NB T47014承壓設(shè)備焊接工藝評定一解析

1、承壓設(shè)備焊接工藝評定 2013年3月1日楊智華 ?固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程 第4.2.1條 焊接工藝評定（P19) ? 壓力容器焊接工藝評定的要求如下： ? (1)壓力容器產(chǎn)品施焊前， 受壓元件焊縫、與受壓 元件相焊的焊縫、熔入永久焊縫內(nèi)的定位焊縫、 受壓元件母材表面堆焊與補焊以及上述焊縫的返 修焊縫都應(yīng)當進行焊接工藝評定或者具有經(jīng)過評 定合格的焊接工藝規(guī)程 (WPS)支持。 ? (2) 壓力容器的焊接工藝評定應(yīng)當符合 JB4708 鋼制壓力容器焊接工藝評定的要求。 ? (3)監(jiān)檢人員應(yīng)當對焊接工藝評定過程進行監(jiān)督。 ? (四)焊接工藝評定完成后，焊接工藝評定報告 (PQR)和焊接工藝規(guī)

2、程(WPS)應(yīng)當由制造（組焊） 單位焊接責任工程師審核，技術(shù)負責人批準，經(jīng)過 監(jiān)檢人員簽字確認后存入技術(shù)檔案。 ? (五)焊接工藝評定技術(shù)檔案應(yīng)當保存至該工藝評定 失效為止，焊接工藝評定試樣應(yīng)當至少保存 5年。 ? 三、NB/T470152011承壓設(shè)備焊接工藝評定的 適用范圍（P96) ?3.4焊接工藝評定和焊工 ?3.4.1施焊下列各類焊縫的焊接工藝應(yīng)按 NB/T47014評定合格： ? （1）受壓元件焊縫； ? （2）與受壓元件相焊的焊縫； ? （3）上述焊縫的定位焊縫；注：不熔入和熔入永久焊縫 的定位焊縫都應(yīng)做焊接工藝評定) ? （4）受壓元件母材表面堆焊、補焊； ? 一.承壓設(shè)備焊接

3、工藝評定標準 ? 以后承壓設(shè)備的對接焊縫、角焊縫焊接工藝評定， 耐蝕層堆焊的焊接工藝評定，換熱管與管板接頭的 焊接工藝評定，承壓管道焊接工藝評定，有色金屬 的焊接工藝評定都要求按 NB/T470142011標準 進行。而出口的壓力容器產(chǎn)品或國外承包的工程則 要求按國外標準執(zhí)行，如按 ASME規(guī)范或EN288進 行。 ?二范圍（P7）. NB/T470142011中規(guī)定了承壓 設(shè)備（鍋爐、壓力容器和壓力管道）五類焊接工藝評 定和一類焊接工藝附加評定基本要求（： 1.對接焊縫和角焊縫焊接工藝評定； 2.耐蝕堆焊焊接工藝評定； 3.復(fù)合金屬材料焊接工藝評定； 4.換熱管與管板焊接工藝評定和焊接工藝附

4、加評定； 5.螺柱電弧焊工藝評定； ? 標準中規(guī)定的評定準則、參數(shù)劃分、鋼材分類分組、 厚度替代等，都是圍繞焊接接頭力學(xué)性能這個準則 . ? 例如可以將眾多的奧氏體不銹鋼放在一個組內(nèi) (P16)，并規(guī)定，并規(guī)定“某一鋼號母材評定合格的焊接某一鋼號母材評定合格的焊接 工藝可以用于同組別號的其它鋼號母材工藝可以用于同組別號的其它鋼號母材”（ p36 6.1.2.2)，這是因為：雖然這些不銹鋼焊接接頭的 耐腐蝕性能不同，但當通用焊接工藝評定因素和 專用焊接工藝評定因素中的重要因素、補加因素 不變時它們的焊接接頭力學(xué)性能相同。 ? 焊接工藝評定試件檢驗項目也只要求檢驗力學(xué)性 能（拉伸、彎曲、沖擊）。

5、? 三.試件采用規(guī)則焊接工藝評定試件分類對象 在說明焊接工藝評定試件分類對象前，首先要說 明焊接工藝評定的對象是焊縫而不是焊接接頭。 焊縫形式分為：對接焊縫，角焊縫，塞焊縫， 槽焊縫和端接焊縫共五種。 焊接接頭形式分為：對接接頭， T形接頭，十 字接頭，搭接接頭，塞焊接頭槽焊接頭，角接接 頭，端接接頭，套管接頭，斜對接接頭，卷邊接 頭，鎖底接頭共12種。 ?焊接接頭的使用性能由焊縫的焊接工藝來決 定，因此焊接工藝評定試件分類對象是焊縫而不 是焊接接頭，在標準中將焊接工藝評定試件形式 分為對接焊縫試件和角焊縫試件，并對它們的適 用范圍作了規(guī)定。 ?沒有對塞焊焊縫，槽焊縫和端接焊縫的焊接工 藝評定

6、作出規(guī)定。 ?對接焊縫或角焊縫試件評定合格的焊接工藝不 適用于塞焊縫，槽焊縫和端接焊縫。對接焊縫試 件評定合格的焊接工藝亦適用于角焊縫 (P39)， 這是從力學(xué)性能準則出發(fā)的。 ? 對接焊縫、角焊縫與焊接接頭形式關(guān)系示例見 圖1，從焊接工藝評定試件分類角度出發(fā)可以看出： ?對接焊縫連接的不一定都是對接接頭；角焊 縫連接的不一定都是角接頭 。盡管接頭形式不同， 連接它們的焊縫形式是可以相同的。 不管焊件接頭形式如何，只要是對接焊縫所連接， 則只需采用對接焊縫試件評定焊接工藝；也不管 焊件接頭形式如何，只要是角焊縫所連接，則只 需采用角焊縫試件評定焊接工藝。 對接焊縫試件評定合格的焊接工藝可以用于

7、焊件 的各種接頭的對接焊縫 ； 角焊縫評定合格的焊接工藝可以用于焊件的各 種接頭的角焊縫。 在確定焊接工藝評定項目時，首先在圖樣上依 次尋找各式各樣的焊接接頭是用何種形式的焊縫 連接的，只要是對接焊縫連接的焊接接頭就取對 接焊縫試件,對接焊縫試件評定合格的焊接工藝亦 適用于角焊縫；評定非受壓角焊縫焊接工藝時， 可僅采用角焊縫試件。 圖2所示的T形接頭是對接焊縫和角焊縫組合焊縫 連接的，不能稱之為連接的，不能稱之為“全焊透的角焊縫全焊透的角焊縫”，否則就，否則就 要犯概念性的錯誤。如圖 2所示的焊接接頭按設(shè)計 要求分為截面全焊透和截面未全焊透兩種情況。 在進行焊接工藝評定時，只要采用對接焊縫試件

8、進 行評定，評定合格的焊接工藝也可適用于組合焊縫 中的角焊縫 對接焊縫試件有板材和管材兩種，這兩種試件 在測定焊接接頭力學(xué)性能上屬同一原理，沒有什么 區(qū)別。(P39) NB/T47014-2011承壓設(shè)備焊接工藝評定標 準規(guī)定板材對接焊縫試件評定合格的焊接工藝適用 于管材的對接焊縫，反之亦可。 1.范圍 本標準規(guī)定了承壓設(shè)備（鍋爐、壓力容器、壓力 管道）的對接焊縫和角焊縫焊接工藝評定、耐蝕堆 焊工藝評定、復(fù)合金屬材料焊接工藝評定、換熱管 與管板焊接工藝評定和焊接工藝附加評定以及螺柱 電弧焊工藝評定的規(guī)則、試驗方法和合格指標。 本標準適用于氣焊(OFW)、焊條電弧焊 (SMAW)、埋弧焊(SAW

9、)、鎢極氣體保護焊(GTAW)、 熔化極氣體保護焊(FCAW)、電渣焊(ESW)、等離子 弧焊(PAW)、摩擦焊(FRW)、氣電立焊(EGW)和螺柱 電弧焊(SRW)等焊接方法。(P7) ? 本標準不適用于氣瓶 ? 標準性質(zhì)從強制性變更為推薦性。推薦性標準一旦 被法規(guī)、規(guī)范或強制性標準所引用則具有強制性。 ? 1）適用于十種焊接方法； ? 2）適用從壓力容器擴大到鍋爐與壓力管道；氣瓶 除外。 ? 3）適用金屬材料從鋼擴大到鋁、鈦、銅、鎳； ? 4）焊接方法增加了等離子弧焊、摩擦焊、氣電立 焊和螺柱焊； ? 5）評定類別增加了復(fù)合金屬材料、換熱管與管板、 螺柱電弧焊以及管與板（管）焊接接頭。 ?

10、 ? ? ? ? NB/T470142011標準中有五類焊接工藝評 定和一類附加評定，評定目的各不相同，評定規(guī) 則也不一樣，在進行焊接工藝評定和附加評定時 應(yīng)分別遵守相應(yīng)的每一項規(guī)定。 NB/T470142011標準中，焊接工藝評定的 目的是使 1）焊接接頭力學(xué)性能符合規(guī)定； 2）堆焊層化學(xué)成分符合規(guī)定；（ P55） 3）焊接工藝附加評定的目的是使焊接接頭附加 特性（如焊透、角焊縫厚度）符合規(guī)定。 2.規(guī)范性引用文件： 共引用86項標準，其中部分標準已經(jīng)更新了版 本及名稱。對于未曾引用國內(nèi)標準的材料、國外 的標準的材料和在國內(nèi)生產(chǎn)的國外的標準的材料， 則應(yīng)按固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程 1.

11、9 條的規(guī)定和附錄B:母材、填充金屬和焊接方法的 補充規(guī)定執(zhí)行。（P3） ? 1.9不符合本規(guī)程時的特殊處理規(guī)定 ? 采用新材料、新技術(shù)、新工藝以及有特殊使用要求的壓力容器，不符 合本規(guī)程要求時，相關(guān)單位應(yīng)當將有關(guān)的設(shè)計、研究、試驗等依據(jù)、 數(shù)據(jù)、結(jié)果及其檢驗檢測報告等技術(shù)資料報國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總 局(以下簡稱國家質(zhì)檢總局)，由國家質(zhì)檢總局委托有關(guān)的技術(shù)組織或 者技術(shù)機構(gòu)進行技術(shù)評審。技術(shù)評審的結(jié)果經(jīng)過國家質(zhì)檢總局批準后， 采用新材料、新技術(shù)、新工藝的壓力容器方可進行試制、試用。 3.術(shù)語與定義 本標準共采用16個定義（術(shù)語）其中 3.12下轉(zhuǎn) 變溫度和3.13上轉(zhuǎn)變溫度術(shù)語值得注意：對于

12、奧 氏體金屬由于在加熱過程無相變，因此不存在此 相變溫度。 ?4總則(P11) ?4.1焊接工藝評定一般過程是:根據(jù)金 屬材料的焊接性能，按照設(shè)計文件規(guī)定 和制造工藝擬定預(yù)焊接工藝規(guī)程，施焊 試件和制取試樣，測定焊接接頭是否符 合規(guī)定的要求，并形成焊接工藝評定報 告對預(yù)焊接工藝規(guī)程進行評價。 ? 即要評定焊接工藝則首先要擬定“預(yù)焊接工藝規(guī)程 （pWPS）”，用“焊接工藝評定報告（ PQR）” 來證明“預(yù)焊接工藝規(guī)程（ pWPS）”的正確性。 在新標準中規(guī)定：焊接工藝評定報告必須出具這兩 份文件。 ? 4.2 焊接工藝評定條件要求： ? 1）焊接工藝評定應(yīng)在本單位進行； ? 2）焊接工藝評定驗證

13、承壓設(shè)備制造、安裝單位 擬定焊接工藝規(guī)程的正確性； ? 3）并評定承壓設(shè)備制造、安裝單位在限定條件 下焊成符合技術(shù)規(guī)定的焊接接頭能力； ? 4）焊接工藝評定所用設(shè)備、儀表應(yīng)處于正常工 作狀態(tài)，金屬材料、焊接材料應(yīng)符合相應(yīng)標準， 并由本單位操作技能熟練的焊接人員使用本單 位設(shè)備焊接試件。 ? 4.3焊接工藝評定及焊接工藝規(guī)程程序見下圖所示。 焊接工藝評定流程圖 P25 壓力容器焊接工藝規(guī)程流程圖 ? 5.焊接工藝評定因素及類別劃分 ? 5.1各種焊接方法的通用焊接工藝評定因素及分 類 ? 5.1.1焊接方法用分類 ? 焊接方法的類別為：氣焊 （OFW）、焊條電弧焊 （SMAW）、埋弧焊（SAW）

14、、鎢極氣體保護焊 ? （GTAW）、熔化極氣體保護焊（含藥芯焊絲電 弧焊）（GMAW、FCAW）、電渣焊（ESW）、 等離子弧焊（PAW）、磨擦焊（FRW）、氣電立 焊（EGW）和螺柱電弧焊（SW）。(10) ? 5.1.2金屬材料及分類 ?根據(jù)金屬材料的化學(xué)成份、力學(xué)性能和焊接 性能將焊制承壓設(shè)備用母材進行分類、分組見表 1 ?焊接工藝評定中金屬材料分類、分組從來都是焊接工 藝評定規(guī)則中的重點內(nèi)容。NB/T470142011根據(jù)金屬 材料的化學(xué)成份、力學(xué)性能和焊接性能將壓力容器焊接用 母材進行分類、分組。 ? 母材的分類、分組結(jié)果不僅直接影響到焊接工藝評定 質(zhì)量與數(shù)量，而且與焊件預(yù)熱、焊后熱

15、處理的溫度十 分密切。從對接焊縫與角焊縫焊接工藝評定的目的出 發(fā)，焊接工藝評定標準中金屬材料的分類主要考慮焊 接接頭的力學(xué)性能前提下也充分考慮到母材化學(xué)成分 （與耐熱、耐腐蝕等性能密切相關(guān)），組織狀態(tài)及焊 接性能。具體說來是將壓力容器焊接用金屬材料劃分 為十四類，其中鐵基材料劃分為十類。 ? 對母材進行分類、分組是為了減少焊接工藝評定數(shù)量 , 這是國際上焊接工藝評定標準通常的作法。我國的焊 接工藝評定標準基本上是參照美國 ASME QW- 422對母材進行分類，分組的。（美國是按材料有無 沖擊試驗分類、分組） ? 5.1.3填充金屬及分類 ?填充金屬包括焊條、焊絲、填充絲、焊帶焊劑、 預(yù)置填充

16、金屬、金屬粉、板極、熔嘴等。 ? 焊條分類見表2； ? 氣焊、氣體保護焊、等離子弧焊用焊絲分類見表 3； ? 埋弧焊用焊絲分類見表 4； ? 埋弧焊用焊劑見表5。 ? 1、填充金屬是指在焊接過程中，對參與組成焊縫金屬的焊接 材料的通稱。填充金屬包括焊條、焊絲、填充絲、焊帶、焊 劑、預(yù)置填充金屬、金屬粉、板極、熔咀等。 ? 2、在NB/T47014表2至表5中已列出填充金屬的分類及類別。 表2是“焊條分類”；表3是“氣焊、氣體保護焊、等離子弧 焊用焊絲和填充絲分類”；表4是“埋弧焊用焊絲分類”；表 5是埋弧焊用焊劑分類”。 ? 3、填充金屬分類原則 ? （1）焊條與焊絲分類，遵照標準中母材分類原

17、則， 力圖使熔敷金屬分類與母材分類相同。主要是考 慮熔敷金屬的力學(xué)性能，也充分考慮其化學(xué)成分。 ? （2）埋弧焊焊材包括焊絲和焊劑，對焊絲和焊劑 都進行分類。埋弧焊用焊絲和焊劑的分類原則仍 是遵照標準中母材分類原則，力圖使熔敷金屬分 類與母材分類相同。 ? 由于不銹鋼埋弧焊焊劑主要是起保護作用，因此 不銹鋼埋弧焊焊劑僅分為熔煉焊劑和燒結(jié)焊劑兩 類。 ? 5.1.4焊后熱處理及分類P24 ?5.1.4.1類別號為Fe-1、 Fe-3、 Fe-4、 ? Fe-5A、 Fe-5B、 Fe-5C、Fe-6、 Fe-9B、Fe-10I、 Fe-10H的材料焊后熱處理類別： ? a)不進行焊后熱處理； ?

18、 b)低于下轉(zhuǎn)變溫度進行焊后熱處理； ? C)高于上轉(zhuǎn)變溫度進行焊后熱處理（如正火） ? d)先在高于上轉(zhuǎn)變溫度，而后在低于下轉(zhuǎn)變溫度進行 焊后熱處理（即正火或淬火后回火）； ? e)在上下轉(zhuǎn)變溫度之間進行焊后熱處理。 ?焊件在制造過程中,經(jīng)常受到不同程度的加熱，如熱卷筒體、加熱校圓、消氫、 中間熱處理、消除焊接應(yīng)力熱處理等。究竟加熱到多少溫度才當作焊后熱處理， NB/T470152011標準4.6.1條規(guī)定（P105），對于碳鋼、低合金鋼的焊件低于 490的熱過程，高合金鋼低于315的熱過程，均不作為焊后熱處理對待。 ? 5.1.4.2除5.1.4.1外，表1中各類別號的材料焊后熱 處理類別

19、： ? a)不進行焊后熱處理； ? b) 在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)進行焊后熱處理。 ? 1.需要特別提出的是對于類別為Fe-8（奧氏體不銹鋼）的材 料焊后熱處理類別： ? 不進行焊后熱處理； ? 進行焊后固熔（S）或穩(wěn)定化熱處理。 ? 2.因為Fe7鐵素體金屬與奧氏體金屬一樣有晶間腐蝕，固熔 處理和穩(wěn)定化熱處理，所以把它和Fe8奧氏體金屬一樣對待。 而把它不放在表9中是因為Fe7鐵素體金屬的焊接性能與Fe 8奧氏體金屬相比，鐵素體型不銹鋼焊接時有產(chǎn)生脆化和冷 裂的傾向，其過熱區(qū)晶粒急劇長大，熱處理也不能使之細化， 常溫沖擊韌性較低。 ? 5.2每種焊接方法專用的焊接工藝評定因素及分類 ? 5.2.1

20、專用焊接工藝評定因素分為重要因素、補加因 素和次要因素。 ? a)重要因素是影響焊接接頭力學(xué)性能和彎曲性能 （沖擊韌性除外）的焊接工藝評定因素。 ? b)補加因素是指影響焊接接頭沖擊韌性的焊接工 藝評定因素。當規(guī)定進行沖擊試驗時，需增加補加 因素。 ? c) 次要因素是指對要求測定的力學(xué)性能和彎曲性能 無明顯影響的焊接工藝評定因素。 ? 5.2.2每種焊接方法的專用的焊接工藝評定因素及分 類見表6。 ? 承壓設(shè)備焊接工藝評定表 6“各種焊接方法的專用 焊接工藝評定因素”中對不同的焊接方法列出了不同的 重要因素、補加因素和次要因素。以承壓設(shè)備最常用的 焊條電弧焊、埋弧焊為例： （1）焊條電弧焊在

21、下列情況下要重新做焊接工藝評定： ? 預(yù)熱溫度比已評定合格值降低 50以上。 （2）焊條電弧焊在下列情況下屬于增加或變更了補加因 素，需增焊沖擊韌性試件進行試驗： ? 改變電流種類或極性； ? 未經(jīng)高于上轉(zhuǎn)變溫度的焊后熱處理或奧氏體母材焊 后固溶時處理時， ? ? ? ? ? ? ? ? ? A、焊條直徑改為大于 6mm； B、從評定合格的焊接位置改為向上立焊； C、最高道間溫度比經(jīng)評定記錄值高 50以上； D、.增加線能量或單位長度焊道的熔敷金屬體積 超過評定合格值。 E、由每面多道焊改為每面單道焊。 （3）.埋弧焊下列情況要重新做焊接工藝評定： 焊劑牌號或混合焊劑的混合比改變 ; 添加或取消附加的填充絲；與評定值比，其體 積改變超過10; 預(yù)熱溫度比評定合格值降低 50以上； ? （4）埋弧焊在下列情況下，屬于增加或變更補加因 素，需要增焊試件進行沖擊韌性試驗 : ? 改變電流種類或極性； ? 未經(jīng)高于上轉(zhuǎn)變溫度的焊后熱處理或奧氏體母材焊 后固溶時處理時， ? A、最高道間溫度比經(jīng)評定記錄值高 50以上； ? B、增加線能量或單位長度焊道的熔敷金屬體積超過 已評定合格值; ? C、由每面多