對(duì)_承壓設(shè)備產(chǎn)品焊接試件的力學(xué)性能檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)_的思考

1、 標(biāo) 準(zhǔn) 規(guī) 范 對(duì) “承壓設(shè)備產(chǎn)品焊接試件的力學(xué)性能檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)” 的思考卜華全1 ,戈兆文1 ,吳國(guó)強(qiáng)2(11 合肥通用機(jī)械研究院 ,安徽 合肥 230031 ;21 永勝機(jī)械工業(yè)(昆山) 有限公司 ,江蘇 昆山 215321)摘 要 :承壓設(shè)備包括鋼制及有色金屬類鍋爐、 壓力容器、 氣瓶壓力管道 ,關(guān)于承壓設(shè)備產(chǎn)品焊接試件的力學(xué)性能檢驗(yàn) ,相關(guān)的各種標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中各有不同的規(guī)定 ,本文對(duì)其中涉及到的一些規(guī)定和

2、術(shù)語(yǔ)提出了一些觀點(diǎn) ,并對(duì)力學(xué)性能的檢驗(yàn)過程和合格判據(jù)中存在的問題進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞 :壓力容器 ;焊接接頭 ;力學(xué)性能中圖分類號(hào) :T Q05011 ;T- 65211 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :A 文章編號(hào) :1001 - 4837(2006) 07 - 0001 - 05Consideration of Standard on Mechanical Properties Testof Welding Coupon of Press

3、ured EquipmentBO Hua - quan1 , GE Zhao - w en1 ,WU Guo - qiang2(11Hefei G eneral Machinery Research Institute ,Hefei 230031 ,China ;21Y ongsheng Machinery Industry ( K un2shan) C o. ,Ltd. ,K unshan 215321 ,China)Abstract

4、 :The pressured equipment consist of boiler , pressure vessel , gas bottle , pressured pipe et al. T o testthe mechanical properties of welding coupon of these equipment , different standard have different definitions.Th

5、e author brought out some viewpoints on the stipulations and terms of these standards. The test process andcriterion of mechanical test were suggested.K ey words :pressure vessel ;welding joint ;mechanical test1 概述統(tǒng)一承壓

6、設(shè)備 (鍋爐、 壓力容器、 氣瓶和壓力管道) 產(chǎn)品焊接試件的力學(xué)性能檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) ,是國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局特種設(shè)備安全監(jiān)察局的重要技術(shù)管理決策 ,它對(duì)加強(qiáng)承壓設(shè)備的安全監(jiān)察、 提高承壓設(shè)備安全可靠性、 確保承壓設(shè)備的制造 (安裝) 焊接質(zhì)量將起到重要作用 ,全國(guó)鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)秘書處十分重視 ,積極組織了該標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。以前 ,各類承壓設(shè)備行業(yè)都規(guī)定了各自的產(chǎn)品焊接試件的力學(xué)性能檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) ,如 :(1) 《蒸汽鍋爐安全技術(shù)

7、監(jiān)察規(guī)程》 第五章規(guī)定了 “為檢驗(yàn)產(chǎn)品焊接接頭的力學(xué)性能應(yīng)焊制產(chǎn)品檢查試件(板狀試件稱為檢查試板) ” ,檢查試件類型包括縱焊縫檢查試件、 環(huán)焊縫檢查試件、 管道的模擬檢查試件、 管道上直接切取檢查試件。并且規(guī)定了檢查試件(板狀、 管狀) 的數(shù)量、 尺寸、 力學(xué)性能檢驗(yàn)類別、 試樣數(shù)量、 試驗(yàn)方法與合格指標(biāo)。(2) 《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》 規(guī)定 : “為檢驗(yàn)產(chǎn)品焊接接頭和其它受壓元件的力學(xué)性能和彎曲性能 ,應(yīng)制作縱焊縫產(chǎn)品焊接試板

8、 ,采用新材料、 新焊接工藝制造鍛焊壓力容器產(chǎn)品時(shí) ,應(yīng)制作模擬環(huán)焊縫的焊接試板” 。 “鋼制壓力容器產(chǎn)品焊接試板尺· 1 ·© 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net經(jīng)常在圖樣上看到產(chǎn)品焊接試件中要增加步冷試驗(yàn)來(lái)測(cè)定焊接接頭的回火脆化性

9、 ,但 《承壓設(shè)備產(chǎn)品焊接接頭的力學(xué)性能檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》 對(duì)步冷試驗(yàn)就不適用 ,設(shè)計(jì)人員還要規(guī)定出一整套的試驗(yàn)方法與合格指標(biāo)。(3) 產(chǎn)品焊接試件主要目的是檢驗(yàn)產(chǎn)品焊接工藝執(zhí)行過程中的正確性 ,當(dāng)規(guī)定 “板狀試件應(yīng)置于承壓設(shè)備元件縱向接頭的延長(zhǎng)部位 ,與所代表的承壓設(shè)備元件同時(shí)施焊” 時(shí) ,試件可以較好地代表產(chǎn)品的實(shí)際施焊工藝。除此之外 ,如球罐產(chǎn)品焊接試件、 管狀瓶體和環(huán)狀產(chǎn)品的焊接試件 ,就不能與產(chǎn)品同時(shí)施焊。如果在標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)調(diào) “焊接試件

10、的焊工 ,焊接設(shè)備和焊接工藝規(guī)程應(yīng)與所代表的承壓設(shè)備元件相同” ,更符合編制標(biāo)準(zhǔn)的目的 ,也有利于實(shí)施與檢查。其實(shí)這一條對(duì)于縱向接頭延長(zhǎng)部件的試件也是需要強(qiáng)調(diào)的 ,因此 ,在試件識(shí)別標(biāo)記中應(yīng)有 “焊接工藝規(guī)程編號(hào)” 的內(nèi)容。5 試件力學(xué)性能檢驗(yàn)的重點(diǎn)從承壓設(shè)備安全可靠性出發(fā) ,要求焊接接頭性能不低于母材 ,因此力學(xué)性能檢驗(yàn)的合格指標(biāo)基本上都與母材作比較 ,在取樣位置和試驗(yàn)方法上也必須充分考慮這些因素 ,與母體一致。(1) 試件力學(xué)性

11、能檢驗(yàn) ,實(shí)質(zhì)是檢驗(yàn)試件焊接接頭性能 ,焊接接頭包括焊縫區(qū)、 熔合區(qū)和熱影響區(qū)。在焊接接頭中以熱影響區(qū)最為復(fù)雜 ,可控制調(diào)整的焊接工藝因素少 ,性能也往往最低 ,是焊接接頭中的薄弱環(huán)節(jié) ,也是焊接試件檢驗(yàn)的重點(diǎn)。韌性指標(biāo)是焊接接頭的重要力學(xué)性能指標(biāo) ,而沖擊韌性試驗(yàn)是一種較敏感的試驗(yàn)方法 ,通過測(cè)定焊接接頭的沖擊韌性 ,可以判定焊接工藝變化 ,若在產(chǎn)品焊接試件中只強(qiáng)調(diào)低溫鋼熱影響區(qū)沖擊韌性試驗(yàn) ,不進(jìn)行強(qiáng)度鋼、 耐熱鋼、 管線鋼熱影響區(qū)

12、沖擊韌性試驗(yàn) ,失去了產(chǎn)品焊接試件原來(lái)的初衷 ,則大大降低了這類鋼制承壓設(shè)備的安全可靠性。微合金化控冷控軋鋼發(fā)展迅速 ,用于制造的承壓設(shè)備日益增多 ,長(zhǎng)輸管線用鋼大多為微合金化控冷控軋鋼 ,我國(guó)承壓設(shè)備行業(yè)用量最大的 60 kg 級(jí)高強(qiáng)度鋼也是微合金化鋼 ,微合金化控冷控軋鋼焊接性能最大的問題是過熱區(qū)晶粒粗大 ,沖擊韌性下降 ,如果在產(chǎn)品焊接焊接試件力學(xué)性能檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中不規(guī)定進(jìn)行熱影響區(qū)沖擊試驗(yàn) ,那么無(wú)法證明產(chǎn)品焊接接頭的韌性是否合格。

13、(2) 承壓設(shè)備設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中都普遍要求焊接接頭性能不低于母體。母材力學(xué)性能檢驗(yàn)是按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在特定的部位取樣 ,其試驗(yàn)結(jié)果才具有典型性、 穩(wěn)定性和公正性。我國(guó)壓力容器用鋼板力學(xué)性能檢驗(yàn)取樣部位規(guī)定如表 1 所示 ,鍋爐用鋼板標(biāo)準(zhǔn)中無(wú)類似規(guī)定。表 1 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于鋼板力學(xué)性能檢驗(yàn)試樣的種類及取樣規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)名稱 力學(xué)性能 試驗(yàn)種類 取樣位置G B 3531 — 1996 《低溫壓力容器用低合金鋼鋼 板》拉伸試樣 , 沖擊試樣厚度 >

14、 60 mm 鋼板 ,取自厚度 1/ 4 處G B 6654 — 1996 《壓力容器用鋼板》拉伸試樣 , 沖擊試樣厚度 > 60 mm 鋼板 ,取自厚度 1/ 4 處G B 19189 — 2003 《壓 力容器用調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼 板》拉伸試樣 , 沖擊試樣厚度 > 25 mm 鋼板 ,取自厚度 1/ 4 處因此我國(guó)承壓設(shè)備產(chǎn)品焊接試件力學(xué)性能檢驗(yàn)試樣 ,應(yīng)按照承壓設(shè)備用鋼板標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 ,在相同板厚位置取樣 ,這樣才有可對(duì)比性。

15、下述規(guī)定 : “試板厚度 > 60 mm 的高強(qiáng)度鋼和鉻鉬鋼 ,以及試板厚度> 40 mm 的低溫鋼 ,取兩組沖擊試樣 ,一組位于鋼板近表面 ,另一組位于鋼板厚度 1/ 4 處” ,沒有標(biāo)準(zhǔn)依據(jù) ,不符合中國(guó)實(shí)際。(3) 采用一種或多種焊接方法和工藝完成同一條焊縫的情況并不少見 ,厚壁容器中有 ,管道焊接時(shí)也不少。產(chǎn)品焊接試件的力學(xué)性能檢驗(yàn) ,也必須考慮到組合焊接情況。當(dāng)用組合焊接完成產(chǎn)品焊接試件時(shí) ,試件中和焊接方法及焊接

16、工藝所熔敷的焊縫金屬和形成的熱影響區(qū)都應(yīng)當(dāng)?shù)玫嚼煸囼?yàn)、 沖擊試驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)的檢驗(yàn)。6 力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果及評(píng)價(jià)611 拉伸試驗(yàn)拉伸試驗(yàn)的目的是測(cè)定產(chǎn)品焊接試件中焊接接頭的抗拉強(qiáng)度。拉伸試樣不僅有板狀 ,還應(yīng)有管狀。拉伸試樣設(shè)計(jì)成緊湊型 ,目的是強(qiáng)迫試樣在焊接接頭范圍內(nèi)斷裂 ,因?yàn)橐^察拉伸試樣斷裂位置、 了解斷口狀況和分析斷裂原因 ,試樣必須拉斷。全板厚的拉伸試樣和大板厚試件的多片試樣 ,每個(gè)(片) 試樣都應(yīng)進(jìn)行拉抻試驗(yàn)。每個(gè)(

17、片) 試樣拉伸試驗(yàn)結(jié)果都應(yīng)符合規(guī)定 ,不取平均值。由于在板厚方向上 ,軋制后組織致密程度不均勻 ,經(jīng)常是上下側(cè)組織致密 ,而中部疏松 ,造成在板厚中部取樣的拉· 3 ·第 23 卷第 7 期 壓 力 容 器 總第 164 期© 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publ