第四章焊接工艺评定.ppt
第四章 焊接工艺评定,在焊接产品制造过程中，产品的焊接工艺是否合理、先进，关系到产品的质量。通过金属焊接性试验或根据有关焊接性能的技术资料，可以制定产品的焊接工艺，然而，这样制定的焊接工艺不能直接用于焊接施工。为了确保产品的质量，在正式焊接施工之前，还必须进行焊接工艺评定。不仅如此，对于已经评定合格并在生产中应用的很成熟的工艺，若因某种原因需要改变一个或一个以上的焊接工艺参数，也需要重新进行焊接工艺评定。,世界上许多国家，对于重要的焊接结构都制定了焊接工艺评定标准或法规，我国也制定了一些焊接产品的焊接工艺评定标准，如JB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定、蒸汽锅炉安全技术监察规程中的附录“焊接工艺评定”、GB50236-98现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范、JGJ81-2002建筑钢结构焊接工艺规程中的第五章“焊接工艺试验”、SY/T0452-2002石油天然气金属管道焊接工艺评定等，这些标准由于是针对不同的产品或者制定的部门不同，在一些细节上有一些差异，但其基本要求都是相同的。,一、焊接工艺评定概述1基本概念 焊接工艺评定是指为验证所拟定的焊件焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果评价。通过焊接工艺评定应该得到指导生产的焊接工艺，它是制定焊接工艺规程的重要依据。所以凡是重要的焊接结构如锅炉、压力容器、压力管道、桥梁、重要的建筑结构等，在制定焊接工艺规程之前都要进行焊接工艺评定。,2焊接工艺评定的目的是验证施焊单位拟定焊接工艺的正确性，并评定施焊单位的能力 焊接工艺评定有以下几个目的：1）评价施工单位能否焊出符合有关要求的焊接接头 在焊接工艺评定标准中都有明确规定：对于焊接工艺评定的试件，要由本单位操作技能熟练的焊接人员施焊，且焊接工艺评定要在本单位进行；同时，要求焊接工艺评定的试验条件必须与产品的实际生产条件相对应，或者符合替代规则，且所使用的焊接设备、仪器处于正常的工作状态。因此，焊接工艺评定在很大程度上能反映出施工单位所具有的施工条件和施工能力。2）验证施焊单位所拟订的焊接工艺是否正确，也就是说按照事先所拟订的焊接工艺指导书所焊接的接头是否具有所要求的使用性能。,焊接过程是特殊过程。承压设备焊接的结果不容易经济的通过检验和试验完全验证，有些问题要在承压设备使用后才能暴露出来。例如没有制造过低温承压设备的单位在焊制前不弄清低温钢的焊接性能，不掌握焊接线能量对低温钢的低温冲击韧性的影响，焊接工艺错误的选用了过大的焊接线能量，又没焊接工艺的正确性作验证性试验，就会使焊件的低温冲击韧性不能满足使用要求。这个问题在制造过程中，尽管通过焊缝外观检查、无损检测、压力试验和密封性试验，也不可能暴露的，可能直到承压设备在低温的使用状态下脆断，才暴露出来。对产品焊接试板作低温力学性能试验，可在承压设备使用前暴露出过大的焊接线能量的焊接工艺，会使焊件低温冲击韧性不足的问题，但这时产品已经投料制造，生米已做成熟饭，会造成不应有的损失。承压设备焊接过程中拟定的焊接工艺是否正确要预先验证，焊接工艺要在施焊前评定合格或要在合格的焊接工艺评定覆盖范围之内。在产品施焊前就确认焊接工艺能保证焊接接头的使用性能。,焊接工艺评定又是压力容器制造安装单位的技术资源和技术储备，是各单位焊接技术和焊接质量控制水平和能力的标志，也是获得优良焊接质量的保证。焊接工艺评定越多，用不同的焊接方法焊接不同的材料、不同的厚度，不同的热处理方法焊制不同的承压设备的能力就越强。例如，没有做过尿素高压设备带极堆焊焊接工艺评定的单位，就不能证明它具有做尿素高压设备带极堆焊的能力，没进行过纤维素焊条或药芯焊丝气体保护焊向下焊接工艺评定的单位，就不能证明它具有焊接长输管线的能力。焊接工艺评定也是对施焊单位能力的评定。这种能力同样也是要预先鉴定的。焊接工艺指导书要由本单位的焊接工程师根据本单位具体条件来拟定，要由本单位技能熟练的焊接人员使用本单位焊接设备焊接试件，试验的数据要由本单位焊接工程师整理成焊接工艺评定报告并作出结论。不允许引用外单位的焊接工艺评定报告，也不允许由外单位代替进行焊接工艺评定。,3焊接工艺评定试验的特点 焊接工艺评定试验是与金属焊接性试验、产品焊接试板试验、焊工操作技能评定试验不相同的试验。,31焊接性能试验3.1.1焊接性能就是金属材料对焊接加工的适应性。即材料在限定的施工条件下焊接符合设计要求的构件，并满足预期服役要求的能力。施工条件：包括母材和焊材的牌号和制造或安装单位的设备条件、工艺条件、焊接环境（温度、湿度、风力等）；设计要求包括焊缝尺寸，形位偏差、焊缝的内外缺陷、焊接接头性能和制造技术条件；服役要求则包括服役条件下焊接接头结合性能、具体工况介质条件下焊接接头使用性能及使用环境下结构抗断裂能力。焊接性能受材料、焊接方法、构件类型及使用要求四个因素影响。,焊接性能试验包括焊接工艺性能试验和焊接接头使用性能试验。焊接工艺性能试验主要指焊接裂纹敏感性试验、焊接气孔敏感性试验；焊接接头使用性能包括力学性能、耐腐蚀性能、抗疲劳性能、抗断裂性能。目的1：通过焊接性能试验可以了解焊接方法、焊接工艺对金属材料的适应性。如一般的钢材只要有足够的脱氧剂，在碱性或酸性的熔渣、惰性气体甚至活性气体的CO2气体保护下也能顺利的进行焊接，并可获得优良的焊接接头。而钛在高温时会剧烈的与氧、氮反应，又不能用一般的脱氧剂还原，不宜用氧化性的气体或熔渣保护下进行熔化焊，只适用于惰性气体保护的熔化焊或在真空条件下焊接。,目的2：通过焊接性能试验可以了解焊接材料的匹配性。如做直Y坡口焊接裂纹试验，可以作为母材与焊条组合的裂纹试验，选用焊接材料。目的3：通过焊接性能试验可以合理的选择焊接工艺参数，如通过焊接若模拟试验，测定与实际焊接热循环相当的加热冷却条件下对钢材的组织与性能的影响，可以合理的选择预热温度、层间温度、焊接线能量等焊接工艺参数。,做焊接性能试验时要根据金属材料的特点，要有针对性。奥氏体不锈钢从凝固到冷却至室温都保持奥氏体组织，不发生马氏体转变，没有冷裂纹倾向。有些制造安装单位对奥氏体不锈钢做焊接热影响区最高硬度试验或斜外坡口焊接裂纹试验，那就多此一举了。,3.1.2焊接性能试验与焊接工艺评定的区别3.1.2.1 焊接性能试验与焊接工艺评定有不同的目的和任务。焊接性能试验主要解决金属材料如何焊接问题，但不能回答在具体工艺条件下焊接接头的使用性能是否满足要求这个实际问题，这只有依靠工艺评定来完成。按标准进行的焊接工艺评定只考虑了常规的力学性能，对焊接过程中母材的马氏体组织、魏氏组织、低熔点杂质在晶界的聚集，晶间贫铬的发生，相的析出等组织变化和裂纹敏感性、热影响区软化或脆化、耐蚀性能、回火脆性等性能都要靠焊接性能试验来了解。,3.1.3焊接性能试验与焊接工艺评定有不同的内容。3.1.3.1金属材料焊接性能试验一般包括下列内容：A.首先根据化学成分，金相组织和性能进行焊接性分析，预计焊接特点并提出相应措施与办法；B.从金属材料焊接特点出发，选择与其相适应的焊接方法；通过试验确定若干适用的焊接方法。当焊接方法确定后，依据焊缝性能不低于母材性能的原则进行焊接材料的筛选或研制；在选定某种焊接材料后着手进行焊接工艺试验，确定适合的焊接规范参数。C.在确定焊接方法、焊接材料、焊接规范参数过程中，主要进行焊接性试验，即焊接接头工艺性能和使用性能试验。,3.1.3.2焊接工艺评定试验的内容:对拟定的焊接工艺通过焊接试件、加工试样、进行各种检验、检测和理化试验，对焊接工艺的正确性和覆盖范围作出结论。金属材料的焊接性能试验常常是在材料开发时就已经由开发单位进行，承压设备制造安装单位认为有必要金属材料焊接性试验时，也必须在拟定焊接工艺指导书进行焊接工艺评定之前进行。,焊接性能试验是重要的。对金属材料焊接性能的掌握，可以参考开发新材料的单位提供的技术资料，可以借鉴其他单位的经验，重要的试验可以重复验证或新做。但不要求进行焊接工艺评定的单位一定要进行完整的焊接性能试验，更没有要求每次评定前都相应进行一次焊接性能试验。拟定的“焊接工艺指导书”与产品特点、制造条件及人员素质有关，每个单位都不完全一样，因此，焊接工艺指导书应在本单位进行，不允许“照抄”或“输入”外单位的焊接工艺评定。焊接性能试验是对金属材料焊接性能的了解，条件性非常强，焊接性能试验标准不规定合格指标；而焊接工艺评定有明确的合格指标。,焊接工艺评定与钢材焊接性能试验是两个关联、又有所区别的概念，他们之间不能互相代替。3.1.4焊接性能试验与焊接工艺评定的联系焊接性能试验是焊接工艺评定的前提和基础，是拟定焊接工艺指导书的依据，没有充分掌握金属材料的焊接性能试验就很难拟定出完整的焊接工艺评定。如果未弄清金属材料焊接性能就拟定焊接工艺指导书，采用的焊接工艺参数和焊接工艺措施往往不能有效的放矢地解决金属材料焊接性能方面问题，容易产生焊接焊接缺陷，不能保证焊接接头的使用性能。通过焊接性能试验，摸清金属材料的焊接性能，才可以保证焊接接头满足预期的使用要求，焊接工艺评定试验才容易合格。对母材的焊接性能掌握的越透彻、越全面，编制焊接工艺指导书就越有针对性和指导作用，焊接工艺就更完善、更合理、更先进，焊接的效果就越好。,在1980年前后，我国从国外进口了一批牌号为SM53C的低合金钢。从所提供的化学成分和机械性能来看，与国产的16MnR很相近，当时许多压力容器制造单位未经焊接性能试验甚至未作焊接工艺评定就将SM53C作为16MnR的替代品制造压力容器，用焊接16MnR的焊接工艺来焊接SM53C。在制造过程中和制成压力容器后，发现产生许多冷裂纹。当时化工部对这个问题很重视，召集有关专家和各厂焊接工程技术人员开会研究分析，弄清了SM53C的碳、锰、硅、硫、磷与16MnR相近，但这种钢在日本是用回收的废钢冶炼的，不但有微量铬、钼、镍、铜、钒、硼，而且还有锌、锡等，杂质种类和含量较多，尽管单个元素含量不高，但碳含量偏高，冷裂纹的敏感性较高，只适于焊制一般钢结构，不宜用于焊制安全性能要求高压力容器。相当一部分SM53C制作的压力容器停用，造成了不小的损失。,3.2与产品焊接试板试验相比，焊接工艺评定试验不是在焊接施工过程中进行的，而是在施工之前在做施工准备过程中进行的。而产品焊接试板试验则是在施工过程中进行，而且这种试板的焊接是与产品的焊接同步进行的，通过产品焊接试板试验可以检验实际产品的焊接质量。,3.3焊接工艺评定与焊工技能评定的关系 焊工技能评定和焊接工艺评定都是对焊接过程能力预先进行的鉴定，都是焊接过程质量控制的重要环节。首先是对焊工技能的预先鉴定，鉴定的依据是考规，后者是对所拟定的焊接工艺指导书的正确性的预先鉴定，鉴定的依据是焊接工艺评定标准。二者鉴定的目的不同、对象不同、内容不同，鉴定的方法也不同。应当在焊工技能评定范围内解决的问题，不要硬拉到焊接工艺评定中来，焊接工艺评定在于确定焊接工艺能否保证焊接接头的使用性能，而不在于确定焊工的操作技能。例如，手工焊改变焊接位置，要求焊工有不同的操作技能，要重新做技能评定；焊接工艺改变焊接位置（除其他位置改为向上立焊以外），对焊接接头的力学性能没有什么影响，则不需重新评定。焊工中断承压设备焊接工作6个月以上，操作技能会疏荒，要通过重新考试来评定焊工的操作技能；焊接工艺评定不管多长时间，只要符合标准，则仍然有效。,焊接工艺评定与焊工技能评定相互也有联系。焊接工艺评定试板要由本单位熟练焊工来焊接，以免因焊工操作技能不熟练而影响焊接工艺评定的结果。焊工操作技能评定考试要有评定合格的焊接工艺，以免焊接工艺不正确而影响焊工操作技能评定的结果。,3.4焊接工艺评定只是回答焊接接头的使用性能是否符合设计要求这个问题，不能解决消除应力、减少变形、防止焊接缺陷等许多的焊接质量问题。,二、焊接工艺评定的程序焊接工艺评定工作应该包括以下内容：拟订焊接工艺评定任务书、拟订焊接工艺评定指导书、试件及设备准备、试件焊接、无损检测、理化试验、编制焊接工艺评定报告等。1拟订焊接工艺评定任务书 通过对产品图纸的工艺性审查，由焊接技术人员统计焊接结构中应进行焊接工艺评定的所有焊接接头的类型及各项有关数据，如材质、板厚、管子直径与壁厚、焊接位置、焊接方法、坡口形式及尺寸等，根据设计图纸要求所执行的焊接工艺评定标准并结合本单位已有的合格的焊接工艺评定确定出需进行焊接工艺评定的项目，避免重复评定或漏评。,2编制焊接工艺指导书 在进行焊接评定试件之前，焊接技术人员应负责编制焊接工艺指导书。编制焊接工艺指导书时，其中有关焊接规范方面的具体数据，应参考有关资料及经验来确定。编制焊接工艺指导书的正确性或精确性将直接影响焊接工艺评定的结果。焊接工艺指导书应包括以下内容：1）焊接工艺指导书的编号和日期；2）相应的焊接工艺评定报告的编号；3）焊接方法及自动化程度；4）焊接接头形式、有无焊接衬垫及其材料牌号；5）用简图表明被焊工件的坡口、间隙、焊道分布和顺序；,6）母材的钢号、分类号；7）母材、焊缝金属的厚度范围，以及管子的直径范围；8）焊接材料的类型、规格和熔敷金属的化学成分；9）焊接位置，立焊的焊接方向；10）焊接预热温度、最高层间温度和焊后热处理规范等；11）每层焊缝的焊接方法、焊接材料的牌号和规格、焊接电流种类、极性和焊接电流范围、电弧电压范围、焊接速度范围、导电嘴至工件的距离、送丝速度范围、喷嘴尺寸及喷嘴与工件角度、保护气体、气体种类、保护气体的成分和流量；12）施焊技术：有无摆动、摆动方法、清根方法、有无锤击等；13）编制人和审批人的签字和日期。,3焊接试件的准备试件的材质必须与所生产的结构材质相同。试件的类型根据所统计的焊接接头的类型需要来确定，试件的坡口加工按相应的焊接方法来确定。试件的下料尺寸满足试样的要求。,4焊接设备及工艺装备的准备 焊接工艺评定所用的焊接设备与结构施焊时所用的设备相同，如直流电焊机、交流电焊机、埋弧自动焊机及钨极氩弧焊机等。要求焊机的性能稳定，调节灵活。焊机上应装有经校验准确的电流表、电压表。使用本单位焊接设备施焊试件。焊接工艺装备是为了焊接各种位置的各种试件方便而制作的支架，将试件按要求的焊接位置固定在支架上进行焊接，有利于保证试件的焊接质量。一般支架可自行制作。,5试件的焊接 焊接工艺评定试件的焊接是关键环节，施焊焊接工艺评定试件的焊工应是本单位技能熟练的焊工。除要求焊工认真操作外，尚应有专人做好施焊记录。记录内容主要是：试件名称编号、接头型式、焊接位置、焊道层次、焊接电流、电弧电压、焊接速度或一根焊条焊缝长度与焊接时间等等。施焊记录是现场焊接的原始资料，也是编制焊接工艺评定报告的重要依据，故应妥善保存。,6试件的检验试件焊完后，应进行外观检查和无损检测，结果应符合相应焊接工艺评定标准的要求。无损检验部门提供无损检验报告。7试样的机加工试样的数量、尺寸按相应焊接工艺评定标准的要求执行。8试样的性能试验试样的常规力学性能试验包括拉伸、弯曲、冲击。当设计图纸或所执行的施工标准有特殊要求时，还可能进行硬度、高温拉伸、断口、金相、化学分析等试验。各项试验都应有试验报告。,9编制焊接工艺评定报告各项试验报告汇集之后，即可编制焊接工艺评定报告。焊接工艺评定报告的内容主要有：1）焊接工艺评定报告编号；2）相应的焊接工艺指导书的编号；3）焊接方法；4）焊缝形式、坡口型式及尺寸，焊接规范和操作方法；5）工艺试件母材的钢号、分类号、厚度、直径；6）焊接材料的类型、牌号、规格；7）焊接位置；8）预热温度、层间温度；9）焊后热处理温度和保温时间；10）各条焊道实际的焊接参数和施焊技术；11）焊接接头外观和无损探伤的检查结果；12）焊接接头拉伸、弯曲、冲击韧性的试验报告编号和试验结果；13）焊接工艺评定的结论；14）焊工姓名和钢印号；15）编制人和审批人的签字和日期。根据上述内容，各施焊单位可以自行设计一个符合本单位情况的报告表。,焊接工艺评定结论为“合格者”，即可将全部评定用资料汇总做为一份完整的评定材料存档保存，供编制焊接工艺规程时应用。如评定结论为“不合格”者，应分析原因，提出改进措施，修改焊接工艺指导书，重新进行评定直到合格为止。,三、焊接工艺评定规则1.试件采用规则 焊接工艺评定试件分 类对象是焊缝而不是接头 在说明焊接工艺评定分类对象之前，首先要说清焊缝和焊接接头这两个不同的概念。“焊缝”是指焊件经焊接后所形成的接合部分，而“焊接接头”则是由2个或2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。,焊接接头形式有：对接接头、T形接头、角接接头、搭接接头、端接接头、套管接头、卷边接头、锁底接头、斜对接接头等12种。焊缝型式分为：对接焊缝、角焊缝、塞焊缝、槽焊缝、端接焊缝。,从焊接角度看，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，而不管是焊接接头都是焊缝连接的，焊缝是组成不同型式接头的基础。焊接接头的使用性能由焊缝的焊接工艺来决定的，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做了规定。没有对塞焊缝、槽焊缝和端接焊缝的焊接工艺评定作出规定。对接焊缝试件或角焊缝试件评定合格的焊接工艺不适用于塞焊缝、槽焊缝和端接焊缝。对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于角焊缝，这是从力学性能出发的。,对接焊缝、角焊缝与焊接接头形式关系见图3.1.2-1，从焊接工艺评定试件分类角度出发可以看出：A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头。尽管接头形式不同，连接他们的焊缝形式是可以相同的。B不管焊接接头形式如何，只要是对接焊缝所连接，则只需采用对接焊缝试件评定焊接工艺；也不管焊件接头形式如何，只要是角焊缝所连接，则只需采用角焊缝试件评定焊接工艺。C对接焊缝试件评定合格的焊接工艺可以用于焊件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件各种接头的角焊缝。,在确定焊接工艺评定项目时，首先在图样上，依次寻找各式各样的焊接接头是用何种形式的焊缝连接的，只要是对接焊缝连接的焊接接头就取对接焊缝试件，对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于角焊缝；评定非受压角焊缝焊接工艺，可采用角焊缝试件。,图3.1.2-1对接焊缝、角焊缝与接头形式关系图,在图 3.1.2-2所示的T形接头是用对接焊缝和角焊缝的组合焊缝连接的，不能称之为“全焊透的角焊缝”，否则就要犯概念性的错误了。如图2.1.2-2所示的焊接接头按设计要求分为截面全焊透和截面未全焊透两种情况。在进行焊接工艺评定时，只要采用对接焊缝试件进行评定，评定合格的焊接工艺也可适用于组合焊缝中的角焊缝。,图3.1.2-2 T形接头焊透示意图,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，其含义为即适用于受压角焊缝也适用于非受压角焊缝，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。,对产品进行焊接工艺评定时，不管压力容器是由何种形式的焊接接头构成，只看是何种焊缝形式连接。只要是对接焊缝连接则取对接焊缝试件，只要是角焊缝连接则取角焊缝试件。角焊缝主要承受剪切力，JIS B8270-1993压力容器中规定剪切应力最大值为基本许用应力的80，所以，对接焊缝试件评定合格的焊接工艺亦适用于焊件角焊缝。对接焊缝试件有板材和管材两种，这两种试件在测定焊接接头力学性能上是同一原理，没什么区别，标准规定板材对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于管材对接焊缝，反之亦可。,2.工艺因素类型划分和重新评定规则 2.1焊接工艺因素 工件的焊接工艺条件是复杂的，不同工件的焊接工艺规范经常可能变更。如改变焊接位置、增加或减小母材的厚度、变更母材钢号或焊接材料牌号、降低预热温度、延长焊后热处理保温时间等等，当这些工艺因素变化后，焊接接头的使用性能能否满足设计要求，将由焊接工艺评定来验证。根据焊接工艺因素对力学性能的影响，可将这些因素分成重要因素、补加因素和次要因素三类。,重要因素是指影响焊接接头抗拉强度和弯曲性能的焊接工艺因素，如焊接方法、焊接材料、母材等。当变更任何一个重要因素而又超出替代范围时，都要重新评定焊接工艺。补加因素是指影响焊接接头冲击韧性的焊接工艺因素，如焊接位置、线能量等。当焊接接头有冲击韧性要求时，变更任何一个补加因素时，都要重新进行焊接工艺评定，也可按变更补加因素以后的焊接工艺，增焊冲击韧性试件进行补充试验。次要因素是指对要求测定的力学性能无明显影响的焊接工艺因素，如坡口形式、背面清根方式等。当焊接接头无冲击韧性要求时，补加因素也变为次要因素。当变更次要因素时，不需要重新评定焊接工艺，但需要重新编制焊接工艺指导书。,2.2评定规则所有的焊接工艺评定标准对焊接工艺评定规则都做了规定，这些评定规则包括焊接方法、母材类别、焊后热处理类别、焊件厚度有效范围等。2.2.1焊接方法 焊接方法不同，其冶金过程、热输入等均不同，对焊接接头的力学性能所产生的影响也不同，因此，所选用的焊接方法是重要因素之一，当改变焊接方法时，需要重新评定。此外，当同一条焊缝使用两种或两种以上焊接方法时，可按每种焊接方法分别进行评定或使用两种或两种以上焊接方法焊接试件进行组合评定。,JB47082000中焊接方法有气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊、钨极气体保护焊、电渣焊、耐蚀层堆焊。不同焊接方法的焊接热源不同（如气焊的火焰、埋弧焊的电弧、电渣焊的熔渣电阻热）、热源的能量密度不同（如钨极氩弧焊能量密度小，等离子弧焊能量密度大）、不同焊接方法的焊接热循环不同（电弧焊冷却速度快，气焊、电渣焊冷却速度慢），用不同焊接方法焊接同一材料时，因其焊接热过程不同，对焊接接头的力学性能有明显的影响，改变焊接方法需要重新评定。,同一焊缝使用二种和二种以上焊接方法或重要因素、补加因素不同的焊接工艺时，可按每种焊接方法或焊接工艺分别进行评定，也可使用两种或两种以上焊接方法、焊接工艺焊接试件，进行组合评定。组合评定合格后用于焊件是，可以采用其中一种或几种焊接方法、焊接工艺，但应保证其重要因素、补加因素不变，按相关条款确定每种焊接方法或焊接工艺适用于焊件厚度的有效范围。,标准中对每种焊接方法的重要因素、补加因素、次要因素都进行了详细的规定，这些评定因素中包含以下几个类别：接头、填充材料、焊接位置、预热及后热、气体、电特性和技术措施等，每个类别中又列出了多种焊接条件。每种焊接方法的重要因素、补加因素、次要因素不同，有些条件对一种焊接方法来说可能是重要因素或补加因素，而对另一种焊接方法来说可能是次要因素，所以在进行焊接工艺评定前，应首先弄清楚各类别中的焊接条件对于所用的焊接方法属于哪种因素。,以承压设备最常用的焊条电弧焊、埋弧焊为例：焊条电弧焊下列情况要重新做焊接工艺评定：a.焊条牌号头两位数字改变（J427变为J507）；b.预热温度比已评定合格值降低50以上。焊条电弧焊下列情况要增加或变更的补加因素增焊冲击韧性试件进行实验：用非低氢型焊条代替低氢型焊条；改变电流种类或极性；未经高于上转变温度的焊后热处理或奥氏体母材焊 后固溶处理时，焊条直径改为大于6mm；从评定合格的焊接位置改为向上立焊；未经高于上转变温度的焊后热处理或奥氏体母材焊后 固溶处理时，最高层间温度比已评定记录值高50以上；增加线能量或单位长度焊道的熔敷金属体积超过已评定合格值。,埋弧焊下列情况要重新做焊接工艺评定：a焊丝钢号改变；b焊剂牌号或混合焊剂的混合比改变；c添加或消除附加的填充金属；d预热温度比已评定合格值降低50以上；埋弧焊下列情况要增加或变更的补加因素增焊试件进行冲击韧性试验：a最高层间温度比已评定合格值高50以上；b改变电流种类或极性；c未经高于上转变温度的焊后热处理或奥氏体母材焊后固溶处理时，最高层间温度比已评定记录值高50以上；d增加线能量或单位长度焊道的熔敷金属体积超过已评定合格值；e由每面多道焊改为每面弹道焊；单丝焊改为多丝焊或反之。,2.2.2母材类别、组别评定规则 为了减少焊接工艺评定数量，依据焊接工艺评定标准原理，从母材的化学成分、使用性能和焊接性能出发，将它们分类分组并规定出替代原则。,JB4708-2000根据母材的化学成分、力学性能和焊接性能将压力容器常用钢材分为8类15组，详见JB4708-2000表2。类别号改变需重新评定；改用同组别号的其它钢材，若其它重要因素、补加因素不变，则不用重新评定。组别号为2母材评定适用于组别号为1的母材。,同类别号中，高组别号母材的评定适用于该组别号与低组别号母材所组成的焊接接头。除上述两项以外，母材组别号改变时，需重新评定。类别号为（或组别号为1、2）的同钢号母材的评定适用于该类别号（或组别号）母材于类别号为的母材所组成的焊接接头。除此以外，不同类别号的母材组成焊接接头时，即使母材各自的焊接工艺评定都已经合格，其焊接工艺仍需重新评定。,2.2.3焊后热处理评定规则 焊后热处理的目的是为了降低焊接残余应力，或者改善接头的组织和性能。当焊后热处理类别改变了，焊接接头的组织和性能随之发生变化，因此需要重新评定焊接工艺。,2.2.3.1奥氏体不锈钢的热处理类别：分为不热处理焊后固溶或稳定化处理2.2.3.2对其它钢材则分为5种：a）不进行热处理b）低于下转变温度热处理c）高于上转变温度热处理d）先在高于上转变温度，继之在低于下转变温度进行焊 后热处理e）在上下转变温度之间进行焊后热处理焊接接头经不同的焊后热处理或类似的热加工（如封 头拼接后热冲压，类似于正火），其组织与力学性能 都会有明显变化，改变焊后热处理类别，需重新评定 焊接工艺。除气焊外，当规定冲击试验时，焊后热处理的温度和 时间范围改变后要重新评定焊接工艺。低于下转变温 度焊后热处理的试件保温时间不得少于焊件在制造过 程中累计保温时间的80,2.2.4试件母材厚度和试件焊缝金属厚度评定规则 母材厚度变化后，焊接过程中焊接接头的热循环、拘束度和应力状态就随之变化，这就直接影响到焊接接头的组织和力学性能。JB4708表3表8规定了试件母材厚度和试件焊缝金属厚度这二个重要因素的覆盖范围。超出覆盖范围，需重新评定。评定合格的对接焊缝试件的焊接工艺适用于焊件厚度有效范围直接关系到评定数量多少，有效范围的宽窄不仅有技术因素，而且管理作用很大。国内对厚度适用范围争论一直很大，众说不一。这主要由于国外相类似标准规定范围也不相同。,当试件焊接工艺评定合格后，确定适用于焊件厚度时，应注意试件母材厚度对应焊件母材厚度，试件焊缝金属厚度对应焊件焊缝金属厚度进行计算。当焊件由两块或多块母材叠在一起时，确定适用于焊件厚度范围时应按单块板厚度计算，见图2.1.3-1。当焊缝金属总厚度由多种焊接方法或重要因素、补加因素不同的焊接工艺焊制的焊缝金属分厚度组成时，则焊缝金属总厚度等于若干分厚度，见图2.1.3-2。计算焊缝金属厚度时，余高不计算在内。,注：焊件母材厚度分别为1、2，不能将当作母材厚度 此焊缝为组合焊缝（对接焊缝角焊缝）图2.1.3-1 试件母材厚度和焊缝金属厚度,注：焊缝金属总厚度t板厚T，T=t1t2t3图2.1.3-2焊缝金属总厚度与分厚度示意图,四、全焊透T形接头和角接头的型式试验4.1重新评定焊接工艺判断准则 要求截面全焊透的T型接头和角接接头（如人孔、接管），当无法检测焊缝内部缺陷，而制造单位又没有足够能力确保全焊透时，则需要焊接工艺和焊工技能来保证。焊制产品前在型式试验件上对将要施行的焊接工艺进行验证性试验，经解剖检验确认，这也是焊接工艺评定，此时焊接接头是否全焊透是验证所拟定的焊接工艺正确性的判断准则。其过程也是按照所拟定的焊接工艺（指导书），根据规定焊接试件和制取试样、检测试样是否全焊透，经焊接工艺评定后提出“焊接工艺评定报告”用以证明所拟定的焊接工艺的正确性。从中可见，将焊接接头是否全焊透当作焊接工艺评定的目标。,制造单位焊制截面全焊透焊接接头能力可从下列条件判断：截面全焊透焊接接头的施焊工艺条件（如坡口、焊材尺寸、焊接电流等）有没有产生易造成未焊透的改变。类似焊接接头发生质量事故的分析结果。人孔、接管类焊接接头未焊透是最主要、最危险的焊接缺陷。未焊透与坡口、焊材尺寸及焊接电流等施焊工艺条件有关，当然也与焊工技能密切相关。人孔、接管类焊接接头大都由对接焊缝与角焊缝构成的组合焊缝所连接，当进行焊接工艺评定时则应有：对接焊缝试件评定以确保接头的力学性能；对接焊缝试件评定合格的焊接工艺也适用于角焊缝。当无法检测内部缺陷，而制造单位又没有足够的能力确保质量（指未焊透）时还应增加制造型式试验件进行评定。,4.2试件采用原则型式试验用的试件分为板材试件和管板试件二种。外径160mm的管状件与容器相焊的接头采用管板试件。板材T形接头、外径160的管状件与容器相焊的接头可以采用板材试件，也可用管板试件。,4.3重新评定规则 所谓焊透主要指接头根部焊透，影响根部焊透的焊接工艺因素改变，就得重新评定。在JB47082000标准释义“十、型式试验评定方法”中规定：改变打底焊的焊接方法（气焊、焊条电弧焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、埋弧焊）需要重新评定。钢材、焊材分为碳素钢和低合金钢、奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢三类，改变钢材或焊材类别需要重新评定。坡口角度减小，不是双面焊背面清根的情况下根部间隙减小或钝边高度增加，需重新评定。打底焊焊条或焊丝直径增加而焊接电流不随之增加、焊接电流减少而焊条或焊丝直径不随之减少时，需重新评定。,五.耐蚀层堆焊工艺评定规则5.3.1化学成分准则耐蚀层的耐蚀性能是由堆焊金属的化学成分来保证，母材和焊材熔敷金属的化学成分、焊接方法和焊接工艺参数对堆焊稀释率的影响，都会影响堆焊金属的化学成分，进而影响堆焊层的耐蚀性能。耐蚀堆焊工艺能否保证堆焊层的化学成分符合规定，焊前需要在试件上进行验证，堆焊层的化学成分是验证所拟定的焊接工艺正确性的判断准则，以焊接条件的变更是否引起了堆焊层化学成分的变化为判断准则，并据此制定堆焊工艺评定准则。堆焊工艺评定过程是按所拟定的焊接工艺，根据标准的规定焊接试件和制取试样、检验试样，测定堆焊层是否具有所要求的化学成分。经焊接工艺评定后应提出“焊接工艺评定报告”用以证明所拟定的焊接工艺的正确性。由此可见，将确保堆焊层化学成分当作堆焊工艺评定目标是制定耐蚀层堆焊工艺评定规则的核心思想。,5.3.2重新评定规则改变堆焊方法，需重新评定。（不同的堆焊方法稀释率不一样，电渣带极堆焊最小，埋弧带极堆焊次之，焊条电弧焊堆焊也比较小，埋弧丝极堆焊则稀释率较大。）改变基层钢材的类别号，需要重新评定。（基层钢材类别改变则基层钢材的化学成分也改变）当试件基层厚度T25mm时，评定合格的焊接工艺适用于焊件基层厚度T；试件厚度T25mm时，评定合格的焊接工艺适用于焊件基层厚度25，基层厚度超出此规定需要重新评定。（基层厚度越薄，堆焊时越容易过热，稀释率越大、堆焊层的化学成分越难保证。基层厚度25的厚板，则板厚变化影响越小）,堆焊层规定厚度低于已评定最小厚度需重新评定。（堆焊层堆得越薄，堆焊层次越少，其稀释率越高，化学成分越难达到要求）变更焊条牌号和堆焊首层的焊条直径，变更焊丝或钢带得钢号，变更焊剂得牌号或混合比，增加或取消附加得填充金属，实芯焊丝变更为药芯焊丝或反之，变更保护气体种类，变更混合保护气体配比，或取消保护气体，需要重新评定。（焊接材料的改变，堆焊层金属得化学成分也随之改变。）除其它焊接位置改为平焊位置以外，改变评定合格的焊接位置，需要重新评定。（不同焊接位置的稀释率和焊接线能量不一样。,预热温度比评定值降低50以上，或超过评定合格的最高层间温度，需重新评定。（预热温度和层间温度提高，稀释率也会随之提高）改变焊后热处理类别，或在焊后热处理温度保温总时间增加超过评定值的25，需重新评定。（耐蚀层在危险温度区间内较长时间加热会被敏化，容易产生晶间腐蚀，耐腐蚀性能下降。）变更电流种类或极性，需重新评定。堆焊首层时，线能量或单位长度焊道内熔敷金属的体积增加超过评定值的10的，需重新评定。（电流种类和极性改变会改变焊接电弧热量在母材和熔化电极的分配，线能量改变、熔敷金属体积改变都会影响堆焊层金属的化学成分。）多层堆焊变更为单层堆焊或反之，取消焊接熔池磁场控制，变更同一熔池的电极数量，增加或取消电极摆动，需重新评定。（这些焊接工艺因素改变都会影响堆焊层金属的化学成分、或均匀性。）,举例 现有16MnR制压力容器纵缝接头，有冲击试验要求，该纵缝用三种焊接方法完成，其焊缝金属厚度和母材厚度如图4.1.3-3。焊接工艺评定厚度计算如下：,图4.1.3-3 用组合焊接方法完成的焊件接头尺寸,分别评定。拟定三份焊接工艺指导书，焊接3块试件（见图4.1.3-4），评定纵缝焊接工艺。试件母材厚度和焊缝金属厚度适用于焊件厚度的有效范围见表4.1.3，满足了压力容器纵缝接头母材和焊缝金属厚度的要求。,表4.1.3-1适用于焊件厚度的有效范围,组合评定。见图4.1.3-5，按照拟定的一份焊接工艺指导书用三种焊接方法完成试件，评定合格后用于焊件有效厚度范围见表4.1.3-2，可见其范围完全满足压力容器纵缝接头和焊缝金属厚度。,注：试件用三种焊接方法完成图4.1.3-5 组合评定试件接头尺寸示意图,表4.1.3-2适用于焊件厚度有效范围,谢谢大家,
