工藝技術(shù)_材料成型工程綜合試驗(yàn)課件

材料成型工程綜合試驗(yàn) 第三章焊接工藝評(píng)定試驗(yàn) 第一節(jié)焊接工藝評(píng)定的概念及其目的 一 焊接工藝評(píng)定的概念根據(jù)JB4708 2000 鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定 定義 為驗(yàn)證所擬訂的焊件的焊接工藝的正確性而進(jìn)行的試驗(yàn)過程及對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià) 稱為焊接工藝評(píng)定 二 焊接工藝評(píng)定的目的1 驗(yàn)證施焊單位擬訂的焊接工藝是否正確 2 評(píng)價(jià)施工單位能否焊出符合有關(guān)要求的焊接接頭 待評(píng)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(píng)定的依據(jù)主要依據(jù)是有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國外標(biāo)準(zhǔn)舉例 美國ASME 鍋爐壓力容器規(guī)范 中的第 卷 焊接及釬焊評(píng)定 日本JISB8285 1993 壓力容器焊接工藝評(píng)定試驗(yàn) 英國BS4870 焊接工藝評(píng)定試驗(yàn) 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(píng)定的規(guī)定等 我國國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)舉例 JB4708 2000 鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定 JB4420 1989 鍋爐焊接工藝評(píng)定 JB T6963 1993 鋼制件熔化焊工藝評(píng)定 JB T6315 1992 汽輪機(jī)焊接工藝評(píng)定 等 第二節(jié)焊接工藝評(píng)定的規(guī)則 制定焊接工藝評(píng)定規(guī)則的目的 防止漏評(píng) 盡量減少不必要的評(píng)定 以鋼制壓力容器為例 在標(biāo)準(zhǔn)中作了以下規(guī)定 一 對(duì)須評(píng)焊縫的規(guī)定鋼制壓力容器中有五種焊縫必須評(píng)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(bǔ)強(qiáng)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(bǔ)焊 5 上述焊縫的返修焊縫 二 對(duì)母材之間替代關(guān)系的規(guī)定 按照化學(xué)成分 力學(xué)性能和焊接性能的相近程度進(jìn)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(hào)分類組表 1 組別評(píng)定規(guī)則在同類同組的母材中 只要其中一種評(píng)定合格 該工藝適用于同組別號(hào)的其它母材 在同類別號(hào)中 高組別號(hào)母材的評(píng)定適用于該組別號(hào)母材與低組別號(hào)母材所組成的焊接接頭 組別號(hào)為VI 2母材的評(píng)定適用于組別號(hào)為II 1的母材 2 類別評(píng)定規(guī)則類別號(hào)為II 或組別號(hào)為VI 1 VI 2 的同鋼號(hào)母材的評(píng)定適用于該類別號(hào) 或該組別號(hào) 母材與類別號(hào)為I的母材所組成的焊接接頭 三 對(duì)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(jí)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(duì)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(qiáng)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(bǔ)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(duì)要求測(cè)定的力學(xué)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(duì)各種工藝因素的分析 1 焊接方法改變焊接方法需重新評(píng)定 當(dāng)同一條焊縫使用兩種或兩種以上焊接方法 或焊接工藝 時(shí) 可采用組合評(píng)定和分別評(píng)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(píng)定 第一種方法 組合評(píng)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(píng)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(duì)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(duì)接焊縫 角焊縫 端接焊縫等 對(duì)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(duì)接接頭對(duì)接焊縫對(duì)接焊縫對(duì)接焊縫對(duì)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(píng)定時(shí)考察的對(duì)象是 焊縫 而不是焊接接頭 規(guī)定 對(duì)接焊縫的試件評(píng)定合格的工藝亦適用于焊件角焊縫 板材對(duì)接焊縫試件評(píng)定合格的工藝亦適用于管材的對(duì)接焊縫 反之亦可 管與板角焊縫評(píng)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(duì)接焊縫試件管材對(duì)接焊縫試件板材角焊縫試件管與板角焊縫試件上圖為對(duì)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(shí) 為補(bǔ)加因素 5 預(yù)熱包括 預(yù)熱和不預(yù)熱 由預(yù)熱改變?yōu)椴活A(yù)熱 或預(yù)熱溫度降低50攝氏度以上時(shí) 需要重新評(píng)定 6 氣體包括 可燃?xì)怏w 例如乙炔 丙烷等 和保護(hù)氣體 例如CO2 氬氣等 均為重要因素 7 焊后熱處理包括 不進(jìn)行熱處理和焊后進(jìn)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(jìn)行熱處理 均需要重新評(píng)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(bǔ)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(dòng)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(bǔ)加因素或次要因素 第三節(jié)焊接工藝評(píng)定的一般程序 一 編制焊接工藝指導(dǎo)書焊接工藝指導(dǎo)書是焊接工藝評(píng)定的原始依據(jù)和評(píng)定對(duì)象 應(yīng)將待評(píng)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(yù)熱溫度等 焊接工藝指導(dǎo)書通常采用標(biāo)準(zhǔn)中推薦的格式 也可以自己設(shè)計(jì)格式 表3 8焊接工藝指導(dǎo)書 二 施焊條件按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定準(zhǔn)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(yīng)嚴(yán)格遵守焊接工藝指導(dǎo)書 三 理化實(shí)驗(yàn)按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定試驗(yàn)項(xiàng)目 按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制備各種性能試樣 按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行各種性能試驗(yàn) 填寫各個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目的試驗(yàn)報(bào)告 四 編制焊接工藝評(píng)定報(bào)告焊接工藝評(píng)定報(bào)告是對(duì)焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)的全面總結(jié) 因此應(yīng)對(duì)各項(xiàng)試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行匯總 同時(shí)給出最后的結(jié)論 焊接工藝評(píng)定報(bào)告的作用 作為制定焊接工藝規(guī)程的依據(jù) 具有指導(dǎo)作用 焊接工藝評(píng)定報(bào)告通常采用標(biāo)準(zhǔn)中推薦的格式 表3 9焊接工藝評(píng)定報(bào)告 第四節(jié)焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)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(yàn)內(nèi)容 一 對(duì)接焊縫試件1 適用對(duì)象 焊縫是對(duì)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(duì)接焊縫試件 管材對(duì)接焊縫試件以板材對(duì)接焊縫試件為例 厚度 應(yīng)充分考慮其適用于焊件的有效范圍 寬度 應(yīng) 250毫米 長(zhǎng)度 應(yīng)足以切取所需試樣 施焊 按焊接工藝指導(dǎo)書中給出的工藝 3 試驗(yàn)內(nèi)容和試驗(yàn)方法 1 外觀檢查試驗(yàn)?zāi)康?檢查接頭表面有無裂紋等缺陷 試驗(yàn)方法 有肉眼觀察試件接頭的表面 合格指標(biāo) 沒有裂紋 2 無損檢測(cè)試驗(yàn)?zāi)康?檢查接頭內(nèi)部有無裂紋等缺陷 試驗(yàn)方法 采用射線檢測(cè)和超聲波檢測(cè)法當(dāng)試件厚度小于或等于38毫米時(shí) 采用100 射線檢測(cè) 當(dāng)試件厚度大于20毫米 抗拉強(qiáng)度大于540兆帕?xí)r 除采用100 射線檢測(cè) 還應(yīng)采用局部超聲波檢測(cè) 當(dāng)試件厚度大于38毫米時(shí) 除采用100 射線檢測(cè) 還應(yīng)采用局部超聲波檢測(cè) 合格指標(biāo) 沒有裂紋 3 力學(xué)性能和彎曲試驗(yàn) 表3 10試驗(yàn)項(xiàng)目和試件的數(shù)量1 拉伸試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康?測(cè)定接頭的強(qiáng)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(yàn)方法 按GB T228 1987規(guī)定的試驗(yàn)方法在拉力機(jī)上進(jìn)行 合格指標(biāo) 試樣母材為同種鋼號(hào)時(shí) 每個(gè)試樣 b不應(yīng)低于母材鋼號(hào)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下限值 試樣母材為兩種鋼號(hào)時(shí) 每個(gè)試樣的 b不應(yīng)低于兩種鋼號(hào)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值下限的較低值 2 彎曲試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康?測(cè)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(yàn)方法 按GB T232 1988中的規(guī)定在拉力機(jī)上進(jìn)行 合格指標(biāo) 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(zhǎng)度大于3mm的裂紋或缺陷 3 沖擊試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康?測(cè)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(biāo) 每個(gè)區(qū)3個(gè)試樣的常溫沖擊吸收功的平均值不得小于27J 至多準(zhǔn)許有1個(gè)低于27J 但不低于19J 試驗(yàn)方法 按GB T229 1994中的規(guī)定在沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行 二 角焊縫試件1 適用對(duì)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(yàn)內(nèi)容和試驗(yàn)方法 1 外觀檢查試驗(yàn)?zāi)康?試驗(yàn)方法和合格指標(biāo)與對(duì)接焊縫試件相同 2 宏觀金相檢驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康?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(yàn)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(duì)每塊試樣取一個(gè)面進(jìn)行打磨 拋光 腐蝕 用肉眼或5倍的放大鏡檢查 合格指標(biāo) 焊縫根部應(yīng)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