焊接工艺的评定

焊接工艺的评定内容摘要：

焊接工艺所包含的内容和母材进行分类 按照焊接工艺所包含的内容和被焊的母材，可以将焊接工艺因素分为以下几大类： 1． 焊接方法类 目前在压力容器焊接中使用的主要焊接方法有：手弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊、钨极气体保护焊、气焊和电渣焊。 焊接方法不同，其冶金过程、热输入、热量集中程度均不同，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 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（或焊接工艺）时，可按两种方法进行评定： ① 按每种焊接方法（或焊接工艺）分别进行评定； ② 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。 图 31 工件的焊接接头形式和尺寸 例如有一工件，其母材厚度、焊接方法和焊缝金属的厚度等如图 31 所示。 其焊接工艺评定可采用上述两种方法评定。 其中图 32 和表 34 所示的为“分别评定”，图 33 和表 35 所示的为“组合评定”。 图 32 采取分别评定法选取的试件尺寸 a）试件 l b）试件 2 C）试件 3 表 34 用分别评定法选取的试件适用范围（ mm ) 在上例中，试件厚度均选为 28mm，实际上，只要试件厚度的有效范围能够覆盖工件的厚度即可，不一定非选 28mm 不可。 当试件用组合评定法评定合格后再用于工件时，可以采用其中一种或几种焊接方法（或焊接工艺），但要保证每一种焊接方法（或焊接工艺）所熔敷的焊缝金属厚度都在己评定的各自有效范围内。 图 33 采取组合评定法选取的试件尺寸 表 35 用组合法选取的试件适用范围（ mm ) 2． 母材类 不同的母材其化学成分、力学性能和焊接性能均有差异，因此母材的种类是一 个重要因素。 当改变母材种类时，原则上都应重新评定。 但由于在一些钢种之间化学成分、力学性能和焊接性能很相近，也可以将这些钢合为同一类或同一组。 在同类同组的母材中，只要其中一种评定合格即可，该焊接工艺就可以应用于同组别号的其它母材。 这种替代关系，无疑可以大大减少焊接工艺评定的数量。 表 36 是 JB470892 中对母材的分类和分组。 表 36 母材的分类和分组 在母材中 ， 除了存在上述替代关系外还存在以下替代规则 ： ① 对于同组别号母材 ， 一种母材评定合格的焊接工艺 ， 既可用于同组别号的其它同钢号母材组成的焊 接接头 ， 又可用于同组别号的任意二种钢号母材组成的焊接接头。 ② 对于不同组别号母材 ， 组别号 为 Ⅳ 1 的母材评定 ， 适用于组别号 为 Ⅱ 1 的母材。 实际上 ， 这两组钢的化学成分 、 力学性能和焊接性能很相似 ， 本可以归为一类 ， 但为了与国内有关标准协调一致 ， 而分为了两类。 此外 ， 同类别号中高组别号母材的评定适用于该组别号母材与低组别号母材所组成的焊接接头 %不同组别号的母材组成的焊接接头 ， 其评定合格的焊接工艺 ， 适用于其中一组别号的任意一种钢号的母材与另一组别号的任意一种钢号的母材所组成的焊接接头 ， 例如组别号 为 Ⅲ2 的 15MnMoV 钢 与组别号为 Ⅲ 1 的 16Mn 钢定合格的焊接工艺 ， 就适用于组别号 为 Ⅲ 2 的任意一种母材与组别号为 Ⅲ 1 的任意一种母材所组成的焊接接头。 ③ 当焊接接头是由不同类别号的母材组成时 ， 类别号 为 Ⅱ 组别号 为 Ⅳ 1 的同钢号母材的评定 ，适用于该类别号或该组别号母材与类别号为 I 的母材所组成的焊接接头。 例如 16MnR 钢与 16MnRC钢评定合格的焊接工艺 ,就适用于组别号为 I1 的三种母材 16Mn、 16MR、 16MnRC 钢， 分别与类别号为 I 的母材所组成的焊接接头。 除这种情况以外 ， 当不同类别号的母材组成焊接接头时 ， 即使母材各自都已评定合 格 ， 其焊接接头仍需重新评定 ④ 对未列入表 36 但已列入国家标准 !行业标准的国内钢号 ， 根据其化学成分 、 力学性能和焊接性能归入相应的类别 、 组别中 ； 未列入国家标准 、 行业标准的钢号 ， 应分别进行焊接工艺评定。 ⑤ 对国外钢材，原则上按每个钢号进行焊接工艺评定。 但如果同时符合以下条件，可以免做焊接工艺评定：对该钢号的钢材进行过化学成分分析、力学性能和焊接性能试验，并经本单位焊制受压元件的实践证明与表 36 中某钢号相当，而该钢号已进行过焊接工艺评定。 3． 焊接接头类 焊接接头类焊接工艺因素包括焊缝形式、坡口形式、坡口间隙、是否加衬垫等。 常见的焊接接头有对接接头、角接头、 T 形接头、搭接接头等，但不管是什么接头，都是通过焊缝连接的，因此，焊接工艺评定试件分类的对象是焊缝，而不是焊接接头。 焊缝的基本形式有对接焊缝、角焊缝、塞焊缝和端接焊缝四种。 同一种焊缝可以组成不同的接头，例如对接焊缝可以组成对接接头、角接头、T 形接头等。 进行焊接工艺评定的只有对接焊缝，角焊缝和组合焊缝（角焊缝加对接焊缝），因此，焊接工艺评定的试件，可分为对接焊缝试件、角焊缝试件和组合焊缝试件。 对接焊缝试 件又可分为板材对接焊缝试件和管材对接焊缝试件（图 34 ）两种；而角焊缝试件和组合焊缝试件，又可分为板材角焊缝试件和组合焊缝试件，以及管与板角焊缝试件和组合焊缝试件（图 35 ）。 组合焊缝试件与角焊缝试件的区别是前者试件开有坡口，有利于焊透。 图 34 对接焊缝试件 a ）板材对接焊缝试件 b ）管材对接焊缝试件 图 35 角焊缝试件和组合焊缝试件 a）板材角焊缝试件和组合焊缝试件 b）管与板角焊缝试件和组合焊缝试件 对不同的焊缝形式原则上需要分别进行评定，但也存在一些替代关系： ① 板材对接焊缝试 件评定合格的焊接工艺，也适用于管材的对接焊缝，反之亦可。 ② 板材角焊缝试件评定合格的焊接工艺，也适用于管与板的角焊缝，反之亦可。 ③ 对接焊缝试件评定合格的焊接工艺，亦适用于角焊缝。 4． 填充材料类 填充材料包括焊条、焊丝、焊剂和附加填充金属等。 每种填充材料又分许多种。 由于填充材料参与焊缝的冶金反应，能影响焊缝的化学成分和力学性能，因此也是一个重要因素。 当各种填充材料的牌号变化时，原则上都要重新评定。 焊条牌号中第三位数字表示药皮的类型和电源的种类。 药皮类型不同，其冶金性能也不相同，特别是低氢型焊条与非低 氢焊条相比差别很大，对焊缝金属的冲击韧度影响很大，因此，如果对焊缝有冲击韧度要求时，当焊条的牌号仅为第三位数字改变，且用非低氢焊条代替低氢焊条时，焊接工艺应重新评定。 如果对焊缝没有冲击韧度要求，且焊条牌号仅是第三位改变时，焊接工艺不需要重新评定。 对于手弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊，当其它工艺因素不变，仅焊条直径（小于 6mm 时）、焊丝直径变化时，一般情况下也不需要重新评定。 5． 焊接位置类 焊接位置包括平焊、横焊、立焊和仰焊等。 立焊又分为向上立焊和向下立焊。 如果焊缝对冲击韧度没有要求时，焊接位置的改变不 必重新评定。 但如果焊缝对冲击韧度有要求时，对于手弧焊、熔化极气体保护焊和钨极气体保护焊，当评定合格位置改为向上立焊时，需要重新评定，这是因为向上立焊时，为了防止铁液下坠，每焊完一段时，电弧或保护气体稍下移再向上挑，这样，就使焊接速度比其它位置时要慢，线能量就可能增大，使焊接接头的冲击韧度有可能减小。 6． 预热类 预热类可分为实行预热和不实行预热两种，在实行预热情况中，按预热温度的下限又可分为很多种。 预热对于减缓冷却速度、改善焊接接头的组织，加速焊缝中扩散氢的逸出以及减小内应力从而降低接头的冷裂倾向有重要作用 ，因此预热是一个重要因素，当预热温度下限降低或由预热改为不顶热时，原则上都需要重新评定。 由于在制定焊接工艺规程时，确定预热温度一般都留有余地，因此 JB470892 标准规定：当预热温度下限比评定合格值降低 50℃ 以上时，需要重新评定焊接工艺。 当最高层间温度过高时，焊接接头晶粒长大倾向严重，会降低冲击韧度，因此，当焊缝有冲击韧度要求时，最高层间温度比评定合格值高 50℃ 以上时，也需要重新评定。 7． 焊后热处理类 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。 对于铬镍不锈钢，分为不热处理和为 改善其耐腐蚀性能的固溶或稳定化处理；对于其它钢，分为不热处理、消除应力处理、正火、正火加回火、淬火加回火等热处理。 试件的焊后热处理应与工件在制造过程中的焊后热处理基本相同。 在消除应力处理时，试件保温时间不得少于工件在制造过程中累计保温时间的80％。 当焊后热处理类别改变了，焊接接头的组织和性能也随之发生变化，因此需要重新评定焊接工艺。 8． 气体类 气体类包括可燃气体和保护气体。 在可燃气体中又分为乙炔、丙烷等气体；在保护气体中又分为惰性气体（如 Ar 、 He 等）、活性气体（如 CO2）和混合气体。 气体的种类不同 ，对焊。