1、总则
1.1 本规程适用于我公司使用手工电弧焊、气焊、钨极氩弧焊气体保护焊、埋弧焊等方法的焊工考试的焊接工艺评定。
1.2 评定依据:《锅炉压力容器压力管道焊工考试管理规则》
JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》 JB4420《锅炉焊接工艺评定》
GB50236《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》
1.3 “评定”是在焊接性试验基础上,对被焊材料进行工艺验证试验。
“评定”是根据本规程的规定,焊接试件,检验试样,检验焊接接头性能是否符合有关技术条件,以此评定所拟定的焊接工艺是否合格。
2、一般要求
2.1 “评定”人员的资格
2.1.1 主持“评定”工作的人员必须是从事焊接技术工作的工程师。
2.1.2 工艺试件的焊制应由理论水平和实际操作技能较高、有丰富经验且按《锅炉压力容器焊工考试规则》进行,考试取得合格证的焊工担任。
2.1.3 对工艺试件进行无损探伤的人员应具有劳动部门颁发的Ⅱ级及以上的资格证书;进行其他检验的人员应由有关部门进行资格认定。
2.1.4 对试验结果进行综合评定应由焊接责任工程师担任。
2.2 钢材、焊接材料
2.2.1 “评定”用钢材、焊接材料均应有出厂合格证,并符合相应标准,且与实际焊接生产用材料相同。
2.2.2 在制定“评定”方案前,应确定“评定”用钢材的焊接性能。 2.2.3 钢材、焊条和焊丝在使用前如发生怀疑时应对其进行主要元素的化验。
2.3 焊接设备
“评定”用焊接设备应处于正常工作状态,仪表、气体流量计等应合格。
3、基本规定
3.1 凡未做过“评定”的钢材(符合表1注①、②的除外),必须进行“评定”。
3.2 “评定”参数分为重要参数、附加重要参数和次要参数。
重要参数是指影响焊接接头机械性能(冲击韧性除外)的焊接条件。
附加重要参数是指影响焊接接头冲击韧性的焊接条件。
次要参数是指不影响焊接接头机械性能的焊接条件。
各种焊接方法的重要参数、附加重要参数汇总于表2。
3.3 已进行过“评定”,但改变第3.3.1条—第3.3.1.3条中任何一个重要参数的类别或超出规定的适用范围时,均应重新进行“评定”。
3.3.1 钢材 3.3.1.1 钢材的分类见表1
表1 钢材的分类
注:1、钢材级别按1、2、3、…顺序逐级升高。同类别号高级别钢材的“评定”适用于低级别钢材。
2、同级别钢材的“评定”可互相替代。
表2 各种焊接方法的重要参数和附加重要参数
注:符号Φ为改变……的类别(或条件); 符号>为超出……的适用范围;符号±为添加或取消……; 符号Δ为该焊接方法的重要(或附加重要)参数。
3.3.1.2 未列入表1的钢材,若其化学成分、机械性能和焊接性能与表1中某钢号相似,可以划入相应的类级中。
3.3.1.3 国外钢材按每个钢号进行分类。对于常用的国外钢材,可与国内相应类级的钢材同等对待。
3.3.1.4 不同类别钢材组成的焊接接头,即使两者分别进行过“评定”,仍应进行“评定”。
3.3.2 母材厚度和焊缝金属厚度
3.3.2.1 已进行“评定”的对接接头工艺试件厚度T,适用于焊件母材厚度的范围见表3
表3 焊缝的厚度适用范围 单位:mm
3.3.2.2 采用组合焊接方法(或工艺)进行“评定”时,每一个种焊接方法(或工艺)的焊缝金属厚度为适用于焊件焊缝金属的厚度。
3.3.2.3 采用气焊时,适用于焊件母材的最大厚度为工艺试件厚度。
3.3.2.4 单道焊或多道焊时,若任一焊道的厚度大于13mm,则适用于焊件母材的最大厚度为1.1T。
3.3.2.5 相同厚度的对接接头工艺试件所评定的母材厚度适用于该范围内不同厚度母材的焊件。
3.3.2.6 除气焊外,若工艺试件经超过临界温度(Acl)的焊后处理,则适用于焊件母材的最大厚度为1.1T。
3.3.2.7 若管状对接接头工艺试件的直径小于或等于140mm,壁厚大于或等于20mm,则适用于焊件母材的厚度为工艺试件的厚度。
3.3.2.8 已进行“评定”的角焊缝工艺试件的母材厚度适用于焊件母材厚度,按下列要求计算:
a. 板-板角焊缝试件厚度为腹板的厚度。
b. 管板角焊缝试件厚度为管壁厚度。
c. 管座角焊缝试件厚度为支管壁厚。
3.3.3 管径
对应于已进行“评定”的管状对接接头工艺试件的管子外径D0,适用于焊件管径的范围下限为0.5 D0,上限不规定。
.3.4 焊接位置
工艺试件的焊接位置适用于焊件位置的范围见表
表4 焊接位置
3.3.5 焊接方法
3.3.5.1 手工电弧焊、气焊、钨极氩弧焊、气体保护焊、埋弧焊。
3.3.5.2 当焊件的同一接头使用多种焊接方法(或工艺)焊接时,可按焊缝金属厚度或母材厚度的适用范围对每一种焊接方法(或工艺)分别评定,也可以将焊接方法(或工艺)组合起来评定。组合评定后用于焊件时,可以采用其中的一种或多种焊接方法(或工艺),但每一种焊接方法(或工艺)的焊缝金属厚度应在其评定的各自适用范围内。
3.3.6 焊条、焊丝
3.3.6.1 评定用焊条、焊丝必须符合国家标准且有出厂合格证、质保单。
3.3.6.2 选用焊材时,应根据母材的化学成分、力学性能,焊接性能综合考虑选用必要时应通过试验确定。焊材选用见表5《常用钢号焊材选用表》,表6《部分钢材焊接材料选用表》
表5 常用钢号焊接材料选用
3.3.6.3 国外焊条、焊丝按每个型号、牌号分类。经试验验证其成分和性能与国内焊条、焊丝相似时可划入相应类级与国内焊条、焊丝同等对待。
3.3.7 可燃气体
按可燃气体的气体类型分类。
3.3.8 保护气体
3.3.8.1 按保护气体的成分分类。
3.3.8.2 保护气体的流量不得超过原评定流量范围的10%。
3.3.9 预热
除气焊外,预热温度比所评定的预热温度范围不得超过50℃。
3.3.10 后热、焊后热处理
3.3.10.1 易产生延迟裂纹的钢材应后热。
3.3.10.2 焊后热处理分为实行或不实行。
3.3.10.3 若实行焊后热处理,则:
1)奥氏体不锈钢按固溶热处理和稳定化热处理分类。
2)其他类钢按退火、回火、正火、正火+回火等热处理的种类分类。
3)在热处理温度下,其累计保温时间不得少于原评定所用时间的80%。
3.4 要求做冲击韧性试验的焊件,如与做过的某个“评定”重要参数相同,只是增加或改变下列一个或几个附加重要参数,则可按原“评定”的重要参数,加上增加或改变的焊接条件,焊一个作为补充评定的试件,此试件仅做冲击韧性试验。
3.4.1 当焊件母材厚度范围下限超出下列规定范围时,T<16mm时为T;T≥16mm时,为0.75T,且不小于16mm。
3.4.2 改变焊后热处理的温度范围和保温时间。
3.4.3 最高层间温度比所评定的层间温度高50℃以上。
3.4.4 采用碱性焊条的工艺试件评定合格,而改用酸性焊条。
3.4.5 改变电流的种类或极性。
3.4.6 焊接线能量超出已评定的范围。
3.4.7 采用摆动焊接时,改变摆幅度、频率和两端停留的时间。
3.4.8 每层多道焊改为每层单道焊。
3.4.9 单丝焊改为多丝焊或反之。
3.5 变更次要参数只需修订焊接工艺卡,而不必进行重新“评定”。
3.6 “评定”中几个有关问题规定如下
3.6.1 要求全焊透的角焊缝,除做角焊缝的工艺试件的检验项目外,还应焊制对接接头工艺试件进行机械性能检验(机械性能检验可用与角焊缝重要参数相同的对接接头试件的工艺评定代替)。
3.6.2 纵向弯曲试验可代替横向弯曲试验。
3.6.3 对接接头工艺试件的“评定”报告可用于对接接头、T形接头、角接接头的返修焊和补焊。
3.6.3.1 焊缝金属的最小厚度无要求。
3.6.3.2 母材和焊缝金属厚度的上限应符合3.3.2条中相应焊接方法或焊接工艺的要求。
4、 评定项目及试样制备
4.1 评定项目和试样数量如无特殊要求,对接接头的评定项目和试样数量见表7,角接接头、T形接头见表8。
表7 对接焊缝的检查项目和试样数量
注:“√”表示有要求,“×”表示无要求。
表8 角焊缝的检查项目和试样数量
注:“√”表示有要求。
4.2 试样的切取
4.2.1 板状对接接头工艺试件的试样切取部位见图1。
4.2.2 管状对接接头工艺试件的试样要取部位见图2。
4.2.3 T形接头工艺试件的试样切取部位见图3,将板-板试件两端各弃去25mm后五等分切开。
图1 对接接头板形试件试样切取部位
(a)横向弯曲A=1.5~20mm;(b)横向弯曲A>20mm;(c)纵向弯曲1—废弃部分;2—拉伸试样;3—背弯试样;4—面弯试样;5—金相试样;6—冲击试样;7—全焊缝金属拉伸试样;8—侧弯试样
图3 T形接头焊缝试件
(a)板—板;(b)管—管(c)管—板
图2 对接接头管形试件试样切取部位
1—拉伸试样;2—面弯试样;3—金相试样;4—背弯试样;5—冲击试样;6—侧弯试样;③、⑥、⑨、(12)—钟点记号,用作水平固定焊时的定位标记
(a)S=1.5~20mm,不要求冲击试验;(b)S=1.5~20mm,要求冲击试验;(c)不要求冲击试验,并且整管进行拉伸试验;(d)S>20mm,要求冲击试验。
5、试验方法及评定标准
试样的合格标准按本规程执行。在排除人为因素影响后,按规程的每项试验都达到合格标准,才认为“评定”合格。
5.1 工艺试件焊缝外观检查
5.1.1 对接接头焊缝余高不应低于母材;T形接头和角接接头焊角高度分别为:T形接头不小于腹板的厚度,管板角接接头不小于管壁的厚度,管座角接接头不小于支管管壁的厚度。
5.1.2 焊缝及热影响表面无裂纹、气孔、弧坑和夹渣。
5.1.3 焊缝咬边深度应不超过0.5mm。
5.2 焊缝无损探伤
5.3 断口检查
5.3.1 断口检查时,如试样断于母材,则该试验无效,须另外补做试样,重新折断进行检查。
5.3.2 断口检查时,用不大于10倍的放大镜检查焊缝断口。
5.3.3 断口检查的合格标准见表9。
表9 断口及金相宏观检查焊缝缺陷允许范围
5.4 拉伸试验
拉伸试验按GB228的规定、试样加工按JB4708规定进行。其合格标准为
5.4.1 焊接接头的抗拉强度应不低于母材规定值的下限。
5.4.2 异种钢材焊接接头的抗拉强度应不低于较低抗拉强度母材规定值的下限。
5.4.3 按技术条件规定,选用室温强度低于母材的焊缝金属,其焊接接头的抗拉强度应不低于焊缝金属抗拉强度规定值的下限。
5.4.4 如需分层进行拉伸试验时,每片试样的试验结果均应符合合格标准。
5.5 弯曲试验
弯曲试验按GB/T232的规定试样加工按JB4708规定进行。其合格标准为:弯曲试样冷弯到规定的角度后,其拉伸面上不得有长度大于1.5mm的横向裂纹或缺陷,或长度大于3mm的纵向裂纹或缺陷。试样的棱角开裂不计,但确因夹渣或其他焊接缺陷引起的试样棱角开裂,则应算其裂纹长度。弯轴尺寸、弯曲角度见表10。
表10 弯曲试验尺寸规定
5.6 冲击试验
冲击试验按GB2650《焊接接头冲击试验法》的规定进行。其合格标准为:三个试样的冲击韧性平均值应不低于母材规定平均值的下限,其中只允许有一个试样的冲击韧性值稍低,但不低于规定平均值的70%。
5.7 金相检验
5.7.1 宏观检验的合格标准为
5.7.1.1 没有裂纹、疏松、未熔合。
5.7.1.2 双面焊对接接头、衬垫焊接头、要求焊透的角接接头以及钨极氩弧焊打底的接头没有未焊透。
5.7.1.3 单面焊无衬垫管状对接接头的未焊透不超过15%S总长度不超过周长的10%。
5.7.1.4 焊缝的气孔和夹渣不超过表9的规定。
5.7.2 微观检验的合格标准为
5.7.2.1 没有裂纹。
5.7.2.2 没有过烧组织。
5.7.2.3 没有淬硬性马氏体组织。
5.7.2.4 高合金钢没有网状析出物和网状组织。
5.8 硬度试验
焊缝表面硬度试验的合格标准为:焊缝和热影响区的硬度一般不超过母材布氏硬度加100。
含铬量小于22%的钢,HB≤250;含铬量大于或等于2%的钢,HB≤300。
5.9 晶间腐蚀试验
晶间腐蚀试验GB1223《不锈耐酸钢晶间腐蚀倾向试验方法》的规定进行,并按设计要求进行评定。