焊接工藝評定,勝利油建職工培訓(xùn)中心喬虎,中國石化焊接質(zhì)量檢查員培訓(xùn),一、焊接工藝評定概述在焊接產(chǎn)品制造過程中，產(chǎn)品的焊接工藝是否合理、先進(jìn)，關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量。通過金屬焊接性試驗(yàn)或根據(jù)有關(guān)焊接性能的技術(shù)資料，可以制定產(chǎn)品的焊接工藝，然而，這樣制定的焊接工藝不能直接用于焊接施工。為了確保產(chǎn)品的質(zhì)量，在正式焊接施工之前，還必須進(jìn)行焊接工藝評定。不僅如此，對于已經(jīng)評定合格并在生產(chǎn)中應(yīng)用的很成熟的工藝，若因某種原因需要改變一個或一個以上的焊接工藝參數(shù)，也需要重新進(jìn)行焊接工藝評定。世界上許多國家，對于重要的焊接結(jié)構(gòu)都制定了焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī)，我國也制定了一些焊接產(chǎn)品的焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)，例如特種設(shè)備制造安裝方面就有NB/T47014-2011承壓設(shè)備焊接工藝評定、SY/T0452-2012石油天然氣金屬管道焊接工藝評定、SY/T4103-2006鋼質(zhì)管道焊接及驗(yàn)收（APIStd1104:1999）、GB/T31032-2014鋼質(zhì)管道焊接及驗(yàn)收（APIStd1104:2010）等，這些標(biāo)準(zhǔn)由于是針對不同的工程（產(chǎn)品）或者制定的部門不同，在一些細(xì)節(jié)上存在一些差異，適用范圍也各自不同。,焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,1基本概念焊接工藝評定是指為驗(yàn)證所擬定的焊件焊接工藝的正確性而進(jìn)行的試驗(yàn)過程及結(jié)果評價。在NB/T47014-2011標(biāo)準(zhǔn)中，焊接工藝評定是指為使焊接接頭的力學(xué)性能、彎曲性能或堆焊層的化學(xué)成分符合規(guī)定，對預(yù)焊接工藝規(guī)程（pWPS）進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)和結(jié)果評價的過程。通過焊接工藝評定應(yīng)該得到指導(dǎo)生產(chǎn)的焊接工藝，它是制定焊接工藝規(guī)程的重要依據(jù)。所以凡是重要的焊接結(jié)構(gòu)如鍋爐、壓力容器、壓力管道、橋梁、重要的建筑結(jié)構(gòu)等，在制定焊接工藝規(guī)程之前都要進(jìn)行焊接工藝評定。預(yù)焊接工藝規(guī)程（pWPS）：為進(jìn)行焊接工藝評定所擬定焊接的工藝文件。焊接工藝評定報告（PQR）：記載驗(yàn)證性試驗(yàn)及其檢驗(yàn)結(jié)果，對擬定的預(yù)焊接工藝規(guī)程進(jìn)行評價的報告。焊接工藝規(guī)程（WPS）：根據(jù)合格的焊接工藝評定報告編制的，用于產(chǎn)品施焊的焊接工藝文件。,焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,2焊接工藝評定的目的1）評價施工單位能否焊出符合有關(guān)要求的焊接接頭在焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)中一般都規(guī)定：對于焊接工藝評定的試件，要由本單位操作技能熟練的焊接人員施焊，且焊接工藝評定要在本單位進(jìn)行；同時，要求焊接工藝評定的試驗(yàn)條件必須與產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)條件相對應(yīng)，或者符合替代規(guī)則，且所使用的焊接設(shè)備、儀器處于正常的工作狀態(tài)。因此，焊接工藝評定在很大程度上能反映出施工單位所具有的施工條件和施工能力。2）驗(yàn)證施焊單位所擬訂的焊接工藝是否正確也就是說按照事先所擬訂的預(yù)焊接工藝規(guī)程所焊接的接頭是否具有所要求的使用性能。,焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,3焊接工藝評定試驗(yàn)的特點(diǎn)焊接工藝評定試驗(yàn)是與金屬焊接性試驗(yàn)、產(chǎn)品焊接試板試驗(yàn)、焊工操作技能評定試驗(yàn)不相同的試驗(yàn)。1）與金屬焊接性試驗(yàn)相比，焊接工藝評定試驗(yàn)具有驗(yàn)證性，而金屬焊接性試驗(yàn)具有探索性。2）與產(chǎn)品焊接試板試驗(yàn)相比，焊接工藝評定試驗(yàn)不是在焊接施工過程中進(jìn)行的，而是在施工之前在做施工準(zhǔn)備過程中進(jìn)行的。而產(chǎn)品焊接試板試驗(yàn)則是在施工過程中進(jìn)行。3）與焊工操作技能評定試驗(yàn)相比，焊接工藝評定是確定焊件的使用性能，用整套的試驗(yàn)數(shù)據(jù)說明采用什么焊接工藝才能滿足要求。而焊工操作技能評定是考核焊工的操作水平和能否焊出沒有超標(biāo)焊接缺陷焊縫的能力，4）焊接工藝評定只是回答焊接接頭的使用性能是否符合設(shè)計(jì)要求這個問題，不能解決消除應(yīng)力、減少變形、防止焊接缺陷等許多的焊接質(zhì)量問題。,焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,二、焊接工藝評定的一般過程1擬訂焊接工藝評定任務(wù)書2擬定預(yù)焊接工藝規(guī)程金屬材料的焊接性能是承壓設(shè)備焊接工藝評定的基礎(chǔ)、前提。沒有充分掌握材料的焊接性能就很難擬定出正確的焊接工藝，并進(jìn)行評定。因此焊接工藝評定應(yīng)以可靠的材料焊接性能為依據(jù)，并在產(chǎn)品焊接前完成。預(yù)焊接工藝規(guī)程應(yīng)包括以下內(nèi)容：,焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,1）預(yù)焊接工藝規(guī)程的編號和日期；2）相應(yīng)的焊接工藝評定報告的編號；3）焊接方法及自動化程度；4）焊接接頭形式、有無焊接襯墊及其材料牌號；5）用簡圖表明被焊工件的坡口、間隙、焊道分布和順序；6）母材的鋼號、分類號；7）母材、焊縫金屬的厚度范圍，以及管子的直徑范圍；8）焊接材料的類型、規(guī)格和熔敷金屬的化學(xué)成分；9）焊接位置，立焊的焊接方向；10）焊接預(yù)熱溫度、最高道間溫度和焊后熱處理規(guī)范等；11）每層焊縫的焊接方法、焊接材料的牌號和規(guī)格、焊接電流種類、極性和焊接電流范圍、電弧電壓范圍、焊接速度范圍、導(dǎo)電嘴至工件的距離、送絲速度范圍、噴嘴尺寸及噴嘴與工件角度、保護(hù)氣體、氣體種類、保護(hù)氣體的成分和流量；12）施焊技術(shù)：有無擺動、擺動方法、清根方法、有無錘擊等；13）編制人和審批人的簽字和日期。,焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,3焊接試件的準(zhǔn)備試件的材質(zhì)必須與所生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)材質(zhì)相同。（？）試件的下料尺寸應(yīng)滿足試樣的要求。4焊接設(shè)備及工藝裝備的準(zhǔn)備5試件的焊接焊接過程中，應(yīng)有專人做好施焊記錄。記錄內(nèi)容主要是：試件名稱編號、接頭型式、焊接位置、焊道層次、焊接電流、電弧電壓、焊接速度或一根焊條焊縫長度與焊接時間等等。施焊記錄是現(xiàn)場焊接的原始資料，也是編制焊接工藝評定報告的重要依據(jù)，故應(yīng)妥善保存。6試件的檢驗(yàn)包括外觀檢查和無損檢測。7試樣的機(jī)加工試樣的數(shù)量、尺寸按相應(yīng)焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)的要求執(zhí)行。,焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,8試樣的性能試驗(yàn)試樣的常規(guī)力學(xué)性能試驗(yàn)包括拉伸、彎曲、沖擊。當(dāng)設(shè)計(jì)圖紙或所執(zhí)行的施工標(biāo)準(zhǔn)有特殊要求時，還可能進(jìn)行硬度、高溫拉伸、斷口、金相、化學(xué)分析等試驗(yàn)。各項(xiàng)試驗(yàn)都應(yīng)有試驗(yàn)報告。9編制焊接工藝評定報告（PQR）焊接工藝評定報告的內(nèi)容主要有：1）焊接工藝評定報告編號；2）相應(yīng)的預(yù)焊接工藝規(guī)程編號；3）焊接方法；4）焊縫形式、坡口形式及尺寸，焊接規(guī)范和操作方法；5）工藝試件母材的鋼號、分類號、厚度、直徑；6）焊接材料的類型、牌號、規(guī)格；7）焊接位置；8）預(yù)熱溫度、道間溫度；,焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,9）焊后熱處理溫度和保溫時間；10）各條焊道實(shí)際的焊接參數(shù)和施焊技術(shù)；11）焊接接頭外觀和無損探傷的檢查結(jié)果；12）焊接接頭拉伸、彎曲、沖擊韌性的試驗(yàn)報告編號和試驗(yàn)結(jié)果；13）焊接工藝評定的結(jié)論；14）焊工姓名和鋼印號；15）編制人和審批人的簽字和日期。根據(jù)上述內(nèi)容，各施焊單位可以自行設(shè)計(jì)一個符合本單位情況的報告表。焊接工藝評定結(jié)論為“合格”者，即可將全部評定用資料匯總做為一份完整的評定材料存檔保存，供編制焊接工藝規(guī)程時應(yīng)用。如評定結(jié)論為“不合格”者，應(yīng)分析原因，提出改進(jìn)措施，修改預(yù)焊接工藝規(guī)程，重新進(jìn)行評定直到合格。,焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,三、焊接工藝評定規(guī)則1焊接工藝因素為減少焊接工藝評定的數(shù)量，制定了焊接工藝評定規(guī)則，NB/T47014標(biāo)準(zhǔn)將各種焊接方法中影響焊接接頭性能的焊接工藝評定因素劃分為通用焊接工藝評定因素和專用焊接工藝評定因素。各種焊接方法通用的焊接工藝評定因素包括：焊接方法及分類，金屬材料及分類分組，填充金屬及分類，焊后熱處理及分類?！案鞣N焊接方法的專用焊接工藝評定因素”，包括：接頭、填充金屬（除類別以外因素）、焊接位置、預(yù)熱、后熱、氣體、電特性、技術(shù)措施等。按照這些因素對接頭力學(xué)性能、彎曲性能及沖擊韌性的影響又劃分為重要因素、補(bǔ)加因素和次要因素。,焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,重要因素是指影響焊接接頭力學(xué)性能和彎曲性能（沖擊韌性除外）的焊接工藝評定因素；補(bǔ)加因素是指影響焊接接頭沖擊韌性的焊接工藝評定因素；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。2評定規(guī)則分為通用評定規(guī)則和專用評定規(guī)則。通用評定規(guī)則分為：焊接方法、母材類別、試件厚度與焊件厚度、填充金屬類別、焊后熱處理類別、焊件厚度有效范圍等；專用評定規(guī)則分為重要因素、補(bǔ)加因素和次要因素的評定規(guī)則。,焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,（1）各種焊接方法的通用評定規(guī)則1）焊接方法的評定規(guī)則當(dāng)改變焊接方法時，需要重新評定。（例如從電弧焊改為氬弧焊，從手工焊改為機(jī)械自動焊等都需要重新進(jìn)行工藝評定）此外，當(dāng)同一條焊縫使用兩種或兩種以上焊接方法時，可按每種焊接方法分別進(jìn)行評定或使用兩種或兩種以上焊接方法焊接試件進(jìn)行組合評定。2）母材類別和組別的評定規(guī)則類別的評定規(guī)則（樏柱焊、摩擦焊除外）a)母材類別號改變，需要重新進(jìn)行焊接工藝評定；b)等離子弧焊使用填充焊絲工藝，對Fe-1Fe-5A類別母材進(jìn)行焊接工藝評定時，高類別號母材相焊評定合格的焊接工藝，適用于該類別與低類別號母材相焊；,焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,c)采用焊條電弧焊、埋弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊或鎢極氣體保護(hù)焊，對Fe-1Fe-5A類別母材進(jìn)行焊接工藝評定時，高類別號母材相焊評定合格的焊接工藝，適用于該高類別號母材與低類別母材相焊；（釋義：例如我們有Fe-4類鋼12Cr1MoV的工藝評定，焊絲：TIG-R31焊條：R317，當(dāng)現(xiàn)場出現(xiàn)12Cr1MoV與低碳鋼的焊接時，我們就可能用這個工藝評定來支持它的焊接）d)除b)、c)外，當(dāng)不同類別號的母材相焊時，即使母材各自的焊接工藝都已評定合格，其焊接接頭仍需重新進(jìn)行焊接工藝評定；e)當(dāng)規(guī)定對熱影響區(qū)進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時，兩類（組）別號母材之間相焊，所擬定的預(yù)焊接工藝規(guī)程，與他們各自相焊評定合格的焊接工藝相同，則這兩類（組）別號母材之間相焊，不需要重新進(jìn)行焊接工藝評定。兩類（組）別號母材之間相焊，經(jīng)評定合格的焊接工藝，也適用于這兩類（組）別母材各自相焊。,焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,組別的評定規(guī)則（螺柱焊、摩擦焊除外）a)除下述規(guī)定外，母材組別號改變時，需重新進(jìn)行焊接工藝評定；b)某一母材評定合格的焊接工藝，適用于同類別號同組別號的其他母材；c)在同類別號中，高組別號母材評定合格的焊接工藝，適用于該高組別號母材與低組別號母材相焊；d)組別號為Fe-1-2的母材評定合格的焊接工藝，適用于組別號為Fe-1-1的母材。（例如：16Mn用J507焊的工藝評定可以用來焊20#，完全是可以的，但從經(jīng)濟(jì)方面來考慮就不會這樣焊，單獨(dú)從焊接性能方面是完全可以的。）,焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,3）填充金屬的評定規(guī)則下列情況，需重新進(jìn)行焊接工藝評定a)變更填充金屬類別號當(dāng)用強(qiáng)度級別高的類別填充金屬代替強(qiáng)度級別低的類別填充金屬焊接Fe-1、Fe-3類別母材時，可不需要重新進(jìn)行焊接工藝評定。b)埋弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊和等離子弧焊的焊縫金屬合金含量，若主要取決于附加填充金屬時，當(dāng)焊接工藝改變引起焊縫金屬中重要合金元素成分超出評定范圍；c)埋弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊時，增加、取消附加填充金屬或改變其體積超過10%。,焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,在同一類別填充金屬中，當(dāng)規(guī)定進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時，下列情況為補(bǔ)加因素a)用非低氫型藥皮焊條代替低氫型（含EXX10，EXX11)藥皮焊條；b)當(dāng)用沖擊試驗(yàn)合格指標(biāo)較低的填充金屬替代較高的填充金屬（若沖擊試驗(yàn)合格指標(biāo)較低時仍可符合本標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)文件規(guī)定的除外）。Fe-1類鋼材埋弧多層焊時，改變焊劑類型（中性焊劑、活性焊劑）需要重新進(jìn)行焊接工藝評定。,焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,4）焊后熱處理的評定規(guī)則焊后熱處理的目的是為了降低焊接殘余應(yīng)力，或者改善接頭的組織和性能。當(dāng)焊后熱處理類別改變了，焊接接頭的組織和性能隨之發(fā)生變化，因此需要重新評定焊接工藝。改變焊后熱處理類別，需要重新進(jìn)行焊接工藝評定；除氣焊、螺柱電弧焊、摩擦焊外，當(dāng)規(guī)定進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時，焊后熱處理的保溫溫度或保溫時間范圍（釋義：指的是原有工藝評定，25mm厚的母材，熱處理時間是1.5小時，用于指導(dǎo)下次同種類母材的焊接，想把熱處理時間改為1小時，這時就得重新做工藝評定，否則就按原有1.5小時進(jìn)行熱處理）改變后要重新進(jìn)行焊接工藝評定。試件的焊后熱處理應(yīng)與焊件制造過程中的焊后熱處理基本相同，低于下轉(zhuǎn)變溫度進(jìn)行焊后熱處理時試件保溫時間不得少于焊件在制造過程中累計(jì)保溫時間的80%。（釋義：指最好不要低于母材熱處理時間的80%）,焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,5）試件厚度與焊件厚度的評定規(guī)則對接焊縫試件評定合格的焊接工藝適用于焊件厚度的有效范圍，按表7和表8的規(guī)定；用焊條電弧焊、埋弧焊、鎢極氣體保護(hù)焊、熔化極氣體保護(hù)焊、等離子弧焊、氣電立焊等焊接方法完成的試件，當(dāng)規(guī)定進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時，焊接工藝評定合格后，若T6mm時，適用于焊件母材厚度的有效范圍最小值為試件厚度T與16mm兩者中的較小值；T6mm時，適用于焊件母材厚度的最小值為T/2；如果試件經(jīng)高于上轉(zhuǎn)變溫度的焊后熱處理或奧氏體材料經(jīng)焊后固溶處理時，仍按表7或表8規(guī)定執(zhí)行。當(dāng)厚度大的母材焊件屬于表9所列的情況時，評定合格的焊接工藝適用于焊件母材厚度的有效范圍最大值按表9規(guī)定。當(dāng)試件符合表10所列的焊接條件時，評定合格的焊接工藝適用于焊件母材厚度的有效范圍最大值按表10規(guī)定。對接焊縫試件評定合格的焊接工藝用于焊件角焊縫時，焊件厚度的有效范圍不限；角焊縫試件評定合格的焊接工藝用于非受壓焊件角焊縫時，焊件厚度的有效范圍不限。,焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,表7對接焊縫試件厚度與焊件厚度規(guī)定（試件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)和橫向彎曲試驗(yàn)）單位為（mm),焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,表8對接焊縫試件厚度與焊件厚度規(guī)定（試件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)和縱向彎曲試驗(yàn)）單位為（mm),焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,表9焊件在所列條件時試件母材厚度與焊件母材厚度規(guī)定單位為（mm),焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,表10試件在所列焊接條件時試件厚度與焊件厚度規(guī)定單位為（mm),焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,（2）各種焊接方法的專用評定規(guī)則當(dāng)變更任何重要因素時，都需要重新進(jìn)行焊接工藝評定。當(dāng)增加或變更任何一個補(bǔ)加因素時，則可按增加或變更的補(bǔ)加因素，增焊沖擊韌性用試件進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)增加或變更次要因素時，不需要重新評定，重新編制預(yù)焊接工藝規(guī)程。（3）評定方法試件形式：試件分的板狀與管狀兩種，管狀指管道和環(huán)。a)試件形式示意如圖1。摩擦焊試件接頭形狀應(yīng)與產(chǎn)品規(guī)定一致；b)評定對接焊縫預(yù)焊接工藝規(guī)程時，采用對接焊縫試件，對接焊縫試件評定合格的焊接工藝，適用于焊件中的對接焊縫和角焊縫。評定非受壓角焊縫預(yù)焊接工藝規(guī)程時，可僅采用角焊縫試件（有局限性，一般不采用）,焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,焊接工藝評定,中石化勝利油建職工培訓(xùn)中心,板狀對接焊縫試件評定合格的焊接工藝，適用于管狀焊件的對接焊縫，反之亦可。任一角焊縫試件評定合格的焊接工藝，適用于所有形式的焊件角焊縫。當(dāng)同一條焊縫使用兩種或兩種以上焊接方法或重要因素、補(bǔ)加因素不同的焊接工藝時，可按兩種焊接方法（或焊接工藝）分別進(jìn)行評定；亦可使用兩種或兩種以上焊接方法（或焊接工藝）焊接試件，進(jìn)行組合評定。組合評定合格的焊接工藝用于焊件時，可以采用其中一種或幾種焊接方法（或焊接工藝），但應(yīng)保證其重要因素、補(bǔ)加因素不變。只需要其中任一種焊接方法（或焊接工藝）所評定的試件母材厚度，來確定組合評定試件適用于焊件母材的厚度有效范圍。例如我們的PQR作的是GTAW+SMAW焊接方法，當(dāng)指導(dǎo)現(xiàn)場焊接時，我們可以作一份GTAW的WPS，也可以作一份指導(dǎo)鋼結(jié)構(gòu)或者儲罐（塔）等