0焊接工艺评定47014学习体会

NB/T47014-2011承压设备焊接工艺评定标准学习体会中国石化南化化机厂黄有仁2011/12/2声明：本人从制造单位的角度谈谈学习标准的一些体会，只代表个人观点，有错误之处以容标委解释为准。一、修订的主要依据NB/T47014-2011是对4708标准的修钉，主要依据基本上是参照了ASMEⅨ，标准编制说明(P81)详细地阐述了这次修钉是从中国的实际情况出发。1)国内承压设备焊接工艺评定标准基本都是参照采用ASME国内承压设备焊接工艺评定标准有12个二、主要的修订内容：（一）范围1）适用范围从压力容器扩大到锅炉、压力容器与压力管道；2）金属材料从钢扩大到钢、铝、钛、铜、镍；3）焊接方法增加了等离子弧焊、摩擦焊、气电立焊和螺柱电弧焊；4）评定曾加了复合金属材料、换热管与管板和螺柱电弧焊；5）撤消了型式试件的评定。（二）术语与定义与JB/T4708比较增加了8个内容1、焊接工艺评定为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。本标准中，焊接工艺评定是指为使焊接接头的力学性能、弯曲性能或堆焊层的化学成分符合规定，对预焊接工艺规程进行验证性试验和结果评价的过程。焊接工艺评定是一个广泛的概念。因为它是对焊接工艺的正确性进行试验及结果的评价。何为工艺正确性，必须明确实施工艺的目的，目的有各式各样，如接头的尺寸、形状、表面成形、力学性能、硬度，化学成分，耐腐蚀性能、高温性能、抗氧化性能、抗回火脆化性能、焊透性能、堆焊隔离层，回火焊道性能等。针对不同的工艺目的，就有不同工艺，也就有不同的评定方式。目前，我国已经等效采用了ISO15607:2003标准，现已颁布了5个焊接工艺评定方法标准，GB/T19866-2005《焊接工艺规程及评定的一般原则》，其焊接工艺评定方式有5种：GB/T19868.1基于试验焊接材料的工艺评定GB/T19868.2基于焊接经验的工艺评定GB/T19868.3基于标准焊接规程的工艺评定GB/T19868.4基于预生产焊接试验的工艺评定GB/T19869.1钢、镍及镍合金的焊接工艺评定试验NB/T47014-2011是一个基础性的标准，它是对焊接接头性能最基本的要求，不是万能的，因此，标准郑重声明只是对焊接接头的力学性能、弯曲性能或堆焊层的化学成分符合规定，对预焊接工艺规程进行验证性试验和结果评价的过程。对其它性能的要求概不负责，如碰到以上之外的问题由制造单位自行解决。2、预焊接工艺规程（pWPS）preliminaryweldingprocedurespecification为进行焊接工艺评定所拟定的焊接工艺相文件。代替4708中的焊接工艺指导书，解决了过去长期争论的先有鸡，还是先有蛋的问题。预焊接工艺规程推荐格式见附录F表F·1（P71）1）格式是针对几种焊接方法通用的一个表格，对某种焊接方法有的格子可能不适用（NA）。有的为不要求（NR）。2）所依据焊接工艺评定报告编号。和前项预焊接工艺规程编号、日期如何填写3）焊接位置的填写是填写试件位置还是填写焊件位置？因为pWPS是用于焊接工艺评定的所以应填写试件位置，而WPS是指导焊工作业的，应填写焊件位置。试件位置与焊件位置有什么区别？焊接试件的试验位置用：1G、2G、3G、4G；1F、2F、3F、4F等来表示。焊件位置：平F；横H；立V；仰O来表示。焊件位置的定义参见NB/T47015附录A焊缝倾角：对接焊缝或角焊缝的轴线与水平面的夹角。焊缝面转角：焊缝中心（焊根与盖面层中心连线）线围绕焊缝轴线顺时针旋转角度；焊缝中心线在时针为6点时的焊缝面转角为0度。焊缝面倾角不等于坡口角度。不能用坡口角度来确定焊缝面倾角。3、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。WPS只是一个单纯的用于施焊的焊接工艺文件，产生于工艺评定后，是根据PQR编制的，它与pWPS无关。4、焊接作业指导书（WWI）weldingworkingstruction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。内容不仅包括焊接工艺，而且还包括与制造焊件有关的加工和操作等内容。因此，可以认为焊接作业指导书才能指导焊工施工。如果只有WPS文件，指导焊工作业的文件是不完整的，还必须要有其它文件相配合。5、焊接工艺附加评定为使焊接接头附加特性符合规定，对拟定的焊接工艺规程进行验证性试验及结果评介。本标准中只规定了一种附加工艺评定——换热管与管板焊接的角焊缝厚度。6、在焊件和试件中加入了堆焊层。7、螺柱电弧焊8、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。缺陷：在焊接接头与母材中，无损检测标准不允许存在的不连续部位。（三）工艺评定因素及通用评定规则1、评定因素分类通用和专项通用分类：焊接方法金属材料（母材）填充金属焊后热处理试件厚度专用分类：重要补加次要这样的分类虽然有一定的层次，但通用分类中那些是重要因素，那些是补加因素就模糊了。从这个分类中只能认为通用因素是重要因素不是补加因素。因为这些因素是对所有材料都适用的。如焊后热处理，热处理的类别是重要因素，温度范围和保温时间是补加因素。母材的类别号改变是重要因素，当有冲击要求时组别号改变是补加因素。2、各方法专用分类规则见表63、金属材料分类用元素符号表示材料，体现中国特色，以示与美国ASME标准有所区别。原则是按母材的化学成分，力学性能和金相组织进行分类。见P84页母材评定规则：除下列以外类别号、组别号改变要重新评定（螺柱焊、摩擦焊除外）Fe-1~Fe-5A高类别号母材相焊的评定，适用于该类别号母材与低类别号母材相焊。在同类别号中，高组别号母材评定适用于该高组号母材与低组别号母材相焊。组别号为Fe-1-2的母材评定，适用于组别号为Fe-1-1的母材。这一条比较难理解，我们参照ASMEⅨQW403.51）这一条是针对：（1）不同类号与不同组号焊接（2）铁基材料，（3）对热影响区（HAZ）有冲击要求，我国那些材料对热影响区有冲击要求。标准是这样规定的：材料有冲击要求，焊缝与热影响区就有冲击要求。不考虑使用条件，与产品设计无关。2）影响热响区冲击韧性的因素是什么？是焊接热循环，与焊接材料无关。焊缝的冲击韧性才与焊材有关。不同类或不同组号材料，他们的韧性是不一样的，热过程对不同组号的材料的韧性影响也是不一样的，即使它们各自相焊用的焊接材料相同，都经过评定，但他们各自相焊时如果工艺不同，热影响区经受的热循环就不尽相同，对韧性的影响也就不同。因此，它们相焊时是就不可能经受一个不同的与它各自相焊的焊接工艺，所以要重新评定。如果它们各自相焊时采用了相同的焊接工艺，则经受的热循环相同，（即使焊接材料不同）对HAZ冲击韧性的影响得到了评定，那未这二个不同类或不同组的材料相焊时，只要采用与之相同的焊接工艺就不需要重新评审定。如果不同类或不同组的材料之间相焊得到了评定，他们的HAZ经受了同样的热循环，这一热循环对相焊材料HAZ冲击韧性的影响都得到了评定。因此，当这二类或二组材料各自相焊时如果采用经过评定的工艺，他们的热影响区的冲击要求得到了评定。对于接头的强度、弯曲、焊缝的冲击性能按其余规定。3）（1）ASME材料对热影响区冲击的要求引入最低设计温度MDMT，考虑材料的使用条件，然后从材料的冲击韧性潜力，及影响冲击韧性的主要因素：材料厚度，热处理，应力状态综合考虑是否需要冲击试验。ASME把这一条作为补加因素，是只考虑热影响区有冲击要求的母材，对焊缝的变数是按A№来考虑的。A№包括的焊材就多了。也就是说对铁基材料当影响区有冲击要求时同一类别号中不同组别号相焊或不同类别号相焊要进行工艺评定。这是对以上不同类别号、组别号相焊的一种限止。但不是一棍子打死，留了二个活口。而47014对焊缝是按母材的要求对填充金属来来分类的，这不仅没有放宽要求，而对有冲击要求的不同类（组）号母材的评定作了非常大的限止。除了以下外（1）Fe-1-1与Fe-1-2相焊（2）Fe-1、Fe-3焊接可用高类号填充可代低类号填充。4、填充金属及分类单用牌号作为焊材分类显然是十分简单原始的做法，这显然增加了工艺评定的数量，单纯用型号分类，国内尚无统一的钢焊丝型号分类标准。经对比本标准采用了日本JISB8285依据母材分类原则对焊材进行分类。焊条与气体保护焊用焊丝原则是使熔敷金属分类与母材相同。埋弧焊包括焊丝与焊剂两部分，这两部分都要进行分类。焊丝分类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。评定规则：变更填充金属类别号，要重新进行工艺评定。（1）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。这是一个高匹配，请注意虽然可替代，但不要忘记焊缝金属的强度不要高于母材太多，太多后会影响焊缝的脆性转变温度。从而影响焊接接头的承载能力。所以当有冲击要求时低氢焊条可代非低氢，冲击温度低的可代冲击温度高的。（2）Fe-1类钢材埋弧多层焊时，焊剂类型（中性、活性）改变需重新评定。因此，凡是用于多层焊的埋弧焊剂的质保书上，制造厂都要标明焊剂类型。是中性焊剂还是活性焊剂。解释一下焊剂的类型：GB/T12470埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂标准中按照焊剂中添加脱氧剂、合金剂分类，焊剂可分为中性焊剂、活性焊剂和合金焊剂。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。中性焊剂适于多道焊。活性焊剂指加入少量锰、硅脱氧剂的焊剂。提高抗气孔和抗裂性能。活性焊剂主要用于单道焊，特别是对被氧化的母材。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或烧结焊剂。美国ASME标准中用华尔中性度指数来表示焊剂中性度，中性度指数主要针对碳钢和低合金钢焊丝和焊剂组合的焊缝金属的锰和硅的含量。中性度指数小于或等于35的焊剂为中性焊剂，中性度指数越小，焊剂的中性度越大。焊剂中性度指数计算方法：a）焊接两块化学成分分析试板，焊接第一块时采用焊材试验推荐的焊接规范。b）焊接第二块试板时，采用比第一块电弧电压高8伏的电压，其它规范相同。c）每块试板的表面加工平滑，取试块的第四层（顶）做熔敷金属分析。分别分析二个试样的Mn和Si含量。d）焊剂中性指数以二个试块的Mn、Si值的变化量的绝对值之和来计算，计算公式如下：N=100（│△Si│+│△Mn│）式中：△Si—两个试块的Si含量的变化量，%；Mn—两个试块的Mn含量的变化量，%；（3）碳素钢、低合金钢埋弧焊焊剂在这儿认型号，型号中必须有焊丝的牌号。因为同一牌号的焊剂可以与不同牌号的焊丝组成不同型号的焊剂。同一牌号的焊丝与不同牌号的焊剂组成不同型号的焊剂。不同制造厂同一牌号的焊剂与同一牌号的焊丝可以形成不同型号的焊剂：因此，如何对焊剂进行分类，只能由焊接材料质量证明书说了算。对Fe-1、Fe-3材料的焊接用高类号的填充材料可以代替低类号的填充材料。（4）不锈钢埋弧焊剂主要起保护作用，只分熔炼焊剂与烧结焊剂两类。这是根据国内不锈钢用焊剂的基本情况来制定的。如果有渗合金作用就要重新评定了。5、焊后热处理分类与评定规则碳素钢和低合金钢低于490℃，高合金钢低于315℃的热过程，均不作为焊后热处理对待。分类钢基材料没有区别其它类型材料分为二类：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这些材料一般情况下是没有固态相变的，因此，它们的焊后热过程会怎样改变焊接接头的力学性能，不同的材料有不同的温度范围。规则类别改变重新评定规定冲击要求时保温度或保温时间范围改变后要重新评定。试件的焊后热处理应与焊件在制造过程中的焊后热理基本相同，低于下转变温度进行焊后热处理时，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%。试件热处理保温时间试件的热处理保温时间不能少于焊件的80%。为了工艺评定试件热处理保温时间能够复盖更多的焊件，在按排试件热处理保温时间时，不能按试件厚度按排保温时间，不仅要考虑