工藝技術(shù)_材料成型工程綜合試驗課件

材料成型工程綜合試驗 第三章焊接工藝評定試驗 第一節(jié)焊接工藝評定的概念及其目的 一 焊接工藝評定的概念根據(jù)JB4708 2000 鋼制壓力容器焊接工藝評定 定義 為驗證所擬訂的焊件的焊接工藝的正確性而進行的試驗過程及對試驗結(jié)果的評價 稱為焊接工藝評定 二 焊接工藝評定的目的1 驗證施焊單位擬訂的焊接工藝是否正確 2 評價施工單位能否焊出符合有關(guān)要求的焊接接頭 待評的焊接工藝由施工單位擬訂 試件要由施工本單位技能熟練的焊接人員施焊 試件要利用施工本單位的焊接設(shè)備施焊 三 焊接工藝評定的依據(jù)主要依據(jù)是有關(guān)的技術(shù)標準國外標準舉例 美國ASME 鍋爐壓力容器規(guī)范 中的第 卷 焊接及釬焊評定 日本JISB8285 1993 壓力容器焊接工藝評定試驗 英國BS4870 焊接工藝評定試驗 德國勞埃德船建法規(guī)中關(guān)于船體結(jié)構(gòu)焊接工藝評定的規(guī)定等 我國國內(nèi)標準舉例 JB4708 2000 鋼制壓力容器焊接工藝評定 JB4420 1989 鍋爐焊接工藝評定 JB T6963 1993 鋼制件熔化焊工藝評定 JB T6315 1992 汽輪機焊接工藝評定 等 第二節(jié)焊接工藝評定的規(guī)則 制定焊接工藝評定規(guī)則的目的 防止漏評 盡量減少不必要的評定 以鋼制壓力容器為例 在標準中作了以下規(guī)定 一 對須評焊縫的規(guī)定鋼制壓力容器中有五種焊縫必須評定 1 受壓元件焊縫 受壓元件包括 封頭 或端蓋 筒體 人孔蓋 人孔法蘭 人孔接管 開孔補強圈 球罐的球殼板等 2 與受壓元件相焊的焊縫 3 熔入永久焊縫內(nèi)的定位焊縫4 受壓元件母材表面的堆焊 補焊 5 上述焊縫的返修焊縫 二 對母材之間替代關(guān)系的規(guī)定 按照化學成分 力學性能和焊接性能的相近程度進行分類分組 比較相近的歸為一類 更為相近的歸為一組 表3 1鋼號分類組表 1 組別評定規(guī)則在同類同組的母材中 只要其中一種評定合格 該工藝適用于同組別號的其它母材 在同類別號中 高組別號母材的評定適用于該組別號母材與低組別號母材所組成的焊接接頭 組別號為VI 2母材的評定適用于組別號為II 1的母材 2 類別評定規(guī)則類別號為II 或組別號為VI 1 VI 2 的同鋼號母材的評定適用于該類別號 或該組別號 母材與類別號為I的母材所組成的焊接接頭 三 對試件厚度有效適用范圍的規(guī)定 1 試件母材為IV 2組和 b下限植大于540MPa級的低合金鋼 按表3 2和表3 3中的規(guī)定 表3 2試件厚度適用于焊件厚度有效范圍 表3 3試件焊縫厚度適用于焊件焊縫厚度的有效范圍 2 其它母材 按表3 4 3 5的規(guī)定 表3 4試件厚度適用于焊件厚度的有效范圍 橫彎 表3 5試件厚度試用于焊件厚度的有效范圍 縱彎 四 對焊接工藝因素的分類及分析 1 焊接工藝因素的分類 1 重要因素 影響焊接接頭抗拉強度和彎曲性能的焊接工藝因素 例如 焊接方法 焊接材料等 2 補加因素 影響焊接接頭沖擊韌度的焊接工藝因素 如熱輸入 電流種類等 3 次要因素 對要求測定的力學性能無明顯影響的焊接工藝因素 如坡口形式 坡口根部間隙等 2 對各種工藝因素的分析 1 焊接方法改變焊接方法需重新評定 當同一條焊縫使用兩種或兩種以上焊接方法 或焊接工藝 時 可采用組合評定和分別評定兩種方法 例如 有一焊件 材質(zhì)為16MnR 焊接接頭有沖擊韌度要求 用三種焊接方法焊成 如何評定 第一種方法 組合評定法表3 6適用于焊件厚度的有效范圍 第二種方法 分別評定法 見下圖 表3 7適用于焊件厚度的有效范圍 2 焊縫形式 焊接接頭形式包括 對接接頭 T形接頭 十字接頭 搭接接頭 角接接頭 鎖底接頭 端接接頭等 焊縫形式有 對接焊縫 角焊縫 端接焊縫等 對接接頭T形接頭角接接頭鎖底接頭角接接頭T形接頭搭接接頭對接接頭對接焊縫對接焊縫對接焊縫對接焊縫角焊縫角焊縫角焊縫角焊縫由于任何接頭都是由焊縫連接而成 同一種焊縫可以連接不同的接頭 因此 焊接工藝評定時考察的對象是 焊縫 而不是焊接接頭 規(guī)定 對接焊縫的試件評定合格的工藝亦適用于焊件角焊縫 板材對接焊縫試件評定合格的工藝亦適用于管材的對接焊縫 反之亦可 管與板角焊縫評定合格的工藝亦適用于板材的角焊縫 反之亦可 坡口形式 坡口根部間隙等一般為次要因素 板材對接焊縫試件管材對接焊縫試件板材角焊縫試件管與板角焊縫試件上圖為對接焊縫試件上圖為角焊縫試件 3 填充材料包括 焊條 焊絲 焊劑和附加的填充金屬等 均是重要因素 4 焊接位置包括 平焊 橫焊 立焊 仰焊等 通常情況下都是次要因素 只有將位置改變?yōu)橄蛏狭⒑笗r 為補加因素 5 預熱包括 預熱和不預熱 由預熱改變?yōu)椴活A熱 或預熱溫度降低50攝氏度以上時 需要重新評定 6 氣體包括 可燃氣體 例如乙炔 丙烷等 和保護氣體 例如CO2 氬氣等 均為重要因素 7 焊后熱處理包括 不進行熱處理和焊后進行熱處理 例如正火 高溫回火 固溶處理等 改變熱處理方式或改為不進行熱處理 均需要重新評定 8 電特性包括 熱輸入 電源種類 極性 鎢極種類或直徑等 熱輸入E 36UgIg V J CM 熱輸入 電源種類和極性能影響焊接接頭的韌性 因此是補加因素 鎢極種類或直徑為次要因素 9 技術(shù)措施包括 焊絲擺動幅度 多道焊與單道焊 焊接方向 層間清理方法等 一般多為補加因素或次要因素 第三節(jié)焊接工藝評定的一般程序 一 編制焊接工藝指導書焊接工藝指導書是焊接工藝評定的原始依據(jù)和評定對象 應將待評定的焊接工藝內(nèi)容全部反映出來 包括 焊接接頭自然情況 母材種類 焊接方法 焊接材料 焊接電流 焊接電壓 焊接速度 預熱溫度等 焊接工藝指導書通常采用標準中推薦的格式 也可以自己設(shè)計格式 表3 8焊接工藝指導書 二 施焊條件按照標準規(guī)定準備試件 由本單位技能熟練的焊接人員使用本單位的焊接設(shè)備焊接試件 采用的焊接工藝條件應嚴格遵守焊接工藝指導書 三 理化實驗按照有關(guān)標準確定試驗項目 按照有關(guān)標準制備各種性能試樣 按照有關(guān)標準進行各種性能試驗 填寫各個試驗項目的試驗報告 四 編制焊接工藝評定報告焊接工藝評定報告是對焊接工藝評定試驗的全面總結(jié) 因此應對各項試驗的試驗結(jié)果進行匯總 同時給出最后的結(jié)論 焊接工藝評定報告的作用 作為制定焊接工藝規(guī)程的依據(jù) 具有指導作用 焊接工藝評定報告通常采用標準中推薦的格式 表3 9焊接工藝評定報告 第四節(jié)焊接工藝評定試驗的內(nèi)容和方法 焊件上不同的焊縫采用不同的焊縫試件 不同的焊縫試件有不同的試驗內(nèi)容 一 對接焊縫試件1 適用對象 焊縫是對接焊縫和受壓角焊縫的焊件接頭 2 試件制備 有兩種 板材對接焊縫試件 管材對接焊縫試件以板材對接焊縫試件為例 厚度 應充分考慮其適用于焊件的有效范圍 寬度 應 250毫米 長度 應足以切取所需試樣 施焊 按焊接工藝指導書中給出的工藝 3 試驗內(nèi)容和試驗方法 1 外觀檢查試驗目的 檢查接頭表面有無裂紋等缺陷 試驗方法 有肉眼觀察試件接頭的表面 合格指標 沒有裂紋 2 無損檢測試驗目的 檢查接頭內(nèi)部有無裂紋等缺陷 試驗方法 采用射線檢測和超聲波檢測法當試件厚度小于或等于38毫米時 采用100 射線檢測 當試件厚度大于20毫米 抗拉強度大于540兆帕時 除采用100 射線檢測 還應采用局部超聲波檢測 當試件厚度大于38毫米時 除采用100 射線檢測 還應采用局部超聲波檢測 合格指標 沒有裂紋 3 力學性能和彎曲試驗 表3 10試驗項目和試件的數(shù)量1 拉伸試驗試驗目的 測定接頭的強度 試樣形式 緊湊型板接頭帶肩板形試樣 見右圖 緊湊型管接頭帶肩板形試樣型式I 見下圖 緊湊型管接頭帶肩板形試樣形式II 見下圖 管接頭全截面試樣 見右圖 試驗方法 按GB T228 1987規(guī)定的試驗方法在拉力機上進行 合格指標 試樣母材為同種鋼號時 每個試樣 b不應低于母材鋼號標準規(guī)定的下限值 試樣母材為兩種鋼號時 每個試樣的 b不應低于兩種鋼號標準規(guī)定值下限的較低值 2 彎曲試驗試驗目的 測定接頭的塑性 揭示接頭內(nèi)部的缺陷 以及焊縫的致密性 試樣的形式 有面彎 背彎 縱向面彎 縱向背彎和橫向側(cè)彎等五種 其中板材合和管材的面彎試樣如下圖所示 試驗方法 按GB T232 1988中的規(guī)定在拉力機上進行 合格指標 試樣彎曲到180度以后 其拉伸面上沿任何方向不得有單條長度大于3mm的裂紋或缺陷 3 沖擊試驗試驗目的 測定接頭的沖擊韌性 試樣形式 10mm 10mm 55mm 開V型缺口 取樣位置 取樣位置見右圖所示 合格指標 每個區(qū)3個試樣的常溫沖擊吸收功的平均值不得小于27J 至多準許有1個低于27J 但不低于19J 試驗方法 按GB T229 1994中的規(guī)定在沖擊試驗機上進行 二 角焊縫試件1 適用對象 焊縫是非受壓角焊縫的焊件接頭 2 試件制備 有兩種 板材角焊縫試件和管材角焊縫試件 如下圖所示 3 試驗內(nèi)容和試驗方法 1 外觀檢查試驗目的 試驗方法和合格指標與對接焊縫試件相同 2 宏觀金相檢驗試驗目的 檢查焊縫根部是否焊透 接頭內(nèi)部有無裂紋 未熔合 以及焊腳之差 試驗方法 以板材角焊縫為例 如下圖所示將兩端舍去20mm 沿縱向等分切取5塊試樣 對每塊試樣取一個面進行打磨 拋光 腐蝕 用肉眼或5倍的放大鏡檢查 合格指標 焊縫根部應焊透 焊縫和HAZ不得有裂紋 未熔合 兩焊腳之差不大于3mm 三 型式試件1 適用