《材料成型工程综合试验》第三章焊接工艺评定试验

《材料成型工程综合试验》第三章焊接工艺评定试验第一节焊接工艺评定的概念及其目的一、焊接工艺评定的概念根据JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》：定义：为验证所拟订的焊件的焊接工艺的正确性而进行的试验过程及对试验结果的评价，称为焊接工艺评定。二、焊接工艺评定的目的1、验证施焊单位拟订的焊接工艺是否正确。2、评价施工单位能否焊出符合有关要求的焊接接头。待评的焊接工艺由施工单位拟订。试件要由施工本单位技能熟练的焊接人员施焊。试件要利用施工本单位的焊接设备施焊。三、焊接工艺评定的依据主要依据是有关的技术标准国外标准举例：美国ASME《锅炉压力容器规范》中的第Ⅸ卷“焊接及钎焊评定”；日本JISB8285-1993《压力容器焊接工艺评定试验》；英国BS4870《焊接工艺评定试验》；德国劳埃德船建法规中关于船体结构焊接工艺评定的规定等。我国国内标准举例：JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》；JB4420-1989《锅炉焊接工艺评定》；JB/T6963-1993《钢制件熔化焊工艺评定》；JB/T6315-1992《汽轮机焊接工艺评定》等。第二节焊接工艺评定的规则制定焊接工艺评定规则的目的：防止漏评；尽量减少不必要的评定。以钢制压力容器为例，在标准中作了以下规定：一、对须评焊缝的规定钢制压力容器中有五种焊缝必须评定：1、受压元件焊缝；受压元件包括：封头（或端盖）、筒体、人孔盖、人孔法兰、人孔接管、开孔补强圈、球罐的球壳板等。2、与受压元件相焊的焊缝；3、熔入永久焊缝内的定位焊缝4、受压元件母材表面的堆焊、补焊；5、上述焊缝的返修焊缝。二、对母材之间替代关系的规定按照化学成分、力学性能和焊接性能的相近程度进行分类分组，比较相近的归为一类，更为相近的归为一组。表3-1钢号分类组表类别号组别号钢号相应标准号II-1Q235-A·FGB/T912,GB/T3274Q235-AGB/T912,GB/T3274Q235-BGB/T912,GB/T3274Q235-CGB/T912,GB/T327410GB3087,GB6479,GB/T8163,GB994820GB3087,GB/T8163,GB9948,JB472620GGB5310,GB647920gGB71320RGB6654`类别号组别号钢号相应标准号IIII-116MnGB6479,JB472616MnRGB6654II-215MnNbRGB665415MnVRGB665420MnMoJB472610MoWVNbGB6479IIIIII-113MnNiMoNbRGB665418MnMoNbRGB665420MnMoNbJB4726III-207MnCrMoVRGB150IVIV-112CrMoGB6479,GB994812CrMoGGB531015CrMoGB6479,GB9948,JB472615CrMoRGB665415CrMoGGB531014Cr1MoJB4726类别号组别号钢号相应标准号IVIV-114Cr1MoRGB15012Cr1MoVJB472612Cr1MoVGGB5310IV-212Cr2MoGB647912Cr2Mo1JB472612Cr2Mo1RGB15012Cr2MoGGB5310VV-11Cr5MoGB6479,JB4726VIVI-109MnDGB15009MnNiDJB472709MnNiDRGB3531VI-216MnDJB472716MnDRGB353115MnNiDRGB35311、组别评定规则在同类同组的母材中，只要其中一种评定合格，该工艺适用于同组别号的其它母材。在同类别号中、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。组别号为VI-2母材的评定适用于组别号为II-1的母材。2、类别评定规则类别号为II（或组别号为VI-1、VI-2）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。三、对试件厚度有效适用范围的规定1.试件母材为IV-2组和σb下限植大于540MPa级的低合金钢，按表3-2和表3-3中的规定。表3-2试件厚度适用于焊件厚度有效范围试件母材厚度T适用于焊件母材厚度的有效范围最小值最大值T＜1.5T2T1.5≤T＜81.52T，且不大于12T≥80.75T1.5T试件焊缝金属厚度t适用于焊件焊缝金属厚度的有效范围最小值最大值t＜1.5不限2t1.5≤t＜8不限2t，且不大于12t≥8不限1.5t注：t指同一种焊接方法（或焊接工艺）在试件上所熔敷的焊缝金属厚度。表3－3试件焊缝厚度适用于焊件焊缝厚度的有效范围2.其它母材，按表3-4、3-5的规定表3-4试件厚度适用于焊件厚度的有效范围（横弯）表3-5试件厚度试用于焊件厚度的有效范围(纵弯）试件母材厚度T适用于焊件母材厚度的有效范围适用于焊件焊缝金属厚度的有效范围最小值最大值最小值最大值T＜1.5T2T不限2t1.5≤T＜101.52T不限2t10＜T＜3852T不限2t≥385200*不限2t（t＜20）≥385200*不限200*（t≥20）*限用于焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊的多道焊。试件母材厚度T适用于焊件母材厚度的有效范围适用于焊件焊缝金属厚度的有效范围最小值最大值最小值最大值＜1.5T2T不限2t1.5≤T≤101.52T不限2t＞1052T不限2t四、对焊接工艺因素的分类及分析1、焊接工艺因素的分类（1）重要因素：影响焊接接头抗拉强度和弯曲性能的焊接工艺因素，例如，焊接方法、焊接材料等。（2）补加因素：影响焊接接头冲击韧度的焊接工艺因素，如热输入，电流种类等。（3）次要因素：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、坡口根部间隙等。2、对各种工艺因素的分析（1）焊接方法改变焊接方法需重新评定；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，可采用组合评定和分别评定两种方法。例如，有一焊件、材质为16MnR，焊接接头有冲击韧度要求，用三种焊接方法焊成，如何评定？第一种方法：组合评定法表3-6适用于焊件厚度的有效范围母材焊缝金属最小值最大值最小值最大值埋弧焊1540不限20焊条电弧焊1540不限12氩弧焊1540不限8第二种方法：分别评定法见下图：表3-7适用于焊件厚度的有效范围母材焊缝金属最小值最大值最小值最大值埋弧焊1540不限40焊条电弧焊1540不限20氩弧焊1540不限10（2）焊缝形式焊接接头形式包括：对接接头、T形接头、十字接头、搭接接头、角接接头、锁底接头、端接接头等。焊缝形式有：对接焊缝、角焊缝、端接焊缝等。对接接头T形接头角接接头锁底接头角接接头T形接头搭接接头对接接头对接焊缝对接焊缝对接焊缝对接焊缝角焊缝角焊缝角焊缝角焊缝由于任何接头都是由焊缝连接而成，同一种焊缝可以连接不同的接头,因此，焊接工艺评定时考察的对象是“焊缝”，而不是焊接接头。规定：对接焊缝的试件评定合格的工艺亦适用于焊件角焊缝；板材对接焊缝试件评定合格的工艺亦适用于管材的对接焊缝，反之亦可。管与板角焊缝评定合格的工艺亦适用于板材的角焊缝，反之亦可。坡口形式、坡口根部间隙等一般为次要因素。板材对接焊缝试件管材对接焊缝试件板材角焊缝试件管与板角焊缝试件上图为对接焊缝试件上图为角焊缝试件（3）填充材料包括：焊条、焊丝、焊剂和附加的填充金属等。均是重要因素。（4）焊接位置包括：平焊、横焊、立焊、仰焊等，通常情况下都是次要因素。只有将位置改变为向上立焊时，为补加因素。（5）预热包括：预热和不预热.由预热改变为不预热，或预热温度降低50摄氏度以上时，需要重新评定。（6）气体包括：可燃气体（例如乙炔、丙烷等）和保护气体（例如CO2，氩气等）均为重要因素。（7）焊后热处理包括：不进行热处理和焊后进行热处理（例如正火、高温回火、固溶处理等），改变热处理方式或改为不进行热处理，均需要重新评定。（8）电特性包括：热输入、电源种类、极性、钨极种类或直径等。热输入E=36UgIg/V（J/CM）热输入、电源种类和极性能影响焊接接头的韧性，因此是补加因素；钨极种类或直径为次要因素。（9）技术措施包括：焊丝摆动幅度，多道焊与单道焊，焊接方向，层间清理方法等，一般多为补加因素或次要因素。第三节焊接工艺评定的一般程序一、编制焊接工艺指导书焊接工艺指导书是焊接工艺评定的原始依据和评定对象，应将待评定的焊接工艺内容全部反映出来。包括：焊接接头自然情况，母材种类、焊接方法、焊接材料、焊接电流、焊接电压、焊接速度、预热温度等。焊接工艺指导书通常采用标准中推荐的格式，也可以自己设计格式。表3-8焊接工艺指导书单位名称____________________焊接工艺指导书编号______日期______焊接工艺评定报告编号___________焊接方法_________机械化程度（手工、半自动、自动）____________焊接接头：简图：（接头形式、坡口形式与尺寸、焊层、焊道布制及顺序）坡口形式：________________________衬垫（材料及规格）________________其他______________________________母材：类别号_________组别号____________与类别号_____________组别号________________相焊及标准号___________钢号____________与标准号_____________钢号________________相焊厚度范围：母材：对接焊缝______________________角焊缝___________________管子直径、壁厚范围：对接焊缝________________________角焊缝__________________________焊缝金属厚度范围：对接焊缝_____________________角焊缝__________________________其他_________________________________________________________________________焊接材料：焊材类型焊材标准填充金属尺寸焊材型号焊材牌号（钢号）其他耐蚀堆焊金属化学成分（％）CSiMnPSCrNiMoVTiNb其他：焊接位置：对接焊接的位置_____________________焊接方向：（向上、向下）___________角焊缝位置_________________________焊接方向：（向上、向下）____________焊后热处理：温度范围（℃）______________________保温时间（h)_______________________预热：预热温度（℃）(允许最低值)___________层间温度（℃）(允许最高值)___________保持预热时间________________________加热方式____________________________气体：气体种类混合比流量（L/min）保护气______________________尾部保护气_______________________背面保护气_______________________电特性电流种类：______________________________极性：____________________________焊接电流范围（A）________________________电弧电压（V）：___________________(按所焊位置和厚度，分别列出电流和电压范围，记入下焊道/焊层焊接方法填充材料焊接电流电弧电压（V）焊接速度(cm/min）线能量（kJ/cm)牌号直径极性电流（A）钨极类型及直径_________________________喷嘴直径(mm):___________________________熔滴过渡形式________________________