关于焊接工艺评定若干问题的探讨

摘要:基于在焊接工艺评定过程中出现的过程混乱、评定试件形式过多及评定项目重复、覆盖不全等问题,根据有关标准和焊接实践,本文从评定流程、评定规则、评定项目、焊后消除应力热处理的保温温度时间及冲击试验温度方面进行了分析和探讨,为压力容器制造单位的焊接工艺人员在进行焊接工艺评定时提供参考。

Abstract: Based on the chaos in welding procedure qualification process ,too many forms of assessment and evaluation of specimen duplication of projects,incomplete covering issues ,in accordance with relevant standards and welding practices,the paper analyzed and discussed evaluation process,evaluation rules,assessment of the project,the insulation stress after welding,relief heat treatment time and blow-test temperature,which provided reference forpressure vessel manufacturing units welding staffs carry outwelding process of welding .

关键词:压力容器;焊接工艺;焊接工艺评定

Key words: pressure vessel;welding process;welding procedure qualification

中图分类号:G40 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)30-0241-02

0引言

焊接工艺是保证焊接质量的重要措施,能否保证压力容器焊接接头的使用性能,焊前需要在试件上进行验证,对焊接工艺进行评定。焊接工艺评定(下简称焊评)为制定正式的焊接工艺规程或焊接工艺卡提供可靠的技术依据。在规程[1]及标准[2]中均提出压力容器产品在施焊前,需进行焊评。因此,焊评不得任意编造、弄虚作假,焊评过程必须严谨,不得混乱。有些压力容器制造单位由于焊接工艺人员对焊评流程不够熟悉,对工艺评定标准[3]理解不透彻,造成焊评数据丢失或不准确,以至焊评报告内容不全面完整,结论不准确可靠。,相反会出现焊评过多、过细或重复等现象,造成经济浪费。

本文就满足A2级压力容器制造的焊评基本覆盖范围和工作实践,结合对标准[3]的理解,对焊评过程中的若干问题进行探讨和建议。

1钢制压力容器焊评的若干问题

1.1 焊评流程

标准[3]中提到的焊评一般过程是:拟定焊接工艺指导书、施焊试件和制取试样、检验试件和试样、测定焊接接头是否具有所要求的使用性能、提出焊接工艺评定报告对拟定的焊接工艺指导书进行评定。该过程的描述过于简化,中间缺少像施焊记录、焊后热处理等具体的实施细节,往往会给焊评人员造成无法操作、整个焊评过程混乱等现象,难以指导焊评工作的实施。并且出现的“焊接工艺指导书”与“焊接工艺规程”易混淆。

根据标准[3],结合规则[4]附录C中制定和评定WPS的流程图,焊评实施可按下流程进行:

编制焊接工艺预规程(PWPS)编制焊评方案绘制焊评试样取样图焊接试件下料、加工、装配指定施焊焊工焊前预热(必要时)施焊试件记录施焊参数焊接检验(外观及无损)焊后热处理(必要时)试样取样试样的力学性能及弯曲性能检验对焊接工艺预规程(PWPS)进行评定出具焊评报告(PQR),焊评合格时编制焊接工艺规程(WPS),不合格时,则修订焊接工艺预规程(PWPS)重新评定。

1.2 对接焊缝、角焊缝焊评规则

在标准[1]及标准[2]中均要求受压元件焊缝、与受压元件相焊的焊缝应作焊评。其实压力容器焊缝按其受力性质分为受压焊缝和受力焊缝,受压焊缝也是一种受力焊缝,只是因承受压力而带来的力作用的焊缝,而受力焊缝则是承受非压力而产生力作用的焊缝,如焊在容器壁上的吊耳、支腿等焊缝。标准[3]规定:对接焊缝试件评定合格的焊接工艺亦适用于角焊缝,评定非受压角焊缝焊接工艺时,可仅采用角焊缝试件。该规定已明确指出对接焊缝试件评定合格的焊接工艺不仅适用于受压焊缝,同时也适用于受力焊缝(包括对接焊缝和角焊缝)。因此,我们在选择焊评试件时,采用对接焊缝试件即可。

对接焊缝试件分为板材对接焊缝试件和管材对接焊缝试件,由于管材受壁厚、材质以及使用数量等因素影响,在选择焊评试件形式过程中,尽量采用板材对接焊缝试件,避免试件结构形式多样化,给焊评工作增加难度。

图1为板材对接焊缝试件的结构形式。

1.3 焊评项目

基于各种产品的技术条件要求不同,焊评是具有针对性的,很多压力容器制造单位焊评项目虽多,却覆盖不了产品,并且焊评覆盖范围的重叠,造成不必要的经济浪费。

为了达到减少焊评数量降低成本目的,压力容器制造单位应对焊评项目进行优化整合。根据标准[1-3]、标准[3]和资料[5],按照常用钢材组别、焊接方法,列出了封头外购钢制压力容器典型焊评项目一览表,对焊评项目进行了优化整合,见表1。

通过表1,对于从事Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅰ、Ⅶ-Ⅰ组母材,采用焊条电弧焊、埋弧焊和钨极气体保护焊的封头外购压力容器制造企业,按照法规、标准,需拥有40个焊评项目。

1.4 焊后消除应力热处理的保温温度及时间

很多焊评因热处理保温时间覆盖不上,而要另做一个保温时间更长的焊评。如焊评试件较薄时,低于下转变温度焊后热处理保温时间较短,这类试件,尤其是小于或等于6mm的试件的焊评主要应用于覆盖压力容器接管与壳体角接头的组合焊缝,而该组合焊缝是按较厚的壳体焊缝进行保温时间较长的下转变温度热处理的;当焊评试件较厚时,低于下转变温度焊后热处理保温时间较长,若有中间热处理和焊缝多次返修,热处理累计保温时间还会更长。

充分考虑以上因素,在拟定焊接预规程时,应选取可能遇到的较长保温时间,避免因热处理保温时间覆盖不上,另做一个保温时间更长的焊评。根据规程[6],表2列出了厚度≤50mm的部分常用钢材消除焊接应力热处理(SR)的保温温度及时间。

1.5 冲击试验温度

除上述问题外,很多压力容器制造单位对焊评试样冲击试验温度概念模糊,无法对其进行确定,其实,冲击试验分为室温冲击试验和低温冲击试验。按照标准[1]和标准[2]规定,冲击试验温度低于0℃冲击试验称做低温冲击试验,高于0℃冲击试验称做室温冲击试验。

室温冲击试验温度为0～35℃,在0℃做冲击试验亦可以。GB/T229《金属夏比缺口冲击试验方法》[7]规定:室温冲击试验应在10～35℃进行,对实验温度要求严格的实验应在20±2℃进行。

设计温度低于0℃高于-20℃低温冲击试验温度设计温度。

设计温度低于-20℃低温冲击试验温度按GB150附录C确定。

2结束语

本文虽然分析了钢制压力容器焊评过程常见问题,提出了解决方案,但压力容器焊评标准的专业性和实践性都非常强,真正认识和理解焊评绝非易事,需认真学习相关专业知识和进行焊评实践,只有对评定各环节所积累的数据和资料进行认真分析、归纳和总结,才能避免焊评报告内容不全面完整,结论不准确可靠,焊评过多、过细、重复等问题,提高焊评质量。压力容器制造企业应根据本单位实际生产情况,作出合理的焊评,同时,应关注各相关标准的更新内容,确保焊评的有效性、适宜性。

参考文献:

[1]TSG R0004-2009 固定式压力容器安全技术监察规程[S].

[2]GB150-1998 钢制压力容器[S].

[3]JB4708-2000 钢制压力容器焊接工艺评定[S].

[4]GB/T19866-2005 焊接工艺规程及评定的一般原则[S].

[5]中国化工装备协会.压力容器制造单位质量保证人员培训考核教材(2008版)[Z].2008:104-116.

[6]JB4709-2007 压力容器焊接规程[S].

[7]GB/T229-2007 金属夏比缺口冲击试验方法[S].