外,当不同类别号的母材相焊时, 即使母材各自的焊接工艺都已评定合格,其焊接 接头仍需重新进行焊接工艺评定;

? e) 当规定对热影响区进行冲击试验时,两 类(组)别号母材之间相焊,所拟定的预 焊接工艺规程,与他们各自相焊评定合格 的焊接工艺相同,则这两类(组)别号母 材之间相焊 ,不需要重新进行焊接工艺评 定。 ? 两类(组)别号之间相焊,经评定合格的 焊接工艺,也适用于这两类(组)别号母 材各自相焊。

? 6.1.2.2 组别评定规则(螺柱焊、摩擦焊除 外) ? a) 除下述规定外,母材组别号改变时,需 重新进行焊接工艺评定; ? b) 某一母材评定合格的焊接工艺,适用于 同类别号同组别号的其他母材; ? c) 在同类别号中,高组别号母材评定合格 的焊接工艺适用于该高组别号母材与低组 别号母材相焊; ? d) 组别号为Fe-1-2的母材评定合格的焊接 工艺,适用于组别号为Fe-1-1的母材。

? 6.1.3 填充金属的评定规则 ? 6.1.3.1 下列情况,需重新进行焊接工艺评 定: ? a) 变更填充金属类别号 ? 当用强度级别高的类别填充金属代替强度 级别低的类别填充金属焊接Fe-1、Fe-3类 母材时,可不需重新进行焊接工艺评定。

? b) 埋弧焊、熔化极气体保护焊和等离子弧 焊的焊缝金属合金含量,若主要取决于附 加填充金属时,当焊接工艺改变引起焊缝 金属中重要合金元素成分超出评定范围; ? c) 埋弧焊、熔化极气体保护焊时,增加或 取消附加填充金属或改变其体积超过10%。 ? 注:b)、c)两项的规定,分别与表6(p28) 填充金属10)、6)意义相重复,没有必要 单独作为通用评定规则。

? 6.1.3.2 在同一类别填充金属中,当规定进 行冲击试验时,下列情况为补加因素: ? a) 用非低氢型药皮焊条代替低氢型(含 E××10、E××11)药皮焊条; ? b) 当用冲击试验合格指标较低的填充金属 替代较高的填充金属(若冲击试验合格指 标较低时仍可符合本标准或设计文件规定 的除外)。 ? 6.1.3.3 Fe-1类钢材埋弧多层焊时,改变焊 剂类型(中性焊剂、活性焊剂),需重新 进行焊接工艺评定。

? 在ASME第IX里的定义里有中性、活性、合 金焊剂三种,对中性,活性在第II,C篇里 5.17附录中用华尔指数表示,华尔指数为 35或更小,为中性焊剂。 ? 本标准中引用的概念是GB/T12470中的附 录

? GB/T12740-2003 焊剂根据生产工艺不同 分为熔炼焊剂、粘结焊剂和烧结焊剂。按 照焊剂中添加脱氧剂、合金剂分类,可分 为中性焊剂、活性焊剂和合金焊剂。不同 类型焊剂可以通过相应牌号及制造厂的产 品说明书予以识别。 ? 中性焊剂是指在焊接后,熔敷金属化学成 分与焊丝化学成分不产生明显变化的焊剂, 中性焊剂用于多道焊,特别适用于焊接厚 度大于25mm的母材。中性焊剂有以下特点:

? 1)由于中性焊剂不含或含有少量脱氧剂, 所以在焊接过程中只能依赖于焊丝提供脱 氧剂。如果单道焊或焊接氧化严重的母材 时,会产生气孔和焊道裂纹。 ? 2)电弧电压变化时,中性焊剂能维持熔敷 金属的化学成分稳定。某些中性焊剂在电 弧区还原,释放出的氧气与焊丝中碳化合, 降低熔敷金属中的含碳量。某些中性焊剂 含有硅酸盐,在电弧高温区还原成锰、硅, 即使电弧电压变化很大时,熔敷金属的化 学成分也是相当稳定的。

? 3)熔深、热输入量和焊道数量等参数变化 时,抗拉强度和冲击韧性等力学性能会发 生变化。 ? 4)尽管焊剂在锰和硅方面可以是中性,但 在活泼的合金元素方面可能不是中性的了, 最显著的是Cr。某些而不是全部中性焊剂 会减少焊缝金属的Cr含量(与焊丝中的相 比)。此时,焊丝中Cr含量应该比熔敷金 属中含量稍高。

? 活性焊剂:是指加入少量锰、硅脱氧剂的 焊剂,提高抗气孔能力和抗裂性能。活性 焊剂主要用于单道焊,特别是对被氧化的 母材,活性焊接的焊接特点如下: ? 1)由于含有脱氧剂,那么熔敷金属中的锰、 硅将随电弧电压的变化而变化。由于锰、 硅增加将提高熔敷金属的强度,降低冲击 韧性,因此在适用活性焊剂进行多道焊时, 应严格控制电弧电压。

? 2)活性焊剂中,更活泼的焊剂具有较强的 抗氧化性能,但在多道焊时,会产生较多 的问题。 ? 合金焊剂:指使用碳钢焊丝,其熔敷金属 为合金钢的焊剂,焊剂中添加较多的合金 成分,用于过渡合金,多数合金焊剂为粘 结焊剂和烧结焊剂。

? 焊剂中性指数:是测量焊剂中性的一种简 便方法。用来表示焊丝-焊剂组合焊接碳钢 时,与焊缝金属中Mn、Si含量有关的指数, 它不适用于合金焊剂。评价焊剂中性指数 时,焊剂中性指数不能大于40,焊剂中性 指数越小,则焊剂越呈中性。 ? 在ASME第IX里的定义里有中性、活性、合 金焊剂三种,对中性,活性在C篇里5.17附 录中用华尔指数表示,华尔指数为35或更 小,为中性焊剂

? 6.1.4 焊后热处理的评定规则 ? 6.1.4.1 改变焊后热处理类别,需重新进行焊接工 艺评定。 ? 热处理类别按照条文5.1.4.1、5.1.4.2进行分类即: ? a) 不进行焊后热处理 ? b) 低于下转变温度进行焊后热处理 ? c) 高于上转变温度进行焊后热处理(如正火) ? d) 先在高于上转变温度,而后在低于下转变温度 进行焊后热处理(即正火或淬火后回火) ? e) 在上下转变温度之间进行焊后热处理。

? 除上述热处理之外,其他类别号的材料焊 后热处理类别: ? a) 不进行焊后热处理; ? b) 在规定的温度范围内进行焊后热处理 ? 如不锈钢的固溶和稳定化处理。

? 6.1.4.2 除气焊、螺柱电弧焊、摩擦焊外, 当规定进行冲击试验时,焊后热处理的保 温温度或保温时间范围改变后要重新进行 焊接工艺评定。试件的焊后热处理应与焊 件在制造过程中的焊后热处理基本相同, 低于下转变温度进行焊后热处理时,试件 的保温时间不得少于焊件在制造过程中累 计保温时间的80%。

? 注:该条款的制订主要考虑在低于下转变 温度进行热处理时,主要指的是去应力退 火,退火保温时间越长,焊件的抗拉强度 越低,因此只有保证试件一定的保温时间, 该焊接工艺评定才具有代表性,因此在进 行焊接工艺评定时,低于下转变温度的焊 后热处理时间应充分考虑不同部件的热处 理规范,保温时间尽可能长一些。 ? 该条所指的焊后热处理指的是490℃~A1温 度区间进行的热处理。

? 6.1.5 试件厚度与焊件厚度的评定规则 ? 6.1.5.1对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于 焊件厚度的有效范围,按表7或表8的规定。 ? 6.1.5.2 用焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、 等离子弧焊和气电立焊等焊接方法完成的试件, 当规定进行冲击试验时,焊接工艺评定合格后, 若T≥6mm时,适用于焊件母材厚度的有效范围最 小值为试件厚度T与16mm两者中的较小值,当T <6mm时,适用于焊件母材厚度的最小值为T/2。 如,试件经高于上转变温度的焊后热处理或奥氏 体材料焊后经固溶处理时,仍按表7或表8规定执 行。

表7 对接焊缝试件厚度与焊件厚度规定 (试件进行横向拉伸和横向弯曲试验)
试件母材厚度 (T) <1.5 1.5≤T≤10 10<T<20 20≤T<38 20≤T<38 适用于焊件母材厚度的有效范 围 最小值 T 1.5 5 5 5 最大值 2T 2T 2T 2T 2T 适用于焊件焊缝金属厚度(t) 的有效范围 最小值 不限 不限 不限 不限 不限 最大值 2t 2t 2t 2t(t<20) 2T(t≥20)

38≤T≤150
38≤T≤150 >150 >150

5
5 5 5

200a
200a 1.33Ta 1.33Ta

不限
不限 不限 不限

2t(t<20)
200a 2t(t<20) 1.33Ta

a 限于焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊,其余按表9、 表10或2T、2t。

? 表7使用说明:
? 如下图所示:焊接工艺评定试件T=24mm,GTAW打底 2mm,SMAW填充22mm,材质为Q345R

24 2

? 根据表7,该试件母材厚度为24mm,属于 20≤T≤38,GTAW焊缝金属t=2mm, SMAW焊缝金属t=22mm,该焊接工艺评定 为组合评定,需要进行冲击试验。则 GTAW焊接方法,适用于焊件母材厚度范 围为:最小值16mm,最大值48mm;适用 于焊件焊缝金属厚度有效范围为:最小值 不限,最大值4mm; ? SMAW焊接方法,适用于焊件母材厚度范 围为:最小值16mm,最大值48mm;适用 于焊件焊缝金属厚度有效范围为:最小值 不限,最大值48mm

? 当GTAW打底焊为6mm时,则SMAW填充 焊18mm

24 6

? 则此时,GTAW焊接方法适用8于焊件母材 厚度的有效范围为:最小值16mm,最大值 48mm;适用于焊件焊缝金属厚度的有效范 围为:最小值不限,最大值12mm; ? SMAW焊接方法适用于焊件母材厚度的有 效范围为:最小值16mm,最大值48mm; 适用于焊件焊缝金属厚度的有效范围为: 最小值不限,最大值36mm。

? 6.1.5.2的规定与JB4708-2000标准相比, 发生了变化,在执行过程中需引起注意: ? JB4708规定,当进行冲击试验时,当T≥8 时,适用于焊件母材厚度有效范围最小值 一律为0.75T;而新标准中规定,同样情况 下,当T≥6mm时,最小值为试件厚度T与 16mm两者中的较小值。 ? 当T<6mm时,无法制备5×10×55小尺寸 冲击试样时,允许不做冲击试验,但下限 值的规定仍按进行冲击试验对待。

? 新旧标准适用于焊件母材厚度下限值比较
试件厚度 2 4 JB4708下限值 1.5 1.5 NB47014下限值 1 2

6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

1.5
6 7.5 9 10.5 12 13.5 15 16.5 18 19.5

3
8 10 12 14 16 16 16 16 16 16

? 6.1.5.3 当厚度大的母材焊件属于表9所列 的情况时,评定合格的焊接工艺适用于焊 件母材厚度的有效范围最大值按表9规定。 ? 6.1.5.4当试件符合表10所列的焊接条件时, 评定合格的焊接工艺适用于焊件的最大厚 度按表10的规定。 ? 6.1.5.5对接焊缝试件评定合格的焊接工艺 用于焊件角焊缝时,焊件厚度的有效范围 不限;角焊缝试件评定合格的焊接工艺应 用于非受压角焊缝时,焊件厚度的有效范 围不限。

表9 焊件在所列条件时试件母材厚度与焊件母材厚度规定
序 焊件条件 号 1
焊条电弧焊、埋弧焊、 钨极气体保护焊、熔化 极气体保护焊和等离子 弧焊用于打底焊,当单 独评定时 部分焊透的对接焊缝试 件

试件母材厚度T

适用于焊件母材厚度的有效范围

最小值 ≥13 按表7、表 8或6.1.5.2 中相关规 定执行

最大值
按继续填充焊 缝的其余焊接 方法的焊接工 艺评定结果确 定 不限

2

≥38

3
4

返修焊、补焊

≥38

不限
不限 (厚边母材厚度)

不等厚对接焊缝试件, ≥6(不锈钢、Ni等 用等厚的对接焊缝试 母材,不规定冲击 件来评定 试验)

≥38(除上述以外 的母材)

不限 (厚边母材厚度)

? 关于表9如何执行
? 第1条关于打底焊 例如,某压力容器产品纵焊缝 拟采用氩弧焊打底,后用焊条电弧焊填充至1/3坡 口深度,最后用埋弧焊填满坡口,可以用以下方 式评定: ? 1、分别评定 拟定一份焊接工艺指导书在3个试 件上评定(每个试件一种焊接方法)。 ? 2、组合评定 拟定一份焊接工艺指导书(包含三 种焊接方法)在一个试件上评定(三种焊接方 法)。 ? 3、混合评定 拟定2份焊接工艺指导书,其中一 份指导书中包含两种焊接方法,另一份指导书中 只有一种焊接方法。焊接两个试件,其中1个试件 上有两种焊接方法,另1个试件上只有一种焊接方 法。

? 产品焊缝形式
埋弧焊 20 12 8

40

焊条电 弧焊 氩弧焊

? 1)组合评定
埋弧焊 20 10 6 4

焊条电 弧焊 氩弧焊 试件用三种焊接方法完成

?

组合评定适用母材及焊缝金属有效范围

母材 最小值 埋弧焊 15 最大值 40

焊缝金属 最小值 不限 最大值 20

焊条电 弧焊 氩弧焊

15
15

40
40

不限
不限

12
8

? 2)、分别评定 ? 拟定三份焊接工艺指导书,焊接3块试件, 评定焊接工艺。试件母材厚度和焊缝金属 厚度适用于焊件的有效范围按表7规定见下 表,满足了压力容器纵缝焊接接头母材和 焊缝金属厚度要求。

20

埋弧焊试件

20 6

焊条电弧焊试件

20 4

氩弧焊试件

分别评定时母材及焊缝金属的有效范围 母材 最小值 埋弧焊 15 最大值 40 焊缝金属 最小值 不限 最大值 40

焊条电 弧焊 氩弧焊

15
15

40
40

不限
不限

12
8

? 但按照表9的规定,焊件用钨极气体保护焊打底,如果另 取试件,其母材厚度T≥13,如下图所示,则氩弧焊工艺评 定试件不需要用20mm,其适用的母材厚度按焊条电弧焊

或埋弧焊适用的母材厚度来确定即可。

14

? 第2条、第4条 部分焊透的对接焊缝焊件及不等厚 对接焊缝焊件
10

220

10

? 上图为20号钢管插入筒体,筒体材料为 Q345R,作为举例用来说明试件厚度与焊 件厚度之间计算方法,该焊缝为对接焊缝 加角焊缝的组合焊缝。 ? 某些单位用下图所示不等厚试件根据表7 确定适用于焊件母材厚度范围最小值为 10mm,最大值为200mm,这个结论是错误 的。
40 10

40

10

适用于焊件厚度有效范围
母材 试件 最小值 最大值 焊缝金属 最小值 最大值

T=40
T=10

16
10

不限(表9)
20

不限
不限

200
20

? 用T=40mm试件评定合格的焊接工艺,适 用于焊件厚度有效范围,对产品而言,筒 体厚度、焊缝金属厚度都在其范围内,唯 独管壁厚度在其范围之外,因此,还需用 板厚为T=10mm以相同焊接条件再施焊试 件,评定合格的焊接工艺,适用于焊件厚 度有效范围对产品而言,管壁厚度、焊缝 金属厚度都在其范围内,此时用两份焊接 工艺指导书(T=40mm,T=10mm)所评定 得出的两份焊接工艺评定报告中重要因素、 补加因素中相同部分,编制一份产品焊接 工艺指导书。

? 可见,如果按照表7的规定,如果覆盖 220mm的筒体厚度,必须选择厚度大于 150mm的试件进行焊接工艺评定,而按照 表9的规定,则只需选用厚度不小于38mm 的试件进行评定即可;对于不锈钢、钛及 钛合金、镍及镍合金,只需选用厚度不小 于6mm的试件即可。

第3条 关于焊接返修、补焊

12

80

焊件焊缝返修示意图

? 如上图所示,返修焊缝深度为12mm(余高 不计)。某厂选用的焊接工艺评定试件母 材厚度为12mm,焊缝金属厚度也为12mm, 但该试件用于上图所示焊件焊缝返修是不 正确的,因为试件母材厚度只有12mm,所 覆盖焊件母材厚度上限不能包括80mm。如 果选用试件母材厚度为大于38mm,而相同 焊接方法的焊缝金属厚度只要覆盖12mm即 可。

? 焊缝返修一般情况下不需要重新进行焊接 工艺评定,用支持原来焊件的焊接工艺评 定一般都能覆盖,如: ? 6mm厚的焊件焊条电弧焊,支持它的焊接 工艺评定也为6mm试件,则工艺评定覆盖 的母材厚度范围为3-12mm,焊缝金属的厚 度覆盖范围为0-12mm,无论该焊件返修厚 度为多少,只要焊接方法及焊接工艺重要 因素、补加因素不变,该焊接工艺评定均 可支持。 ? 同样,8mm、10mm、12mm厚的焊件的焊 缝返修均可用该工艺评定支持。

? 下列情况下返修应重新进行焊接工艺评定, 如下图所示:
SAW

40

? 上图所示焊缝,用埋弧自动焊方法焊接, 但返修应采用焊条电弧焊,应增加焊条电 弧焊的焊接工艺评定进行支持,但同时应 注意母材及焊缝金属的覆盖范围。
≥20 焊缝金属厚度视返修深度而定, 也可全部填满,也可与其他焊接 方法或焊接工艺组合评定

表10 试件在所列焊接条件时试件厚度 与焊件厚度规定
序号 试件的焊接条件 适用于焊件的最大厚度 母材 焊缝金属

1

除气焊、螺柱电弧焊、摩擦 1.1T 焊外,试件经超过上转变温 度的焊后热处理
试件为单道焊或多道焊时, 1.1T 若其中任一焊道的厚度大于 13mm 气焊 T 短路过渡的熔化极气体保护 1.1T 焊,当试件厚度小于13mm

按表7、表8中的 有关规定执行

2

3 4

5

短路过渡的熔化极气体保护 按表7、表8或 焊,当试件焊缝金属厚度小 6.1.5.2中相关规 于13mm 定执行

1.1t

表10条文说明
? 第1条 关于超过上转变温度热处理 ? 超过上转变温度热处理在承压设备制造过程中的 典型例子为热压成型封头和搪玻璃反应釜搪化过 程 ? 不少制造厂对拼焊钢板热冲压成型封头的焊接工 艺评定,都没有考虑热冲压的热过程,认为热冲 压是热加工而不是焊后热处理,这样理解是不正 确的。封头热冲压过程类似于正火过程,影响焊 接接头的力学性能与弯曲性能,实际就是一次超 过钢材上转变温度的焊后热处理。

拼焊钢板热冲压封头成型要注意的问题如下:
? 1、拼焊钢板热冲压后,如果是使用的正火状态钢 板,冲压封头要重新正火,并提交母材试板。 ? 2、如果在专业封头厂进行热冲压,应当由委托单 位按评定合格的焊接工艺施焊封头拼缝,如果专 业封头厂出售带拼缝的热冲压封头,购买方应当 掌握封头拼焊焊接接头的力学性能,并由封头厂 提供封头拼焊接头的产品试板。 ? 3、热冲压、搪瓷温度都高于钢材上转变温度,适 用于焊件的最大厚度为试件厚度的1.1倍,而适用 于焊件的最小厚度按NB47014中表7、表8的规定。

? 第4条 第5条 关于短路过渡 ? 关于过渡方式,主要只熔化极气体保护焊,起重 机制造过程中,二氧化碳气体保护焊使用比较广 泛,涉及到过渡方式。 ? 短路过渡:在较小电流低电压时,熔滴未长成大 滴就与熔池短路,在表面张力及电磁收缩力的作 用下,熔滴向母材过渡这种过程称为短路过渡。 ? 短路过渡焊接特点:电压低、电流小,适合于焊 接薄板及进行全位置焊接;短路过渡焊接主要采 用细焊丝,一般是0.6~1.4mm。

? 喷射过渡 熔滴呈细小颗粒并以喷射状态快速通过 电弧空间向熔池过渡的形式,称为喷射过渡,喷 射过渡可分为射滴过渡和射流过渡两种形式。 ? 对于一定直径的焊丝,在电流增加到一定数值并 配以适当电弧电压后,焊丝金属熔滴以较小的尺 寸自由飞落形式进入熔池,喷射过渡大都采用较 粗的焊丝。 ? 二氧化碳喷射过渡与熔化极氩弧焊中的喷射过渡 有着实质性的区别:氩弧焊中喷射过渡是轴向的, 而二氧化碳喷射过渡是非轴向的,仍有一定的金 属飞溅。另外,氩弧焊喷射过渡临界电流有明显 转变点,而二氧化碳喷射过渡则没有,且二氧化 碳电弧焊中喷射过渡电流比氩弧大得多。

? 无论焊接工艺评定标准还是焊工考试规则, 都提到短路弧、喷射弧和脉冲弧,在焊接 工艺评定标准中不同过渡方式之间的转换 属于重要因素;在焊工考试规则中,不同 过渡方式之间转换需要重性考试,但在实 际工作中,如何区分不同过渡方式则是个 难题。

? 6.2 各种焊接方法的专用评定规则 ? 6.2.1 当变更任何一个重要因素时,都需要 重新进行焊接工艺评定。 ? 6.2.2 当增加或变更任何一个补加因素时, 则可按增加或变更的补加因素,增焊冲击 韧性用试件进行试验。 ? 如:对于焊条电弧焊、埋弧焊等焊接方法, 改变电流种类或极性为补加因素,该补加 因素发生变化时,按照变化的因素,焊接 试件,仅进行冲击韧性试验即可。

? 6.2.3 当增加或变更次要因素时,不需重新评定, 但需要重新编制预焊接工艺规程。 ? 6.3 评定方法 ? 6.3.1 试件形式:试件分为板状与管状两种,管状 指管道和环。 ? 6.3.1.1 试件形式示意如图1(p39)。摩擦焊试件 接头形式应与产品规定一致。 ? 6.3.1.2 评定对接焊缝预焊接工艺规程时,采用对 接焊缝试件,对接焊缝试件评定合格的焊接工艺, 适用于焊件中的对接焊缝和角焊缝。 ? 评定非受压角焊缝预焊接工艺规程时,可仅采用 角焊缝试件。

? 压力容器上焊缝按其受力性质可分为受压 焊缝和受力焊缝,受压焊缝为承受因压力而 带来的力作用的焊缝,而受力焊缝则承受非 压力(如支撑力、重力等)而产生的力的作 用的焊缝。对接焊缝试件评定合格的焊接 工艺亦适用于角焊缝,其含义为既适用于 受压角焊缝也适用于非受压角焊缝(如受 力角焊缝、密封角焊缝、连接角焊缝等)。 只有评定非受压角焊缝焊接工艺时,才可 仅采用角焊缝试件。

? 根据该条文,受压角焊缝的评定既要采用 对接焊缝试件,又要采用角焊缝试件,且 对接焊缝试件的重要因素和补加因素(当 有冲击试验要求时)与产品受压角焊缝一 致,角焊缝试件的检验按照6.4.2的要求执 行。

概念:焊缝、焊接接头
? “焊缝”是指焊件经焊接后所形成的结合部分,而 “焊接接头”则是由两个或两个以上零件要用焊 接组合或已经焊合的接点。检验接头性能应考虑 焊缝、熔合区、热影响区甚至母材等不同部位的 相互影响。 ? 焊缝形式分为:对接焊缝、角焊缝、塞焊缝、槽 焊缝和端接焊缝,共5种。 ? 焊接接头形式分为:对接接头、T形接头、十字接 头、搭接接头、塞焊搭接接头、槽焊接头、角接 接头、端接接头、套管接头、斜对接接头、卷边 接头、锁底接头,共12种。

? 从焊接角度来看,任何结构的压力容器都 是由各种不同的焊接接头和母材构成的, 而不管是何种焊接接头都是焊缝连接的, 焊缝是组成不同形式接头的基础。焊接接 头的使用性能由焊缝的焊接工艺来 决定, 因此焊接工艺评定试件分类对象是焊缝而 不是焊接接头,在标准中将焊接工艺评定 试件形式分为对接焊缝试件和角焊缝试件, 并对它们的适用范围作了规定。

常用对接焊缝形式

对接接头对接焊缝

T形接头对接焊缝

角接接头对接焊缝

锁底接头对接焊缝

? 角接焊缝形式

角接接头角焊缝

T形接头角焊缝

对接接头角焊缝

? 组合焊缝形式

T形接头 对接和角接的组合焊缝 (截面全焊透)

T形接头 对接和角接的组合焊缝 (截面未全焊透)

? 从焊接工艺评定试件分类角度出发可以看出: ? 1、对接焊缝连接的不一定都是对接接头;角焊缝 连接的不一定都是角接接头。尽管接头形式不同, 连接它们的焊缝形式可以是相同的。 ? 2、不管焊件接头形式如何,只要是对接焊缝所连 接,则需采用对接焊缝试件评定;只要是角焊缝 所连接,则需要采用角焊缝试件评定焊接工艺。 ? 3、对接焊缝试件评定合格的焊接工艺可以用于焊 接各种接头的对接焊缝;角焊缝试件评定合格的 焊接工艺可以用于焊接各种接头的角焊缝。

? 6.3.2 板状对接焊缝试件评定合格的焊接工 艺,适用于管状焊件的对接焊缝,反之亦 可。 ? 任一角焊缝试件评定合格的焊接工艺,适 用于所有形式的焊件角焊缝。 ? 6.3.3 当同一条焊缝使用两种或两种以上焊 接方法或重要因素、补加因素不同的焊接 工艺时,按每种焊接方法(或焊接工艺) 分别进行评定;亦可使用两种或两种以上 焊接方法(或焊接工艺焊接试件),进行 组合评定。

? 组合评定合格的焊接工艺用于焊件时,可 以采用其中一种或几种焊接方法(或焊接 工艺)应保证其重要因素、补加因素不变。 只需其中任一种焊接方法(或焊接工艺) 所评定的试件母材厚度,来确定组合评定 试件适用于焊件母材的厚度有效范围。

? 如:组合评定
埋弧焊 20 10 6 4

焊条电 弧焊 氩弧焊 试件用三种焊接方法完成

?

组合评定适用母材及焊缝金属有效范围

母材 最小值 埋弧焊 16 最大值 40

焊缝金属 最小值 不限 最大值 20

焊条电 弧焊 氩弧焊

16
16

40
40

不限
不限

12
8

? 6.3.4 试件制备 ? 6.3.4.1 母材、焊接材料和试件的焊接必须 符合拟定的预焊接工艺规程的要求。 ? 6.3.4.2 试件的数量和尺寸应满足制备试样 的要求,试样也可以直接在焊件上切取。 ? 6.3.4.3 对接焊缝试件厚度应充分考虑适用 于焊件厚度的有效范围。

? 6.4 检验要求和结果评价 ? 6.4.1 对接焊缝试件和试样的检验 ? 6.4.1.1 试件检验项目:外观检查、无损检 测、力学性能试验和弯曲试验。 ? 6.4.1.2 外观检查和无损检测(按JB4730) 结果不得有裂纹。 ? 6.4.1.3力学性能试验和弯曲试验 ? a) 力学性能试验和弯曲试验项目和取样数 量除另有规定外,应符合表11的规定;

? b) 当规定进行冲击试验时,仅对钢材和含镁量超 过3%的铝镁合金焊接接头进行夏比V型缺口冲击 试验,铝镁合金焊接接头只取焊缝区冲击试样。 ? c) 当试件采用两种或两种以上焊接方法(或焊接 工艺)时:拉伸试样和弯曲试样的受拉面应包括 每一种焊接方法(或焊接工艺)的焊缝金属和热 影响区;当规定做冲击试验时,对每一种焊接方 法(或焊接工艺)的焊缝区和热影响区都要经受 冲击试验的检验; ? d) 拉伸试样和弯曲试样尺寸,根据相关标准或技 术文件确定允许公差。

表11 力学性能试验和弯曲试验项目和取样数量
试件母材的厚度T 拉伸试验, 弯曲试验2 个 个
拉伸1 T<1.5 1.5≤T≤10 10<T<20 T≥20 2 2 2 2 面弯 2 2 2 — 背弯 2 2 2 — 侧弯 —
3) 3)

冲击试验4,5
焊缝区 — 3 3 3 热影响区 — 3 3 3

4

? 1)一根管接头全截面试样可以代替两个带肩板形 拉伸试样。 ? 2)当试件焊缝两侧的母材之间,或焊缝金属和母 材之间的弯曲性能有显著差别时,可改用纵向弯 曲试验代替横向弯曲试验。纵向弯曲时,取面弯 和背弯试样各两个。 ? 3)当试件厚度T≥10mm时,可以用4个横向侧弯 试样代替2个面弯和两个背弯试样。组合评定时, 应进行侧弯试验。 ? 4)当焊缝两侧母材的代号不同时,每侧热影响区 都应取3个冲击试样。 ? 5)当无法制备5mm×10mm×55mm小尺寸冲击 试样时,免做冲击试验。

? 表11中增加了试件母材厚度小于1.5mm这 一栏,这主要考虑波纹管膨胀节中多层薄 板情况。 ? 对于试件采用两种或两种以上焊接方法 (或焊接工艺)焊成,如果某种焊接方法 (或焊接工艺)焊缝金属厚度小于6mm无 法单独制备冲击试样时,可以与其他焊接 方法(或焊接工艺)联合制备冲击试样, 冲击试样缺口只要有一部分通过焊缝区 (或热影响区)则便认为该焊缝区(或热 影响区)已经得到冲击韧性检验。

? 图
焊条电弧焊 冲击试验缺口轴 线

钨极氩弧焊

? 例如:试件板厚14mm,用氩弧焊打底,焊 条电弧焊填满,取10×10×55缺口冲击试 样,氩弧焊焊缝金属厚度4mm,加工后剩 余3mm,无法单独取冲击试样,实际制备 焊缝金属冲击试样时,冲击试样缺口轴线 部分通过氩弧焊焊缝金属,则完成冲击试 验后便认为氩弧焊焊缝金属得到检验,氩 弧焊热影响区冲击试验也同样处理。 ? 上述取样方法,在标准中未做出规定

? 6.4.1.4 力学性能试验和弯曲试验的取样要 求: ? a) 取样时,一般采用冷加工方法,当采用 热加工取样时,则应去除热影响区; ? b) 允许避开焊接缺陷、缺欠制取试样; ? c) 试样去除焊缝余高前允许对试样进行冷 较平; ? d) 板状对接焊缝试件上试样取样位置见图 ? e) 管状对接焊缝试件上试样取样位置图

? 管材对接焊缝试件上试样位置图

? 6.4.1.5 拉伸试验 ? 6.4.1.5.1 取样加工要求 ? a) 试样的焊缝余高应以机械方法去除,使之与母 材齐平; ? b) 厚度小于或等于30mm的试件,采用全厚度试 样进行试验。试样厚度应等于或接近试件母材厚 度T; ? c) 当试验机受能力限制不能进行全厚度的拉伸试 验时,可将试件在厚度方向上均匀分层取样,等 分后制取试样厚度应接近试验机所能试验的最大 厚度。等分后的两片或多片试样试验代替一个全 厚度试样的试验。

? 6.4.1.5.2 试样形式 ? a) 紧凑型板接头带肩板形试样适用于所有 厚度板材的对接焊缝试件。 ? b) 紧凑型管接头带肩板形试样型式Ⅰ适用 于外径大于76mm的所有壁厚管材对接焊缝 试件。 ? c) 紧凑型管接头带肩板型式Ⅱ适用于外径 小于或等于76mm的管材对接焊缝试件。 ? d) 管接头全截面试样适用于外径小于或等 于76mm的管材对接焊缝试件。

NB/T47014中拉伸试样的主要变化
? 1、试样受拉伸部位侧面加工粗糙度由原来 的6.3um提高到3.2um; ? 2、肩板侧面加工粗糙度由原来的25um提 高到12.5um; ? 3、W-试样受拉伸平行侧面宽度由原来的 ≥25mm变为≥20mm;

? 6.4.1.5.3 试验方法:拉伸试验按GB/T228规定的 试验方法测定焊接接头的抗拉强度。 ? 6.4.1.5.4 合格指标: ? a) 试样母材为同一金属材料代号时,每个(片) 试样的抗拉强度应不低于本标准规定的母材抗拉 强度的最低值; ? b) 试样母材为两种金属材料代号时,每个(片) 试样的抗拉强度应不低于本标准规定的两种母材 抗拉强度最低值中的较小值; ? c) 若规定使用室温抗拉强度低于母材的焊缝金属, 则每个(片)试样的抗拉强度应不低于焊缝金属 规定的抗拉强度最低值。

? d) 上述试样如果断在焊缝或熔合线以外的母材上, 其抗拉强度值不得低于本标准规定的母材抗拉强 度最低值的95%,可认为试验符合要求。 ? 合格指标变化: ? 1)抗拉强度:从“标准规定值的下限值”到“母 材规定的抗拉强度最低值” ? 2)判定指标c)为本标准新增内容,主要考虑有 些时候,为保证焊接接头的韧性,可以采用低匹 配的焊接方法。 ? 3)指标d)与JB4708相比有所变化,原来仅规定 同一厚度方向上的两片或多片试样拉伸时,单片 试样如果断在焊缝或熔合线以外的母材上,其最 低值不得低于母材钢号标准规定值下限的95% (碳素钢)或97%(低合金钢和高合金钢)。

? 6.4.1.6 弯曲试验 ? 6.4.1.6.1 试样加工要求:试样的焊缝余高 应采用机械方法去除,面弯、背弯试样的 拉伸表面应加工齐平,试样受拉伸表面不 得有划痕和损伤。 ? 6.4.1.6.2 试样形式: ? a) 面弯和背弯试样见图

? 试样形式变化: ? 1、对面弯、背弯试样的侧面、受拉面、受压面提 出了表面粗糙度要求,侧面12.5um,受拉面 6.3um,受压面12.5um; ? 2、管状试样宽度要求发生了变化,当管状试件外 径为50-100mm时,原来要求试样宽度B=20mm, 现改为B=S+φ/20且 8≤B≤20;当外径为10-50mm 时,原规定B=10mm,现改为B=S+φ/10,且最小 为8mm; ? 3、试样拉伸面棱角由原来的2mm,改为现在的 3mm。

? 4、横向侧弯试样的侧面粗糙度由25um变为 12.5um。 ? 注:原标准规定弯曲试验标准为GB/T232,现执 行标准为GB/T2653,该标准还规定弯曲试样表面 不得有横向刀痕或划痕,受拉面是否保持原始表 面,没有明确规定。 ? 弯曲角度的测定应以试样承受载荷时测量为准。 ? 6.4.1.6.1规定面弯、背弯试样的拉伸表面应加工 齐平,而图中凹、凸面是否符合要求。

关于弯曲试样是否保留母材原始表面
? 弯曲试样受弯时,其拉伸面在拉伸过程中极易受 到试样表面加工质量的影响,因为不同试样母材 原始表面缺陷(如咬边、鱼鳞纹等)状况和程度 不同,对应力集中敏感性也不一样,因而使弯曲 试样不是在同一条件下考核,在较大应力集中的 表面缺陷处弯曲试样开裂,掩盖了焊缝内部细小 缺陷的实际。 ? 当考核焊工技能时,弯曲试样保留焊缝一侧母材 原始表面,似乎有些道理。当考核焊接接头弯曲 性能时,再保留焊缝一侧母材原始表面就显然不 近情理了。压力容器产品使用时大都保留了焊缝 两侧母材原始表面,这种不利因素已被安全系数 等设计规定所包容了。

? 6.4.1.7 冲击试验 ? 6.4.1.7.1 试样制取 ? a) 试样取向:试样纵轴线应垂直于焊缝轴 线,缺口轴线垂直于母材表面; ? b) 取样位置:在试件厚度上的取样位置见 图 ? c) 缺口位置:焊缝区试样的缺口轴线应位 于焊缝中心线上。热影响区试样的缺口轴 线至试样纵轴线与熔合线交点的距离k>0, 且应尽可能多的通过热影响区,如图所示

? 旧标准中冲击试验测定焊缝和热影响区的韧性是 根据GB6654-1996《压力容器用钢板》规定当钢 板厚度大于60mm时,在1/4板厚处取冲击试样, 测定钢板的韧性,故焊接工艺评定试件的冲击试 验也以板厚60mm为界,对于厚度T大于60mm的 试件在T/4处制取焊缝和热影响区冲击试样。 ? 新标准改为c1、c2值按材料标准规定执行。当材 料标准没有规定时,T≤40mm,则c1取0.5~2mm; T>40mm时,c2=T/4,这是因为GB6654已经改 为GB713,其中规定改为当T >40mm时,在 1/4T板厚处取冲击试样。

热影响区冲击试样缺口轴线位置

? 6.4.1.7.2 试样形式、尺寸和试验方法应符合 GB/T229的规定。当试件尺寸无法制备标准试样 (宽度为10mm)时,则应依次制备宽度为 7.5mm或5mm的小尺寸冲击试样。 ? 6.4.1.7.3 合格指标: ? a) 试验温度应不高于钢材标准规定冲击试验温度; ? b) 钢质焊接接头每个区三个标准试样为一组的冲 击吸收功平均值应符合设计文件或相关技术文件 规定,且不应低于表14规定,至多允许有1个试 样的冲击吸收功低于规定值,但不得低于规定值 的70%;

? d) 宽度为7.5mm或5mm的小尺寸冲击试样 的冲击功指标,分别为标准试样冲击功指 标的75%或50%。 ? 主要变化: ? 1、6.4.1.7.2增加了制备小尺寸冲击试样的 规定; ? 2、条款d)对小尺寸冲击试样的冲击功指标 作出了规定。

焊接工艺评定举例

D1 C3

A6

C1

D2

B1 A5 A1

A2 A3 B3 B2

B4

A4 B5

C2

D3

? 如上图所示为简单的卧式容器,其壳体材质为 Q345R,纵缝(A1-A4)和环缝(B1-B5)采用 双面自动焊,封头拼接后热压成型。封头与筒体 连接的最后一条环缝是焊条电弧焊打底、自动焊 焊满。人孔、接管与法兰等焊接采用手工焊。其 评定项目如下: ? 1、A、B类纵环对接焊缝的评定 ? 对于A1-A4、B1-B4双面自动焊的焊缝要用自动焊 的工艺评定。对于B5封闭焊缝要用焊条电弧焊加 自动焊的评定来支撑,可以采用两种方法分别焊, 也可以采用两种方法组合焊。无论哪种方法,都 要注意母材和熔敷金属的厚度覆盖范围,和材料 类别、组别之间的替代关系。

? 2、A5封头 ? 尽管A5封头焊缝的焊接工艺可能与A1~A4 相同,但由于封头热压时,一般要经过 900℃左右的热作用,已经超过钢材的临界 温度,相当于经过了一次超过上转变温度 的热处理,因此其热处理种类与A1~A4焊 缝不同,属于重要因素发生了变化,需要 单独进行评定,且其评定适用的母材厚度 上限值为1.1T。

? 3、D1人孔与筒体连接的焊接接头的评定 ? 该焊缝为要求截面全焊透的角接接头对接 焊缝,可用对接焊接接头进行评定,由于 人孔接管是卷焊而成,其材质应与筒体相 同,属于同种材料焊接,但要主要评定试 件厚度应同时覆盖人孔筒节与筒体厚度, 如果两侧厚度差别较大,应增加其他厚度 评定试件,分别覆盖焊缝两侧母材厚度, 即两份焊接工艺评定报告支持一份焊接工 艺规程。

? 4、D2~D3接管与筒体焊接接头的评定 ? 该类接管直径较小,一般为10号或20号钢, 它与筒体的连接属于异种钢焊接,一般采 用手工焊,可用筒体对接手工焊工艺评定 支持,但应注意焊接材料的选择,及厚度 覆盖情况。 ? 另外,还可以用Ⅰ、Ⅱ类材料之间的异种 钢焊接工艺评定来支持,但厚度应覆盖两 侧母材厚度。

? 5、C1~C2接管与法兰连接焊缝的评定 ? 该焊缝可能有两种类型,即平焊法兰的角 焊缝和长径法兰的对接焊缝。 ? 平焊法兰角焊缝属于受压角焊缝,可用对 接焊缝的评定来支持,焊缝两侧厚度不受 限制,但同时也要用角焊缝评定试件来支 持,以保证根部焊透,焊脚尺寸满足要求。

? 6、A6人孔短接接管纵缝的评定 ? 此焊缝属于受压主焊缝,其材质一般与筒 体相同,但其厚度与筒体有一定差别,焊 接时一般为SMAW,可用手工焊对接焊接 工艺评定来支持,还可用B5组合评定中的 手工焊部分来支持,但应注意B5评定中手 工焊部分适用的母材厚度及焊缝金属厚度 范围。

? 7、C3人孔接管与法兰焊缝的评定 ? 一般人孔接管的厚度与法兰厚度差别不大, A6焊缝的评定可支持该评定,但当法兰材 料(如20号钢)与人孔接管材料不同,再 用该评定支持时,应注意焊接材料的选用 问题。 ? 上述评定项目列出,然后归纳分析,重要 因素和补加因素相同的工艺进行合并,争 取用最少的评定项目满足实际焊接工作的 需要。

? 8、人孔补强圈与筒体之间的角焊缝 ? 一般人孔开孔较大,对筒体强度有较大的 削弱,应进行开孔补强,当用补强圈进行 补强的时候,补强圈与筒体连接焊缝为密 封角焊缝,属于非受压角焊缝,按照 NB47014标准6.3.1.2的要求,评定非受压 角焊缝,可仅采用角焊缝试件,因此,焊 接作业指导书应严格按照角焊缝评定报告 编制,确保焊脚尺寸及根部焊透,因为该 焊缝截面积已经计入补强计算,如果焊脚 尺寸达不到要求,则可能造成补强强度不 足。

球形容器焊接工艺评定项目
A2 C1 B1 D2 A3

A1
F

B2 C2

? 1、球罐壳体纵焊缝(A1类焊缝 )的评定 ? 壳体纵缝为焊条电弧焊对接接头的焊接工 艺评定; ? 2、球罐壳体(B1、B2类焊缝的评定), 壳体环焊缝为横焊对接接头焊接工艺评定; ? 3、极板对接焊缝(A3类焊缝)的评定,南、 北极板的对接接头为平焊加仰焊的焊缝评 定;

? 4、人孔接管纵缝(A2类焊缝) ? 该焊缝为A3级压力容器制造厂家在厂内制 造,通过卷板然后与法兰焊接,整体消除 应力热处理后到施工现场组焊,对该焊缝 及该筒节与法兰连接的C类焊缝进行焊接工 艺评定时,需要注意的一个问题就是保温 时间,该焊缝在制造过程中经历一定低于 下转变温度的焊后热处理,在组焊结束后 又与球罐整体经历整体消除应力热处理, 因此焊接工艺评定时,应注意试件的热处 理保温时间不得低于该部件在制造与组焊 过程中累积保温时间的80%。


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