焊接工藝評(píng)定

1、《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(guò)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

2、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(guó)外標(biāo)準(zhǔn)舉例：美國(guó)ASME《鍋爐壓力容器規(guī)范》中的第Ⅸ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(guó)BS4870《焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)》；德國(guó)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(guó)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)舉例：JB4708-2000《鋼制壓力容器焊接工

3、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，

4、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(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)圈、球罐的球殼板等。 2、與受壓元件相焊的焊縫；

5、 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)

6、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

7、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σb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

8、,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

9、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(wú)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

10、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(jiàn)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

11、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

12、 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。

13、 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

14、 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

15、。（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、

16、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(shū) 焊接工藝指導(dǎo)書(shū)是焊接工藝評(píng)定的原始依據(jù)和評(píng)定對(duì)象，應(yīng)

17、將待評(píng)定的焊接工藝內(nèi)容全部反映出來(lái)。 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(shū)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(shū),,,,,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(shū)；三、理化實(shí)驗(yàn)按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定試驗(yàn)項(xiàng)

18、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

19、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： ① 板材對(duì)接焊縫試件　 ②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)

20、 書(shū)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)康模簷z查接頭表面有無(wú)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(méi)有裂紋。（2）無(wú)損檢測(cè)試驗(yàn)?zāi)康模簷z查接頭內(nèi)部有無(wú)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)，

21、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(méi)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)康模簻y(cè)定接頭的強(qiáng)度。 試樣形式： ①緊湊型板接頭帶肩板形試 樣，見(jiàn)右圖：,,②緊湊型管接頭帶肩板形試樣型式I，見(jiàn)下圖：

22、 ③緊湊型管接頭帶肩板形試樣形式II，見(jiàn)下圖： ④管接頭全截面試樣，見(jiàn)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σb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σb不應(yīng)低于兩種鋼號(hào)標(biāo) 準(zhǔn)規(guī)定值下

23、限的較低值。 2）彎曲試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康模簻y(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)康模簻y(cè)定接頭的沖

24、 擊韌性。試樣形式：10mm ×10mm×55mm、 開(kāi)V型缺口。取樣位置：取樣位置見(jiàn)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

25、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?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)康模簷z查焊縫根部是否焊透，接頭內(nèi)部有無(wú)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

26、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)：①焊縫根部應(yīng)焊透； ②焊縫和HAZ不得有裂紋、未熔合； ③兩焊腳之差不大于3mm。,,三、型式試件 1、適用對(duì)象：當(dāng)焊件的T型接頭和角接接頭的截面要求全焊透時(shí)，要求在用對(duì)接焊縫試件的同時(shí)，補(bǔ)加型式試件。 2、試件制備：有兩種，板材型式 試件和管-板型式

27、 試件，如右圖所示，均應(yīng)開(kāi)坡口： 3、試驗(yàn)內(nèi)容和試驗(yàn)方法 （1）外觀檢查； （2）宏觀金相檢查； 此兩項(xiàng)的試驗(yàn)?zāi)康暮驮囼?yàn)方法均與角焊縫試件相同。不同處在于宏觀金相檢驗(yàn)的合格指標(biāo)要求：①接頭焊縫根部應(yīng)全焊透； ②焊縫和HAZ不得有裂紋、未熔合。,第五節(jié) 焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)工程應(yīng)用實(shí)