焊接工藝評(píng)定1

1、如何做好焊接工藝評(píng)定25焊接材料（1）焊條、焊絲、焊劑等焊接材料，隨著焊接過(guò)程的進(jìn)行要熔化，并以填充金屬形式熔入焊縫金屬中，是焊縫金屬的主要組成部分，選定和改變它們對(duì)焊接接頭的焊縫金屬性能有極大影響，但是它們品種繁多，給“評(píng)定”帶來(lái)很大困難。為減少評(píng)定數(shù)量，合理進(jìn)行“評(píng)定”，因此，焊接材料的選擇與鋼材的選用原則一樣，按類級(jí)別劃分，（規(guī)程有表可查）以利于“評(píng)定”工作進(jìn)行。（2）對(duì)于國(guó)外的焊條、焊絲和焊劑，可在應(yīng)用前查詢有關(guān)資料或經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，確認(rèn)符合要求后方可使用。其化學(xué)成分、力學(xué)性能與國(guó)內(nèi)焊材表中某種相近。可劃入相應(yīng)類級(jí)別中，與國(guó)內(nèi)焊材等同對(duì)待。未列入焊材表中的焊條、焊絲和焊劑，如化學(xué)成份、力學(xué)

2、性能、工藝特性與表中某種相近，可劃入相應(yīng)類級(jí)中，可以應(yīng)用。不能劃入者，應(yīng)另行“評(píng)定”。（3）各類別的焊條、焊絲應(yīng)分別評(píng)定。同類別而不同級(jí)別者，高級(jí)別的評(píng)定可適用于低級(jí)別；在同級(jí)別焊條中，經(jīng)酸性焊條評(píng)定者，可免做堿性焊條評(píng)定。（4）填充金屬由實(shí)芯焊絲改變?yōu)樗幮竞附z，或反之。（5）改變可燃?xì)怏w或保護(hù)氣體種類，取消背面保護(hù)氣體。（6）異種鋼焊接的材料選擇應(yīng)該遵照DL/T752的規(guī)定原則 。（7）對(duì)于國(guó)外材料，尤其是高合金鋼用焊接材料，應(yīng)該充分掌握該材料的基本性能，一些重要的與產(chǎn)品使用性能直接相關(guān)的指標(biāo)應(yīng)該通過(guò)試驗(yàn)取得驗(yàn)證后才能使用。6管子試件直徑一般規(guī)程中對(duì)管子直徑的“評(píng)定”沒(méi)有嚴(yán)格規(guī)定，電力工業(yè)中

3、因各種管子規(guī)格繁多，考慮到工藝上差異較大故作出如下規(guī)定：   （1）當(dāng)“評(píng)定”試件管子外徑Do60mm、采用氬弧焊焊接方法時(shí)，其工藝適用于焊件管子的外徑不規(guī)定。2）其它管徑的“評(píng)定”，適用于焊件管子外徑的范圍為：下限0.5D0，上限不規(guī)定。7試件的焊接位置電力工業(yè)針對(duì)行業(yè)特點(diǎn)，對(duì)“評(píng)定”的焊接位置和適用范圍做了專門規(guī)定，(見(jiàn)規(guī)程上表)有如下情況時(shí)，還應(yīng)遵循下列規(guī)定：（1）在立焊位中，當(dāng)根層焊道從上向焊改為下向焊或反之，應(yīng)重新評(píng)定。（2）直徑由60mm管子的氣焊、鎢極氬弧焊，除對(duì)焊接工藝參數(shù)有特殊要求外，一般僅對(duì)水平管進(jìn)行“評(píng)定”，即可適用于焊件的所有焊接位置。（3

4、）管子全位置自動(dòng)焊時(shí)，必須采用管狀試件進(jìn)行“評(píng)定”，不可用板狀試件“評(píng)定”替代。8預(yù)熱與層間溫度評(píng)定試件預(yù)熱溫度超過(guò)擬訂的參數(shù)時(shí)，應(yīng)該重新評(píng)定：（1）評(píng)定試件預(yù)熱溫度降低超過(guò)50；（2）有沖擊韌性要求的焊件，層間溫度提高超過(guò)50。9焊后熱處理（1）中間需要進(jìn)行檢驗(yàn)和不能一次將試件焊完，要進(jìn)行后熱處理。（2）焊后熱處理和焊接操作完成間隔一定時(shí)間再焊后熱處理的間隔時(shí)間應(yīng)嚴(yán)格按照各類鋼材的熱處理規(guī)范要求進(jìn)行并符合DL/T 819 和DL/T 868的規(guī)定。如P91馬氏體鋼要求焊接工作完成后，待焊縫冷卻至100后奧氏體全部轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體再升溫進(jìn)行焊后熱處理。10焊接規(guī)范參數(shù)和操作技術(shù)當(dāng)焊接規(guī)范參數(shù)和操作

5、技術(shù)出現(xiàn)變化時(shí)，應(yīng)按其參數(shù)類型重新評(píng)定或變更工藝指導(dǎo)書。（1）氣焊時(shí)，火焰性質(zhì)的改變；（2）自動(dòng)焊時(shí)，改變導(dǎo)電咀到工件間的距離；（3）焊接速度變化范圍比評(píng)定值大10%；（4）從單面焊改變?yōu)殡p面焊；（5）從手工焊改為自動(dòng)焊；（6）多道焊改變?yōu)閱蔚篮福鹊??？梢愿鶕?jù)以上幾個(gè)方面要求或其它特殊條件綜合考慮來(lái)如何確定焊接工藝評(píng)定的項(xiàng)目。二、編制焊接工藝評(píng)定方案以低合金耐熱鋼10CrMo910 273×28和 高合金耐熱鋼P(yáng)91 325×30鋼為例介紹編制工藝評(píng)定方案的方法。（1）編制工藝評(píng)定方案的基礎(chǔ)要求1）      &

6、#160;     復(fù)核焊條、鋼材材質(zhì)單復(fù)核焊條、鋼材材質(zhì)單，其技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，必要時(shí)進(jìn)行化學(xué)成分、機(jī)械性能復(fù)驗(yàn)。2）判斷鋼材焊接性低合金耐熱鋼10CrMo910 273×28的焊接性可以采用斜Y型焊接冷裂紋試驗(yàn)方法直接判斷鋼材焊接性，也可采用國(guó)際焊接協(xié)會(huì)推薦的碳當(dāng)量公式間接判斷鋼材焊接性。在有可靠的鋼材焊接性評(píng)價(jià)資料的基礎(chǔ)上，確認(rèn)該鋼材的焊接性能，以便確定焊接時(shí)的其他工藝參數(shù)和預(yù)熱、熱處理規(guī)范。國(guó)際焊接協(xié)會(huì)推薦的碳當(dāng)量公式為：Cqe=C+Mn/6+Si/6+Cr/5+Mo/5+V/5+Ni/15+Cu/15用碳當(dāng)量公式來(lái)計(jì)算時(shí)，

7、應(yīng)以當(dāng)次爐批號(hào)的材質(zhì)單的化學(xué)成分來(lái)計(jì)算。P91高合金鋼采用插銷冷裂紋試驗(yàn)和斜Y型焊接冷裂紋試驗(yàn)判斷鋼材焊接性，確定焊接時(shí)的其他工藝參數(shù)。其碳當(dāng)量公式不適合P91高合金耐熱鋼判斷鋼材的焊接性。3）了解鋼材焊接特點(diǎn)了解鋼材焊接特點(diǎn)，焊接時(shí)針對(duì)鋼材焊接特點(diǎn)來(lái)確定工藝要求。低合金耐熱鋼10CrMo910的焊接特點(diǎn)是：具有一定的淬硬傾向容易產(chǎn)生焊接冷裂紋。高合金鋼P(yáng)91焊接特點(diǎn)是：容易產(chǎn)生焊接冷裂紋、焊縫韌性低、熱影響區(qū)軟化及型裂紋。（2）工藝條件的確定1）選擇焊接材料和確定焊接方法。低合金耐熱鋼10CrMo910一般焊絲選擇TIG-R40 ，焊條選擇 E6015-B3 ；焊接方法選擇氬弧焊打底其余焊條

8、電弧焊。高合金鋼P(yáng)91焊絲、焊條有很多國(guó)家生產(chǎn)，通過(guò)生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用采用德國(guó)的蒂森焊絲、焊條效果很好；焊接方法選擇氬弧焊打底其余焊條電弧焊。2）設(shè)計(jì)接頭型式、坡口尺寸。接頭型式和坡口尺寸的設(shè)計(jì)原則是：在保證融合良好的情況下，填充金屬越少越好。一般采用雙V型或綜合型。3）確定焊接線能量和其它焊接參數(shù)。焊接線能量：由焊接能源輸入給單位長(zhǎng)度焊縫上熱能稱為焊接線能量。主要參數(shù)有：焊接電壓U；焊接電流I和焊接速度V。焊接線能量與焊接方法有關(guān)，焊接方法不同焊接線能量大小不同，氬弧焊小，次之焊條電弧焊，埋弧焊最大。焊接線能量影響焊接頭的沖擊韌性。在工藝評(píng)定中如何確定焊接線能量，我們可以根據(jù)焊接CCT曲線合理都推

9、斷出最佳焊接線能量也就是最佳的焊接工藝參數(shù)，通過(guò)CCT曲線選擇合適的t8/5，如果提高焊接熱輸入量，加大焊接線能量，延長(zhǎng)t8/5的冷卻時(shí)間可以提高接頭的抗冷裂性，但對(duì)于某些合金鋼，過(guò)高的熱輸入量可明顯降低接頭的沖擊韌性、強(qiáng)度、硬度和蠕變強(qiáng)度。以10CrMo910鋼為例，根據(jù)其化學(xué)成分可以估算出其碳當(dāng)量，焊接性較差，在一定的應(yīng)力下容易產(chǎn)生冷裂紋。 對(duì)10CrMo910鋼我們希望得到的組織為貝氏體加少量馬氏體。在10CrMo910鋼CCT曲線上可以看到，符合這一條件的冷卻曲線在第5條到第7條之間，相應(yīng)的在20秒到109秒之間，此時(shí)出現(xiàn)的貝氏體含量10%到98%，其余為馬氏體組織。冷卻速度

10、過(guò)快， t8/5時(shí)間過(guò)短，容易形成過(guò)多的馬氏體組織，應(yīng)力大，容易產(chǎn)生焊接裂紋；其熱影響區(qū)硬度值在此區(qū)間內(nèi)為380HV420HV.金相組織比較均勻細(xì)小，綜合性能較好，則我們可以根據(jù)相關(guān)的線算圖上求得Emax=46KJ/cm, Emin=14KJ/cm。    根據(jù)實(shí)際焊接情況：水平固定焊接選用E=33KJ/cm垂直固定焊接選用E=22KJ/cm。評(píng)定時(shí)，水平固定焊接選用Emax=38KJ/cm, Emin=30KJ/cm    垂直固定焊接選用Emax=25KJ/cm, Emin=20KJ/cm在評(píng)定時(shí)，Emax和E

11、min合格，在這個(gè)范圍之內(nèi)就合格。根據(jù)E=IU/V公式，再計(jì)算焊接速度， V=IU/E   U：焊接電壓I：焊接電流  保證焊接質(zhì)量金屬融化（根據(jù)焊條直徑選擇）  我們能計(jì)算出最慢的速度和最快的速度。V：焊接速度等于焊接長(zhǎng)度/焊接時(shí)間，它是控制焊接線能量關(guān)鍵指標(biāo)，用焊接的長(zhǎng)度長(zhǎng)短來(lái)控制焊接每一層的焊縫厚度，焊接長(zhǎng)度愈短，焊縫愈厚，焊接線能量就大。反之，焊接長(zhǎng)度愈長(zhǎng)，焊縫愈薄，焊接線能量就小。所以，用焊接速度焊接長(zhǎng)度焊縫厚度來(lái)控制焊接線能量具有可操作性，要求每位焊接工程師在進(jìn)行焊接工藝評(píng)定方案時(shí)，給出焊接每一層或每一道的焊縫厚度，新的焊接工藝規(guī)程

12、在工藝參數(shù)上就是這樣規(guī)定的， P91等高合金鋼更要嚴(yán)加控制焊接線能量，沒(méi)有10CrMo910鋼工藝規(guī)范范圍，必須采用小焊接線能量才能保證沖擊韌性。4）確定焊接規(guī)范參數(shù)：焊道和焊層的確定。 10CrMo910鋼壁厚28mm，大約要焊接78層左右，對(duì)于P91鋼大約焊接9層。焊接電流、焊接電壓確定。焊接電流大小保證熔合良好，不產(chǎn)生未焊透，未熔合，夾渣等缺陷。焊接速度即單層焊道厚度的確定。焊接工程師最后給到焊工應(yīng)該是給到一根焊條焊接的長(zhǎng)度，做試驗(yàn)來(lái)確定。一根焊條焊接的長(zhǎng)，線能量就小，一根焊條焊接的短，線能量就大。5）確定焊接位置。板可以代替管，管可以代替板。6）確定焊接過(guò)程保護(hù)方式。 10C

13、rMo910鋼不用內(nèi)壁充氬。7）操作技術(shù)施焊過(guò)程的要求。8）預(yù)熱、層間溫度、后熱和焊后熱處理規(guī)范及要求。預(yù)熱溫度的確定可以根據(jù)：被焊鋼材的含碳量和合金含量焊件的結(jié)構(gòu)形狀和接頭的拘束度焊接材料的擴(kuò)散氫含量焊件和周圍的環(huán)境溫度其中理論公式有日本有伊藤公式，它與碳當(dāng)量、擴(kuò)散氫含量和壁厚有關(guān)。Pw=Pcm+H/60+/600Pcm=C+Mn/20+Si/30+Cr/20+Mo/15+V/10+Cu/20+5B   (%)H：擴(kuò)散氫含量，低氫型焊條大約3ml/100g：壁厚層間溫度不應(yīng)高出預(yù)熱溫度。層間溫度直接影響沖擊韌性。焊后熱處理規(guī)范也可以參照廠家提供的資料和規(guī)程規(guī)定。P91鋼焊

14、接完成后，要進(jìn)行后熱處理。通常焊接低合金熱強(qiáng)鋼充分注意了預(yù)熱溫度和層間溫度不得低于工藝評(píng)定規(guī)定的溫度，但對(duì)其上限一般未予充分的注意和限制，認(rèn)為預(yù)熱溫度和層間溫度高一些對(duì)防止裂紋會(huì)更安全些。但是，預(yù)熱溫度和層間溫度高增加了1100度粗晶區(qū)的停留時(shí)間，降低接頭的沖擊韌性。對(duì)于P91這類新型熱強(qiáng)鋼來(lái)說(shuō)應(yīng)必須嚴(yán)格限制其預(yù)熱溫度和層間溫度不能超過(guò)工藝評(píng)定規(guī)定的溫度，過(guò)高的預(yù)熱溫度和層間溫度不僅對(duì)防止裂紋來(lái)說(shuō)沒(méi)有必要，反而有可能使焊縫韌性和接頭蠕變強(qiáng)度達(dá)不到要求。這就需要我們焊接工程技術(shù)人員制定焊接工藝評(píng)定方案時(shí)要充分注意到與以往常規(guī)不相同的這一點(diǎn)。（3）試件的檢驗(yàn)項(xiàng)目要求以任務(wù)書的評(píng)定目的為準(zhǔn)，以使用條

15、件應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定檢驗(yàn)項(xiàng)目，一般均強(qiáng)調(diào)進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。電力工業(yè)針對(duì)發(fā)電設(shè)備的工況條件對(duì)檢驗(yàn)項(xiàng)目做出了具體規(guī)定。 （4）資質(zhì)參與編制、審核和批準(zhǔn)工藝方案的人員資質(zhì)條件，必須與規(guī)程規(guī)定相符。三、焊制試件和試件檢驗(yàn)（1）焊制試件必須在有效的監(jiān)督下，嚴(yán)格按工藝評(píng)定方案的要求及規(guī)定進(jìn)行。（2）施焊過(guò)程中對(duì)每一步驟都應(yīng)有專人認(rèn)真記錄，應(yīng)配備能保存記錄數(shù)據(jù)的參數(shù)記錄儀記錄，記錄要妥善保存，以備審定。（3）檢驗(yàn)項(xiàng)目必須齊全，按有關(guān)規(guī)程要求進(jìn)行。主要檢驗(yàn)項(xiàng)目有：1）焊縫外觀檢查焊縫金屬的余高不應(yīng)低于母材，咬邊的深度和長(zhǎng)度不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，焊縫表面沒(méi)有裂紋、未熔合、夾渣、弧坑和氣孔。2）焊縫的無(wú)損探傷檢查

16、：管狀試件的射線探傷按DL/T821的規(guī)定進(jìn)行，焊縫質(zhì)量不低于級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)損探傷檢驗(yàn)與焊接接頭力學(xué)性能是沒(méi)有關(guān)聯(lián)的，但“評(píng)定”中對(duì)焊接缺陷狀況的了解卻很必要，同時(shí)也考慮到在切取試片時(shí)應(yīng)予避開(kāi)，為此列入檢驗(yàn)項(xiàng)目中是應(yīng)該的。而斷口檢查主要目的是檢查焊縫金屬斷面宏觀焊接缺陷，屬于焊工操作技能測(cè)定范圍，不能直接用于測(cè)定力學(xué)性能，故取消。3）拉伸試驗(yàn) （尺寸試樣）試樣的余高以機(jī)械方法去除，與母材平齊。試件的厚度：厚度小于30mm時(shí)可用全厚度試件，厚度大于30mm時(shí)可加工成兩片或多片試樣。每個(gè)試樣的抗拉強(qiáng)度不低于母材的下限。異種鋼試樣的抗拉強(qiáng)度不低于較低一側(cè)母材下限。兩片或多片試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，每組試樣的平

17、均值不超過(guò)母材規(guī)定值的下限。4）彎曲試驗(yàn)彎曲試樣可分為橫向面彎（背），縱向面彎（背），橫向側(cè)彎。T小于10時(shí)， T=t；T大于t時(shí)， t10。試樣的寬度：40、20、10（單位：mm）。試樣的余高以機(jī)械方法去除，保持母材原始表面，咬邊和焊根缺口不允許去除。橫向側(cè)彎表面存在缺陷應(yīng)以較嚴(yán)重一測(cè)為拉伸面。影響彎曲試驗(yàn)的三個(gè)主要因素是：試樣的寬與厚之比、彎曲角度和彎軸直徑。SD340-89規(guī)程的彎曲試驗(yàn)方法和相關(guān)的規(guī)定未與材料本身延伸率相對(duì)應(yīng)，因此，試樣彎曲外表面伸長(zhǎng)程度對(duì)部分鋼材已超過(guò)了伸長(zhǎng)率規(guī)定的下限值，故不盡合理。為使彎曲試驗(yàn)對(duì)塑性測(cè)定更趨于合理，新規(guī)程做了如下規(guī)定：彎曲試驗(yàn)方法按GBT232金

18、屬?gòu)澢囼?yàn)方法進(jìn)行。彎曲試驗(yàn)條件規(guī)定為：試樣厚度10，彎軸直徑(D)4t。支座間距(Lmm)6t+3，彎曲角度180度。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件規(guī)定延伸率下限值小于20%的鋼材，若彎曲試驗(yàn)不合格，而實(shí)測(cè)值延伸率<20，則允許加大彎軸直徑進(jìn)行試驗(yàn)，彎曲到規(guī)定角度后，每片試樣的拉伸面上，在焊縫和熱影響區(qū)內(nèi)任何方向上都不得有長(zhǎng)度超過(guò)3mm的開(kāi)裂缺陷，棱角上的裂紋除外，但由于夾渣缺陷所造成的開(kāi)裂應(yīng)計(jì)入。5）沖擊試驗(yàn)對(duì)承壓、承重部件只要具備做沖擊試樣條件者，均應(yīng)進(jìn)行沖試驗(yàn)，因此，當(dāng)滿足下列條件時(shí)要做：當(dāng)焊件厚度如不足取樣(5×10×55mm)時(shí)，則可不做。當(dāng)焊件厚度16mm時(shí)，需做沖

19、擊試驗(yàn)， 10×10×55mm.評(píng)定合格標(biāo)準(zhǔn)：三個(gè)試樣平均值不應(yīng)低于相關(guān)技術(shù)文件規(guī)定的下限，其中一個(gè)不得低于規(guī)定值的70。6）金相檢驗(yàn)管板角接，同一切口不得有兩個(gè)檢驗(yàn)面。7）硬度試驗(yàn)焊縫和熱影響區(qū)的 硬度不應(yīng)低于硬度值的90，不超過(guò)母材布氏硬度加100HB，且不超過(guò)下列規(guī)定：合金總含量小于3時(shí)，硬度小于等于270HB合金總含量等于310時(shí)，硬度小于等于300HB合金總含量大于10時(shí)，    硬度小于等于350HBP91鋼220240為最佳（4）以上試樣的制備、切取和評(píng)定按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。（5）檢驗(yàn)后必須由具備相應(yīng)資質(zhì)條件的人員出具正式報(bào)告。（6）

20、檢驗(yàn)程序和要求必須符合規(guī)程規(guī)定。四、編制焊接工藝評(píng)定報(bào)告焊接工藝評(píng)定報(bào)告是其企業(yè)技術(shù)儲(chǔ)備的重要資料。這些技術(shù)儲(chǔ)備重要資料要以技術(shù)檔案資料方式保存在企業(yè)的檔案之內(nèi)。當(dāng)單位預(yù)計(jì)或遇到需要完成的焊接工程時(shí)，應(yīng)該首先從自己的技術(shù)檔案查詢。如果沒(méi)有這一工程任務(wù)所必須具備的焊接工藝評(píng)定文件，或雖然有近似的焊接工藝評(píng)定文件，然而根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)其適用范圍與將面臨的焊接工程不符合/或不可覆蓋，單位應(yīng)該安排進(jìn)行焊接工藝評(píng)定工作。 焊接工藝評(píng)定報(bào)告是工藝評(píng)定最后的成果，是評(píng)定全過(guò)程的總結(jié)，是焊接技術(shù)文件的重要組成部分，是指導(dǎo)焊接工作的基本文件。根據(jù)試件焊制時(shí)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)和檢驗(yàn)的各項(xiàng)原始報(bào)告和記錄，由負(fù)責(zé)評(píng)定工作的焊接工程師做出綜合評(píng)定結(jié)論并填寫焊接工藝評(píng)定報(bào)告。焊接工藝評(píng)定報(bào)告必須以認(rèn)真、嚴(yán)肅的態(tài)度進(jìn)行編制，內(nèi)容應(yīng)全面和完整，結(jié)論應(yīng)準(zhǔn)確、可靠，不得任意編造、弄虛作假，綜合評(píng)定結(jié)論是工藝評(píng)定過(guò)程所取得的各項(xiàng)數(shù)據(jù)的匯總和對(duì)評(píng)定的總體評(píng)價(jià)以及指導(dǎo)焊接工作的依據(jù)，因此，編寫綜合評(píng)定結(jié)論時(shí)，必須通過(guò)對(duì)評(píng)定各環(huán)節(jié)所積累的數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行認(rèn)真分析、歸納和總結(jié)，提出滿足使用條件要求的各項(xiàng)工藝數(shù)據(jù)和相應(yīng)條件。完成評(píng)定后資料應(yīng)匯總，評(píng)定資料應(yīng)建檔保存。  焊接工藝評(píng)定審查報(bào)告焊接工藝評(píng)定報(bào)告編制之后,應(yīng)進(jìn)行審核,除自己初審之外還應(yīng)