不銹鋼復(fù)合板的焊接工藝附加評(píng)定方法探討

不銹鋼復(fù)合板的焊接工藝附加評(píng)定方法探討摘要：不銹鋼復(fù)合板需要增加焊接工藝評(píng)定項(xiàng)目（如化學(xué)成分測(cè)定或晶間腐蝕敏感性檢驗(yàn)），現(xiàn)行的焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)就不適用，為此，本文沿用NB/T47014—2011《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》中“焊接工藝附加評(píng)定”這一概念，根據(jù)不銹鋼復(fù)合板的特性與焊接工藝特點(diǎn)，針對(duì)化學(xué)成分和晶間腐蝕敏感性兩方面，圍繞評(píng)定范圍、評(píng)定條件、評(píng)定因素、評(píng)定規(guī)則、評(píng)定方法、試件形式與尺寸、檢驗(yàn)要求與結(jié)果評(píng)定，提出了相應(yīng)的焊接工藝附加評(píng)定方法，作為探討。關(guān)鍵詞：不銹鋼；復(fù)合板；化學(xué)成分；晶間腐蝕敏感性；焊接工藝附加評(píng)定方法MethodDiscussionforSupplementaryWeldingProcedureQualificationofStainlessSteelCladPlateAbstract：Whenstainlesssteelcladplateneedtoaddweldingprocedurequalificationitem（suchaschemicalcompositionanalysisorsusceptibilitytointergranularcorrosioninspection）,currentweldingprocedurequalificationstandardwasnotapplicable,sothispaperused"WeldingProcessAdditionalEvaluation"intheconceptofNB/T47014-2011"WeldingProcedureQualificationforPressureEquipment",accordingtothecharacteristicsandweldingprocessofstainlesssteelcladplates,forchemicalcompositionandsusceptibilitytointergranularcorrosion,Aroundtheevaluationscope,evaluationconditions,evaluationfactors,evaluationrules,assessmentmethodandformoftestsampleandsize,inspectionrequirementsandresultevaluation,aimedasadiscussion,putforwardthemethodforsupplementaryweldingprocedurequalification.KeyWords:StainlessSteel;CladPlate;Chemicalcomposition;Susceptibilitytointergranularcorrosion;Methodforsupplementaryweldingprocedurequalification1前言在現(xiàn)行焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)NB/T47014—2011《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》中，焊接工藝評(píng)定主要是以焊接接頭力學(xué)性能準(zhǔn)則評(píng)定焊接工藝，只規(guī)定了針對(duì)焊接接頭的力學(xué)性能、彎曲性能、堆焊層的化學(xué)成分、換熱管與管板之間焊接接頭剪切強(qiáng)度的評(píng)定方法。而對(duì)于不銹鋼復(fù)合板的試件，有時(shí)還需要對(duì)其覆層的化學(xué)成分和晶間腐蝕敏感性等附加特性進(jìn)行測(cè)定或檢驗(yàn)，試件附加特性的影響因素與力學(xué)性能的是不相同的，因NB/T47014—2011《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》等標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了以力學(xué)性能為準(zhǔn)則的評(píng)定規(guī)則及要求，但沒(méi)有涉及到這方面的內(nèi)容。在JB4708—2000《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)釋義》的“二、標(biāo)準(zhǔn)原理”中提到：“當(dāng)按照焊接接頭力學(xué)性能準(zhǔn)則評(píng)定焊接工藝時(shí)，如果產(chǎn)品有其他使用性能要求，則由焊接工藝人員按照理論知識(shí)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)選擇條件并規(guī)定焊接工藝適用范圍。”（雖JB4708—2000標(biāo)準(zhǔn)已換版更新，但其評(píng)定思想未改變，判定準(zhǔn)則依然未變。）為此，對(duì)施工單位還需要在鍋爐壓力容器監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的監(jiān)檢與幫助下，制定出專門對(duì)此的焊接工藝附加評(píng)定方法。依據(jù)NB/T47014—2011和GB/T21433—2008《不銹鋼壓力容器晶間腐蝕敏感性檢驗(yàn)》，并結(jié)合其它相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，編寫了下述方法，作為工程實(shí)踐的探討，對(duì)于不銹鋼復(fù)合板焊接接頭要求附加特性（在本方法中特指覆層的化學(xué)成分和晶間腐蝕敏感性）時(shí)，對(duì)焊接工藝附加評(píng)定的規(guī)則、評(píng)定方法、檢驗(yàn)方法和結(jié)果評(píng)價(jià)等作出了明確規(guī)定。2焊接工藝附加評(píng)定方法2.1應(yīng)用條件不銹鋼復(fù)合板制壓力容器的設(shè)計(jì)文件中規(guī)定有其它特殊檢驗(yàn)要求時(shí)（在本方法中特指覆層的化學(xué)成分測(cè)定和晶間腐蝕敏感性檢驗(yàn)），則必須在進(jìn)行焊接工藝評(píng)定同時(shí)，增加焊接工藝附加評(píng)定；未規(guī)定有其它特殊要求時(shí)，則視為設(shè)計(jì)不要求，則可只進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，不需進(jìn)行焊接工藝附加評(píng)定。焊接工藝附加評(píng)定的評(píng)定方法，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求，按照NB/T47014—2011及其它相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)文件、設(shè)計(jì)文件制定，并取得有關(guān)質(zhì)量監(jiān)督部門的認(rèn)可。2.2附加評(píng)定范圍由于不銹鋼復(fù)合板制壓力容器中的焊接接頭形式多種多樣，但其主要的焊縫形式都為對(duì)接焊縫和角焊縫、耐蝕堆焊，而且焊接接頭的特殊使用性能要求（在本文中特指覆層的化學(xué)成分和晶間腐蝕敏感性）由焊縫的焊接工藝來(lái)決定，因此焊接工藝附加評(píng)定基礎(chǔ)是焊縫。對(duì)接焊縫試件評(píng)定合格的焊接工藝亦適用于角焊縫。一般不銹鋼復(fù)合板的覆層材料中只有奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼有著化學(xué)成分和晶間腐蝕敏感性的特殊要求，所以本方法評(píng)定材質(zhì)不包括馬氏體不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼。不銹鋼制壓力容器可參照對(duì)于覆層的相應(yīng)評(píng)定要求進(jìn)行焊接工藝附加評(píng)定。本文中所提到基層和覆層焊縫金屬厚度都以母材中基層和覆層各自厚度為準(zhǔn)。2.3附加評(píng)定因素由于附加評(píng)定主要針對(duì)覆層化學(xué)成分和晶間腐蝕敏感性這兩項(xiàng)，而對(duì)于影響焊接接頭這兩項(xiàng)性能的焊接工藝相關(guān)因素并不完全相同，所以應(yīng)分別予以明確。影響覆層化學(xué)成分的因素可按照NB/T47014—2011中“表16各種焊接方法的堆焊工藝評(píng)定因素”的規(guī)定執(zhí)行。參照NB/T47014—2011和GB/T21433—2008《不銹鋼壓力容器晶間腐蝕敏感性檢驗(yàn)》，將影響覆層晶間腐蝕敏感性的因素分重要因素和次要因素，具體見(jiàn)下表1。表1影響覆層晶間腐蝕敏感性的焊接工藝附加評(píng)定因素類別焊接工藝附加評(píng)定因素因素種類焊接方法檢驗(yàn)面的焊接方法。O接頭1）對(duì)接焊縫試件的焊接工藝，用于焊件中的對(duì)接焊縫、角焊縫或耐蝕堆焊焊縫。O2）單條焊縫焊接接頭試件的焊接工藝，用于焊件中的單條焊縫焊接接頭。O3）T字形焊縫焊接接頭試件的焊接工藝，用于焊件中的單條焊縫或T字形焊縫焊接接頭。O4）十字形交叉焊縫焊接接頭試件的焊接工藝，用于焊件中的單條焊縫或T字形焊縫焊接接頭。O5）板狀對(duì)接焊縫試件的焊接工藝，用于管狀焊件的對(duì)接焊縫，或反之。O6）同種母材（基材、覆材都相同）的試件的焊接工藝，用于焊件中組成的異種母材（覆材相同、基材不同）焊接接頭。O7）當(dāng)對(duì)接焊接接頭試件的焊接工藝，用于焊條、母材相同的鋼材上堆焊、焊補(bǔ)或返修。O8）當(dāng)單條焊縫對(duì)接焊接接頭試件的焊接工藝，用于單條焊縫對(duì)接焊接接頭上焊補(bǔ)或返修。O9）當(dāng)T字形焊縫對(duì)接焊接接頭試件的焊接工藝，用于單條焊縫或T字形焊縫對(duì)接焊接接頭上焊補(bǔ)或返修。O10）當(dāng)十字形交叉焊縫對(duì)接焊接接頭試件的焊接工藝，用于單條焊縫或T字形焊縫對(duì)接焊接接頭上焊補(bǔ)或返修。O材料化學(xué)成分1）覆材的牌號(hào)。O2）覆材碳、硫、磷含量標(biāo)準(zhǔn)要求低的焊接工藝，用于標(biāo)準(zhǔn)要求高的焊件。O3）焊材的型號(hào)（牌號(hào)）。O4）焊材碳、硫、磷含量標(biāo)準(zhǔn)要求低的焊接工藝，用于標(biāo)準(zhǔn)要求高的焊件。O基層母材1）基層厚度V25mm試件的焊接工藝，用于基層厚度NT的焊件。O

厚度2）基層厚度325mm試件的焊接工藝，用于基層厚度325mm的焊件。O基層焊縫金屬厚度1）基層焊縫金屬厚度V25mm試件的焊接工藝，用于基層焊縫金屬厚度3T的焊件。O2）基層焊縫金屬厚度325mm試件的焊接工藝，用于基層焊縫金屬厚度325mm的焊件。O焊接位置平焊試件的焊接工藝，用于焊件各種焊接位置的焊接。O預(yù)熱基層預(yù)熱溫度比評(píng)定值低50r以內(nèi)。O道間溫度基層、過(guò)渡層、覆層道間溫度在已評(píng)定的各自最高道間溫度以下。O電特性1）過(guò)渡層、覆層電流的種類或極性。O2）過(guò)渡層電流在評(píng)定值的110%以下。O3）過(guò)渡層、覆層電弧電壓未超過(guò)評(píng)定值。O4）過(guò)渡層、覆層焊接線能量未超過(guò)評(píng)定值（斷弧焊除外）。O熱狀態(tài)1）鋼材供貨狀態(tài)。O2）熱成形工藝（主要指熱循環(huán)過(guò)程，不包括變形量）。O3）焊后熱處理類別。O4）在相同焊后熱處理保溫溫度下的總時(shí)間未超過(guò)評(píng)定值的125%。O變形量變形量大小?！獞?yīng)力1）殘余應(yīng)力大小?！?）工作應(yīng)力大小?！чg腐蝕敏感性1）檢驗(yàn)方法。O2）結(jié)果評(píng)定方法（彎曲試驗(yàn)法、金相檢驗(yàn)法、腐蝕速率評(píng)定法）。O3）檢驗(yàn)合格指標(biāo)。O4）檢驗(yàn)狀態(tài)（熱作狀態(tài)、焊后狀態(tài)、敏化狀態(tài)）。O5）取樣要求。O檢驗(yàn)面與覆層覆蓋厚度1）以焊縫表面當(dāng)晶間腐蝕敏感性檢驗(yàn)面的試件焊接工藝，用于各種覆層厚度、覆層焊縫金屬厚度的焊件。O2）不以焊縫表面當(dāng)晶間腐蝕敏感性檢驗(yàn)面的試件焊接工藝，用于覆層厚度、覆層焊縫金屬厚度都不超過(guò)試件的焊件。O表面處理1）是否進(jìn)行表面鈍化處理。—2）表面粗糙度大小?！?）表面加工或拋磨方法?！鹣嘟M織金相組織?！W(xué)性能力學(xué)性能?！表示試件厚度，單位mm；符號(hào)“?！北硎驹撘蛩刈鳛楦郊釉u(píng)定重要因素，符號(hào)“一”表示該因素作為附加評(píng)定次要因素，表中未列出的不作為評(píng)定因素。2.4附加評(píng)定規(guī)則影響焊接接頭覆層化學(xué)成分和晶間腐蝕敏感性這兩項(xiàng)性能的焊接工藝相關(guān)因素并不完全相同，覆層化學(xué)成分附加評(píng)定規(guī)則按照NB/T47014-2011中“7耐蝕堆焊工藝評(píng)定”的規(guī)定執(zhí)行。覆層化學(xué)成分附加評(píng)定以母材覆層厚度作為適用于焊件覆層的最小評(píng)定厚度，以試件覆層焊縫金屬厚度作為適用于焊件覆層焊縫金屬的最小評(píng)定厚度。覆層晶間腐蝕敏感性附加評(píng)定規(guī)則為，改變?nèi)魏我粋€(gè)重要因素（種類標(biāo)識(shí)。）后，需重新進(jìn)行焊接工藝附加評(píng)定；改變次要因素（種類標(biāo)識(shí)一）后，不需重新進(jìn)行焊接工藝附加評(píng)定。2.5評(píng)定形式考慮到焊接工藝必須同時(shí)實(shí)現(xiàn)焊接接頭力學(xué)性能和晶間腐蝕敏感性符合規(guī)定，評(píng)定時(shí)可采用分別評(píng)定和合并評(píng)定兩種形式。分別評(píng)定就是焊接工藝評(píng)定和焊接工藝附加評(píng)定分別進(jìn)行，焊接工藝評(píng)定按照

NB/T47014—2011的規(guī)定焊接試件后進(jìn)行評(píng)定，然后焊接工藝附加評(píng)定依據(jù)焊接工藝評(píng)定評(píng)定合格的焊接工藝，編制焊接工藝附加評(píng)定的焊接工藝卡，焊接附加評(píng)定試件，再依照本方法進(jìn)行附加評(píng)定。這就是在保證焊接接頭力學(xué)性能基礎(chǔ)上，再評(píng)定獲得晶間腐蝕敏感性符合規(guī)定的焊接工藝。合并評(píng)定就是在同一焊接試件上取樣分別進(jìn)行焊接工藝評(píng)定與焊接工藝附加評(píng)定。焊接工藝評(píng)定規(guī)則應(yīng)按NB/T47014—2011的規(guī)定；焊接工藝附加評(píng)定規(guī)則按照本方法中的規(guī)定執(zhí)行。2.6試件的形式與尺寸焊接工藝附加評(píng)定采用對(duì)接焊縫全焊透試件，可采用單條焊縫、T字形焊縫或十字形交叉焊縫試件。試件的形式、數(shù)量與尺寸應(yīng)當(dāng)滿足制備試樣的要求，并應(yīng)當(dāng)符合NB/T47014—2011和GB/T21433—2008的規(guī)定，且應(yīng)同時(shí)滿足設(shè)計(jì)文件和相應(yīng)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。試件形式與尺寸見(jiàn)下圖1，試件焊縫斷面形式如下圖2所示。ab焊接工藝附加評(píng)定試件形式與尺寸示意圖ab焊接工藝附加評(píng)定試件形式與尺寸示意圖（圖中a.單條焊縫試件，b.T字形焊縫試件，c.十字形交叉焊縫試件）覆層基層圖2焊接工藝附加評(píng)定試件焊縫斷面形式示意圖覆層基層圖2焊接工藝附加評(píng)定試件焊縫斷面形式示意圖（圖中1.基層焊縫，2.過(guò)渡層焊縫，3.覆層焊縫）2.7檢驗(yàn)要求與結(jié)果評(píng)定對(duì)于焊接工藝附加評(píng)定試件的檢驗(yàn)包括外觀檢查和無(wú)損檢測(cè)，對(duì)試樣的檢驗(yàn)包括化學(xué)成分測(cè)定和晶間腐蝕敏感性檢驗(yàn)。外觀檢查不得有裂紋；無(wú)損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行JB/T4730，檢測(cè)結(jié)果不得有裂紋，檢測(cè)方法應(yīng)采用射線檢測(cè)和滲透檢測(cè)?；瘜W(xué)成分測(cè)定應(yīng)在板狀試件在焊接接頭長(zhǎng)度方向中間位置，或力學(xué)性能試驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)的取樣后的備用位置進(jìn)行化學(xué)成分測(cè)定測(cè)定。直接在覆層焊接接頭焊態(tài)表面上進(jìn)行測(cè)定，或從焊接接頭表面制取屑片測(cè)定。測(cè)定部位應(yīng)包括焊縫區(qū)、熔合區(qū)，各取一處。覆層熔敷金屬的主要合金元素的含量不得低于覆層材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下限值，并且同時(shí)滿足設(shè)計(jì)文件的規(guī)定，若無(wú)規(guī)定時(shí)應(yīng)當(dāng)符合焊材標(biāo)準(zhǔn)要求。其余按照NB/T47014-2011中“7耐蝕堆焊工藝評(píng)定”的規(guī)定執(zhí)行。覆層晶間腐蝕敏感性檢驗(yàn)按照GB/T21433—2008的規(guī)定執(zhí)行。試樣的截取與試樣的數(shù)量、型式、尺寸、受檢試樣狀態(tài)、加工方法、檢驗(yàn)方法選擇以及檢驗(yàn)結(jié)果的評(píng)定應(yīng)當(dāng)符合GB/T21433—2008的規(guī)定，不銹鋼晶間腐蝕試驗(yàn)方法應(yīng)符合GB/T4334—2008《金屬和合金的腐蝕不銹鋼晶間腐蝕試驗(yàn)方法》的要求，且應(yīng)當(dāng)同時(shí)滿足設(shè)計(jì)文件和相應(yīng)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。3結(jié)語(yǔ)壓力容器產(chǎn)品焊接的基礎(chǔ)質(zhì)量是焊接接頭的使用性能和焊接缺陷，當(dāng)進(jìn)行不銹鋼復(fù)合板焊接時(shí)，覆層的化學(xué)成分和金相組織是保證耐蝕性能的基礎(chǔ)，只有通過(guò)相應(yīng)的焊接工藝控制，才能保證焊接接頭性能達(dá)到耐蝕要求。有了正確的評(píng)定方法，才能預(yù)防焊件產(chǎn)生不良的后果，就能很好的保障產(chǎn)品的焊接接頭性能和質(zhì)量。本方法以國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范