焊接工艺评定是企业重要的质量保证活动,我国根据中国法律法规和国内实际情况,采用ASME锅炉压力容器规范,适当吸收欧洲标准的相关规定,编制了适用于我国压力容器的焊接工艺评定标准NB/T 47014《承压设备焊接工艺评定》。我们根据美国ASME锅炉压力容器规范第IX卷《焊接与钎焊评定》的相关规定和适用于普通钢结构的美国AWD1.1《钢结构评定》的相关规定,建立了专业资格证书。《焊接规程》相关章节的相关规定,简要阐述了ASME规范对压力容器焊接工艺评定的相关要求。
锅炉压力容器焊接工艺评定原则
锅炉压力容器建立焊接工艺评定的必要性,原则上是根据焊接工艺的重要参数来确定的,凡是与原焊接工艺规范不同或其变化超过规定允许范围的重要参数,都必须进行相应的焊接工艺评定试验。焊接工艺评定项目按接头形式分类,以下述三种基本接头形式作为评定试件的接头形式,涵盖了产品结构中可能出现的各种接头形式。
1) 斜角全熔透对接接头可用于评定所有斜角全熔透对接接头和角接头,包括斜角全熔透 T 型接头。
2) 斜角部分熔透对接接头可用于评定所有斜角部分熔透对接接头和角接头,包括斜角部分熔透 T 型接头。
3)无坡口角接头可用于评定所有无坡口角接头,包括管道与筒体之间的角焊缝。
哪些焊缝需要焊接工艺评估?
在锅炉压力容器制造中,制造法规并不要求对产品结构上的所有焊缝都进行焊接工艺评定,只有下列焊缝必须进行焊接工艺评定试验。
1)焊接受压元件的接头形式多样。
2)非承压焊接零件上的各种形式的接头,如与受压部件连接的所有永久或临时的吊耳、加强板连接焊缝等。
3) 非承压及基本不承重部件(如增加换热面的附件鲨鱼鳍、保温层支撑销等)与承压部件之间的焊缝,应按下列原则确定:
如果采用手工或机械化焊接方法,应进行角焊缝焊接工艺评定试验。
如果采用全自动焊接方法,则无需进行焊接工艺评估。
根据重要焊接工艺参数确定焊接工艺评定规则
1.焊接方法
由一种焊接方法转换到另一种焊接方法时,应进行焊接工艺评定试验。适用于锅炉压力容器的焊接方法有:气焊、电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊、钨极惰性气体保护焊、保护焊、等离子弧焊、电渣焊、激光焊、电子束焊、闪光对焊、感应加热压力焊、电阻焊、铝热压焊、气压焊、惯性和连续驱动母材焊接、螺柱电弧焊和螺柱电阻焊。
在实际焊件中,如果采用两种或两种以上不同的焊接方法或不同的重要工艺参数进行焊接,则每种焊接方法焊接的母材厚度可分别计算。也可采用同一种焊接方法或焊接工艺焊接同一工艺评定试件用于实际焊件焊缝,但每种焊接方法或焊接工艺焊接的焊缝金属厚度应满足能取出所需拉伸、弯曲试样的要求。
对于电弧焊、气体保护钨极电弧焊、气体保护熔化极电弧焊、等离子弧焊和埋弧焊,或者这些方法的组合,如果已经使用厚度大于13mm的试件完成了焊接工艺评定,则该焊接工艺评定报告可以与另一种焊接工艺的工艺评定报告一起使用,用于同一实际焊件的焊缝,包括根部焊缝。
2.母材类型
锅炉压力容器所用母材种类繁多,如果仅依据其钢种或材料牌号来评定母材焊接工艺评定报告钢结构,工作量将非常大,而且没有必要。美国ASME规程的做法是,对已批准的标准材料,按其化学成分、力学性能和焊接性进行分类,即将合金成分、强度水平和焊接性相近的材料划为一类,并将其与同一类母材按强度和冲击韧性的高低分组,在分类号后标明组号。如SA106-A碳钢属于第一类,即第1组,其分类组号为P1-1。最新版本的ASME规程已将近1000种锅炉压力容器所用钢材分为23类52组,这种对母材的分类,是建立在大量材料焊接性试验和焊接工艺试验数据以及多年的实际生产经验基础上的。因此,同一类别所列的各种母材的焊接工艺规程,如果其焊接工艺其他重要参数相同或在允许范围内,则某一母材的焊接工艺评定报告可以互相兼容。例如SA106-B与SA-36碳素结构钢同属P-1类别,如果采用相同的焊接方法、焊接材料和相似的焊接工艺参数进行焊接,且焊件厚度在工艺评定标准允许的范围内,且SA-36钢的焊接工艺规程在100~600℃范围内,则SA-36钢的焊接工艺规程可在已完成的SA106-B钢焊接工艺评定报告基础上编写,而不需要对SA-36钢另行进行焊接工艺评定试验。表3-7列出了下表列出了美国ASME规程第九卷中典型钢种的分类及分组示例。表3-8规定了各类母材焊接时工艺评定试件所用的母材及被评定的母材。类别间有共同的原则。
由于我国的材料系列与美国差别很大,且法规材料的认可制度还未实行,因此很难直接引用美国ASME法规第9卷所列的材料分类表。对于材料,可按照表3-8所列的材料分类一般原则判断建立焊接工艺评定项目的必要性。
采用国内标准时,可按上述原则,按照ASME规定中同类钢种的化学成分和强度级别对国内标准材料进行分类分组。上述列举的我国焊接工艺评定标准,对国内钢铁材料的分类进行了不少探索,但有的不够全面,有的不符合分类原则。因为从焊接工艺评定的角度进行材料分类是一项非常复杂细致的工作,需要积累大量的基础数据才能做到完整、正确的分类。对于常用的具有大量试验数据和积累多年生产经验的钢种,可以做到较为准确的分类分组。对于相关数据不足、生产经验不足的钢种和材料,需要完成必要的焊接性试验。在取得充分的实验数据后,再逐步进行分类。
3.母材厚度及焊缝厚度
母材和焊缝金属的厚度在一定程度上决定了接头的性能,一方面,母材本身的强度会随着厚度的增加而变化;另一方面,焊缝区的冷却速度决定了接头的厚度。接头的厚度与壁厚有关,壁厚越厚,冷却速度越快,接头强度性能越高。因此,对于特定的焊接工艺参数,母材或焊缝金属的厚度都有一定的适用范围,适用范围的大小与常用的焊接方法有关,例如电弧焊、钨极惰性气体保护焊、熔化极电弧焊和埋弧焊等,斜角对接接头试板的评定结果可适用于母材厚度为试板厚度的两倍的产品接头。角焊缝的评定试验结果适用于所有的母材厚度和所有的角焊缝尺寸。
在下列情况下,焊接工艺评定的母材厚度适用范围减小为试板厚度的1.1倍。
1)对于单道焊或多道焊,当每条焊缝的厚度大于13mm时。
2)采用短路过渡金属电极气体保护焊,且试板厚度小于13mm时。
3)当焊接热处理后试样的温度超过上临界转变温度时。
对于电弧焊、埋弧焊、钨极惰性气体保护焊和熔化极电弧焊的多道焊缝焊接工艺评定报告钢结构,当接头厚度大于20mm时,焊接工艺评定适用的母材厚度范围为试件厚度的1.33倍。
对于不等厚度的对接接头,其焊接工艺评定的母材厚度适用范围应按下列规定处理:
1) 对接接头较薄部件的厚度应符合上述适用范围。
2) 对不要求缺口冲击韧性的材料,对接接头较厚部件的最大厚度不作限制;对要求缺口冲击韧性的材料,较厚部件的厚度应在上述范围内。如果焊接工艺评定试样厚度大于38mm,则其最大厚度可以不受限制。
4. 焊接填充金属
根据美国ASME法规第9卷的规定,焊接填充金属与母材类似,可按材料类型、合金含量、强度等级、品种、焊丝-焊剂组合、碳钢及合金钢焊接填充金属分为6类,铝及铝合金焊材分为4类,铜及铜合金焊材分为1类,并以F-No分类号标注,详见表3-9。各种钢材用的焊接填充金属按焊缝金属的化学成分可分为表3-10所示的12类,并以A-No分类号标注。填充金属的分类与母材的分类相同,金属分类的目的是为了减少焊接工艺评定的工作量,即属于同一类别的焊接填充金属可以互换使用,使用某种F-No或A-No焊接填充金属完成的焊接工艺评定报告适用于任何属于同一F-No或A-No类别的焊接填充金属。来源:互联网
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