对“承压设备焊接工艺评定标准”的思考(二)

编者按:焊接工艺评定是控制构件焊接质量的重要环节之一,一直受到锅炉、压力容器、气瓶和压力管道等各承压设备行业的重视。全国锅炉压力容器标准化技术委员会根据特种设备安全监察局指示精神以及承压设备行业的需要,决定制订《承压设备焊接工艺评定标准》,以统一各承压设备行业中的类似标准。

JB4708—2000《压力容器焊接工艺评定》标准的主要起草人张建荣、戈兆文两位专家对《承压设备焊接工艺评定标准》进行了长期认真、仔细的思考,对新标准的理念、核心内容和关键章节都有新的见解与看法,应本刊编辑部约请总结成文刊载,与承压设备同行进行交流。

对“承压设备焊接工艺评定标准”的思考(二)

张建荣1,戈兆文2

(11国家质量监督检验检疫总局,北京　100088;21合肥通用机械研究院,安徽合肥　230031)

摘　要:对正在制订的《承压设备焊接工艺评定》标准中各重要观点与主要技术内容进行思考以及所总结的心得体会。主要内容有各类焊接工艺评定标准的目的、两个类型的焊接工艺评定,以及两类评定之间的区别与联系。本文还首次提出一些新思路、新观点,如母材、焊材分类细则以及标准以外材料分类要有分类报告佐证;通用的焊接工艺评定规定及使用方法;换热管与管板的焊接工艺评定是评定角焊缝厚度;气瓶焊接工艺评定是两个类型评定的结合,也可以分别评定。《承压设备焊接工艺评定》标准不仅适用于锅炉、压力容器(含气瓶),也适用于包括长输管道在内的压力管道。

关键词:承压设备;焊接工艺评定;标准

中图分类号:T Q051　　文献标识码:A　　文章编号:1001-4837(2006)02-0001-07

Thoughts on the Standard of Welding Procedure Q ualification

for Pressure Equipments(2)

ZHANG Jian-rong1,GE Zhao-w en2

(1.National Quality T echnology Supervising Station,Beijing100088,China;

2.Hefei G eneral Machinery Research Institute,Hefei230031,China)

Abstract:The im portant concepts and main content of the Standard of Welding Procedure Qualification for Pressure Equipments which is being w orked out at present were thought and s ome understandings were summa2 rized.The main content included the purpose of all kinds of welding procedure qualification standards,tw o types of welding procedure qualification,and the differences and similarities between the tw o types.S ome new ideas and views were proposed,such as regulation on general welding procedure qualification and its method of application,welding procedure qualification between heat exchange tube and tube sheet assessmented by the thickness of fillet weld,and s o on.Standard of Welding Procedure Qualification for Pressure Equipments is not only applied in boilers and pressure vessels,but als o in pressure piping including long distance pipeline.

K ey w ords:pressure equipment;welding procedure qualification;standard

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1

214　两类焊接工艺评定由表1可知各类焊接工艺评定的目的并不完全相同。按焊接工艺评定的目的,将表1中各类焊接工艺评定分为两种类型,见表2。

表2　两种不同类型的焊接工艺评定

类型

焊接工艺评定焊接工艺评定目的

第Ⅰ类型

JB4708—2000JB4734—2002JB4745—2002

《蒸汽锅炉安全技术监察规程》附录I

G B5100—1994D L/T 868—2004G B50236—1998SY /T 4103—1995SY /T 0452—2000

获得焊接接头力学性

能符合规定的焊接工艺指导书

第Ⅱ类型

JB4708—2000JB/T 4734—2002JB/T 4745—2002

型式试验件评定的目的是焊接接头全焊透

G B151—1999附录B H ≥114δ

G B5100—1994

焊缝外形、尺寸和内外缺陷符合规定《蒸汽锅炉安全技术监察规程》附录Ⅰ

角接接头全焊透

　　注:第Ⅱ类型焊接工艺评定是在获得焊接接头力学性能符合规

定的焊接工艺指导书基础上继续评定。目的是为了获得焊接接头的全焊透或“H ”值或焊缝外形及尺寸以及内外缺陷符合规定的焊接工艺规程。

　　从表2可以看出:

(1)第Ⅰ类型焊接工艺评定标准是基础性评定,目的是保证焊接接头力学性能符合规定,而第Ⅱ类型焊接工艺评定标准则是特定性评定,是在保证焊接接头力学性能基础上,通过评定焊接工艺规程,再保证某种特定焊接接头的外观或焊透或缺陷符合规定。

(2)第Ⅰ类型焊接工艺评定是通用性的,适用于所有承压设备对接焊缝和角焊缝所连接的焊接接头;而第Ⅱ类型焊接工艺评定则是专用性的,只适用于管与板(管)接头、换热管与管板接头、焊接气瓶等指定产品或指定接头。

(3)在实施焊接工艺评定时,对于第Ⅰ类型焊接工艺评定需得到评定合格的焊接工艺指导书,而对于第Ⅱ类型焊接工艺评定则是在获得评定合格的焊接工艺指导书后,再评定出合格的焊接工艺规程,如:换热管与管板的焊接工艺评定就应如此进行。因此,第Ⅰ类型评定是评定“重要因素”与“补加因素”,而第Ⅱ类型评定只是在“重要因素”及“补加因素”范围内评定“次要因素”。

(4)认清两种类型的焊接工艺评定的目的在于

分清两种类型评定规则,不要将第Ⅰ类型中的评定

规则强加于第Ⅱ类型评定,例如焊后热处理对第Ⅰ类型十分重要,但对于“焊透”、“H ”尺寸等,焊后热处理则不用考虑。分清两类评定的作用是减少焊接工艺评定数量,如气瓶焊接工艺评定经第Ⅰ类型评定后,如果改变焊接电源(但线能量不增加)、焊接生产线(但焊接工艺参数不变)则只要进行第Ⅱ类焊接工艺评定,施焊试件后进行焊缝外观(外形与尺寸)和内外缺陷检验,不必进行焊接接头力学性能检验。为方便起见,将第Ⅰ类型焊接工艺评定,称之为“焊接工艺评定”;而将第Ⅱ类型焊接工艺评定,称之为“焊接工艺附加评定”。215　焊接工艺评定的基础是金属材料的焊接性能

要进行焊接工艺评定,首先要拟定焊接工艺指导书,由具有一定专业知识和相当生产实践经验的焊接技术人员依据所掌握材料的焊接性能,结合产品设计要求与制造厂焊接工艺,拟定出供评定使用的焊接工艺指导书,材料的焊接性能试验不解决当焊接工艺发生变更后,焊接接头性能是否符合规定要求这个问题。材料焊接性能试验与焊接工艺评定不能互相代替。

金属材料的焊接性能是焊接工艺评定的基础,监督检查制造厂的焊接工艺评定,不如检查制造厂对材料的焊接性能的掌握程度。对于新材料(包括焊接材料),国外材料(包括焊接材料)只要是焊接工艺评定标准中没有指明的材料,要想进行焊接工艺评定分类,也必需掌握材料(包括焊接材料)的焊接性能。检查掌握材料焊接性能程度的最好方法是审阅所提交材料焊接性能报告,从焊接性能试验范围、国内外数据对比、相类似材料的试验结果及结论可靠性进行综合分析。216　焊接工艺评定规则和焊接工艺规程

焊接工艺评定规则是焊接工艺评定标准中的主要内容。为了减少焊接工艺评定数量,根据材料的焊接性能特点、焊接工艺基本规律和焊接管理要求,找出焊接工艺评定因素的内在联系,对各种评定因素进行分拎、分组并制订相应的替代关系、覆盖关系、省略关系。

而焊接工艺规程则是制造焊件所要求的有关加工和操作细则的程序文件,可保证由熟练焊工或操作工施工时的质量再现性。

焊接工艺评定规则与焊接工艺规程的目的各不

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2・CPVT 　　　　　　　　　　　　　对“承压设备焊接工艺评定标准”的思考(二)　　　　　　　　　　　　　V ol23.N o22006

结合工程实践,类似的问题还很多,解决这类问题的总原则是:焊接工艺评定规则不是产品的焊接工艺规程。当依据评定合格的焊接工艺指导书编制产品的焊接工艺规程时,还要综合考虑材料的冶金特性,金属材料性能、焊接性能以及图样设计技术要求、服役条件和制造工艺等因素。

217　变更或增加焊接工艺评定的检验要求

焊制承压设备的相关人员,从自身工作范围出发,往往超出焊接工艺评定标准范围,变更或增加了焊接工艺评定试件的检验项目。大体上分三种情况:对高强度钢增加硬度与金相检验、对Cr-M o耐热钢则增加回火脆化试验、对不锈钢则增加晶间腐蚀检验。超出标准规定范围增加或变更检验要求的根本原因是不理解焊接工艺评定的目的,达不到预期的结果。

如果要在现行的对接焊缝与角焊缝焊接工艺评定标准中变更或增加检验要求,必须解决三个问题: (1)明确指出检验方法;(2)规定出合格指标;(3)变更或增加检验要求后的焊接工艺评定规则。

例如:焊接工艺评定试件增加金相检验,则必须指明是宏观金相,微观金相,还是电子显微镜观察,是检验金相组织或裂纹、缺陷,以及合格指标是什么。如果这些问题都能解决,则既进行了试件的力学性能检验,又进行了金相检验后,原来焊接工艺评定规则就不再适用于所增加金相检验的结果,即要重新编制以力学性能和金相检验为判断准则的焊接工艺评定标准,原来的焊接工艺评定规则就不再适用了。增加其它检验要求也是如此。

金相组织、裂纹、腐蚀试验、回火脆化等如此问题都是材料的焊接性能,应在焊接工艺评定前充分研究、试验,得出结论,焊接工艺评定不能代替材料的焊接性能试验。

腐蚀性能、回火脆化等都是部分材料的专用性能,不是所有承压设备的基本要求,在掌握焊接工艺变更与焊接接头力学性能关系的基本规律后,才能制订出焊接工艺评定标准,对于焊接工艺变更与焊接接头专用性能之间的关系,则应根据理论知识或实践经验、科学实验来判断。

通常,对所要求增加的检验要求,只是对所施焊的试件有效,提不出省略范围、覆盖范围和替代范围。

218　焊接工艺评定不是模拟试验,也不是见证试验至今,仍有人将返修焊接工艺评定按下列方式进行:如果进行几次焊接返修,则对于用作焊接工艺评定的试件,也必须进行焊缝去除-再焊接几次反复,认为这才是返修焊的焊接工艺评定试件,这是将焊接工艺评定当作模拟试验、见证试验的典型做法,这种做法不明白焊接工艺评定的目的,是错误的。焊接返修次数不是焊接工艺评定因素。

如表1所示,各类焊接工艺评定的目的各不相同,围绕各自目的而设计出不同类型的试件,根据各不相同的评定规则在典型的试件上对不同的焊接工艺因素进行评定。而评定合格的焊接工艺,则适用于相应范围内焊件的焊接接头。

虽然JB4708—2000释义第10章中型式试验件图与人孔、接管接头等相类似,但列出了5条评定规则,同时还规定了板-板试件与管-板试件之间的替代关系,因而型式试验件并不是模拟试验。

3　对“对接焊缝与角焊缝焊接工艺评定”的思考

311　母材分类、分组

对接焊缝与角焊缝焊接工艺评定中母材分类、分组都是焊接工艺评定规则中的重点内容。母材分类、分组结果不仅直接影响焊接工艺评定质量与数量,而且与焊件预热、焊后热处理的温度关系十分密切。从对接焊缝与角焊缝焊接工艺评定的目的出发,详细研究了AS ME IX篇中母材分类、分组,认为焊接工艺评定标准中的母材主要考虑焊接接头的力学性能前提下也充分考虑到母材化学成分(与耐热、耐腐蚀等使用性能密切相关)及焊接性能进行分类。具体如下:

(1)第一类为强度钢,从低碳钢到低合金高强度钢,强度级别最高为590MPa,将调质钢与热轧钢、

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3

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第23卷第2期　　　　　　　　　　　　　　　　压　　力　　容　　器　　　　　　　　　　　　　　　　总第159期

正火钢、正火加回火钢放在一起分类;

(2)第二类待定;

(3)第三类为含M o 的强度钢、钼在钢中不仅提高耐热性,而且可以提高强度,第三类钢中的含钼量一般都等于或大于013%;

(4)第四类为铬钼耐热钢,铬含量小于2%;(5)第五类为铬钼耐热钢,铬含量大于或等于215%;

(6)第六类为马氏体不锈钢;(7)第七类为铁素体不锈钢;(8)第八类为奥氏体不锈钢;(9)第九类为含镍为3%的低温钢;

(10)第十类为奥氏体与铁素体双相不锈钢及高

铬钢。

将使用温度低于-20℃的低温钢单独设为一类不妥当,低温钢实际上也是强度型合金钢,不过要求在低温下还具有一定冲击韧性,将低温钢与强度型钢放在同一类,有利于简化母材分类。焊接工艺评定时,低温钢与强度型合金钢放在一类,并不妨碍设计人员选用。

AS ME Ⅸ篇在QW -42011中指出,“对母材指定P -No (类别号)是为了减少焊接和钎焊工艺评定数

量,而对于具有规定冲击试验要求的铁基金属母材,在类别号下面再指定组号。承压设备究竟在什么情况下规定要进行冲击试验,国内规定与AS ME 规定不同,AS ME Ⅷ篇中规定,根据钢材使用温度、钢材厚度、强度级别和交货状态确定,若符合UG -84(c )(4)中图UG -8411规定,则要求进行冲击韧性试验,否则可以豁免冲击;国内对压力容器冲击试验要求则由标准、图样或钢材本身有无冲击试验来决定,可以说,几乎所有钢制压力容器都要求进行冲击试验,因此承压设备焊接工艺评定标准中母材分类后的分组不能与AS ME IX 篇相同:

(1)第一类母材按其抗拉强度级别分成4组:40,50,55,60kg f/m 2;

(2)第三类母材也按其抗拉强度分成3组:40,50,60kg f/mm 2;

(3)第四类母材按Cr -M o 含量的公称成分分为2组:1Cr -015M o ,1Cr -015M o -V ;

(4)第五类母材按Cr -M o 含量的公称成分分为2组:2125Cr -1M o ,5Cr -015M o

(5)第六、七、九类不分组;

(6)第八类母材按Cr -Ni 配比高低不同分成2

组:低配比(18-8型)、高配比(25-13型,25-20型)

(7)第十类按奥氏体和铁素体双相不锈钢以及高铬钢分成二组。312　焊材分类、分组承压设备用焊材种类繁多,性能各异。国内外焊材牌号不计其数,在制订焊接工艺评定标准时,焊材如何分类,是个十分重要的任务。

按焊材的牌号、钢号进行分类,较简单且直观性强。随着市场经济发展,国内焊材统一牌号做法逐步被企业牌号所代替,焊材统一牌号并不是国家标准,不具备标准的功能,用焊材牌号作为焊接工艺评定的因素有很多局限性,承压设备焊接工艺评定标准中的焊接材料不按牌号来划分类别。

AS ME IX 篇中焊材分类主要有3种形式:F 编号、A 编号和焊材型号。

对于焊条,不区分焊条种类和型号而是按照药皮类别划分F 编号。对于焊丝则将所有钢质实芯焊丝与药芯焊丝,不分钢号、型号合成一个F 编号。A 编号是用于焊接工艺评定的钢质焊缝熔敷金属化学成分分类法,共划分12个类别,见表3。　　F 编号主要适用于焊工考试,国内用于承压设备的焊条药皮类别有限,不宜用于焊接工艺评定的分类。

而A 编号,只考虑6种合金元素,成分范围广,合金体系与我国不同,在同一A 编号中包含多个强度等级的焊材,容易在焊材评定时造成失误。

J IS B8285—1993《焊接工艺评定试验方法》对焊材分类与母材分类的原则一致,与对接焊缝、角焊缝焊接工艺评定的目的十分吻合。但J IS B8285对焊材分类没有考虑国外焊材、新研制焊材及未列入国家标准的焊材的分类。笔者认为可以吸收J IS B8285中合理部分作为承压设备焊接工艺评定标准中的焊材分类的主要参照,并对没有列入评定标准中的焊材另列条款作出具体规定。

承压设备用焊材分为两种情况:

(1)填充金属类:可增加熔敷金属成分的焊接材料(如焊条、焊丝、焊剂),预置填充金属等;

(2)非填充金属类:氩气、二氧化碳、衬垫等。

只对可增加熔敷金属成分的焊接材料即填充金

属进行分类。

焊条、气焊、气体保护焊、等离子弧焊用焊丝分类原则与母材一致。

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4・CPVT 　　　　　　　　　　　　　对“承压设备焊接工艺评定标准”的思考(二)　　　　　　　　　　　　　V ol23.N o22006

A编号熔敷金属类型

化学成分(%)

C Cr M o Ni Mn S i

1软钢0120———11601100 2碳钼钢011501500140～0165—11601100 3铬(014%～2%)钼01150140～21000140～0165—11601100 4铬(2%～6%)钼01152100～61000140～1150—11602100 5铬(6%～1015%)钼01156100～101500140～1150—11202100 6铬-马氏体011511100～151000170—21001100 7铬-铁素体011511100～301001100—11003100 8铬-镍011514150～3010041007150～1510021501100 9铬-镍013019100～30100610015100～3710021501100 10镍至4%0115—01550180～410011701100 11锰-钼0117—0125～017501851125～21251100 12镍-铬-钼011511500125～01801125～21800175～21251100

　　注:化学成分中的单一值指最大值。

　　埋弧焊时要同时使用焊剂与焊丝,在电弧(或电渣)作用下焊剂与焊丝共同决定熔敷金属成分与性能。当对埋弧焊用焊材分类时,形式上埋弧焊用焊丝的分类原则与母材相同,实际中所使用的焊丝必须与其指定匹配的焊剂连用后进行分类。对于埋弧焊用焊剂分类也是要求与其指定匹配的焊丝连用后进行分类。

不锈钢用埋弧焊焊剂对熔敷金属成分的影响与焊剂类型(烧结焊剂、熔炼焊剂)有关,同类型中不同型号的不锈钢焊剂主要起保护作用,避免溶池成分发生变化,因而与焊剂型号无关。

313　标准以外的材料(母材及焊材)分类、分组对于未列入承压设备焊接工艺评定标准中的母材或焊材有下列情况:

(1)母材:1)虽列入国家标准或行业标准,但未列入承压设备焊接工艺评定标准;2)未列入国家标准或行业标准;3)国外金属材料。

(2)焊材:1)相当于国家标准的焊接材料;2)符合家国标准中型号后带“G”的焊材;3)国外焊接材料;4)没有国家标准或行业标准;5)没有划分类别的焊接材料。

上述情况中的母材或焊材应分别评定,对于碳钢、铬钼耐热钢、不锈钢(限于与氏体型、铁素体型和奥氏体型)的母材或焊材,当有“分类报告”证明,使用单位能充分掌握这些母材或焊材的化学成分、力学性能和焊接性能,则可以按承压设备焊接工艺评定标准中母材、焊材分类表进行分类。

“分类报告”至少要包含下列内容:

(1)母材或焊材的牌号、型号及相应标准或技术条件;(2)母材或焊材熔敷金属的化学成分;(3)母材或焊材的焊接性能;(4)母材或焊材的工程使用业绩及业绩来源;(5)各项数据,结论及业绩来源;(6)陈述分类、分组理由。

由使用单位分类、分组的母材或焊材只限定于承压设备焊接工艺评定标准中的类别、组别,超出范围,则仍然分别评定。

314　焊后热处理

焊后热处理的保温温度或保温时间范围只是补加因素,影响焊接接头的冲击韧性。焊后热处理保温温度严格来说是个定值(允许有工程偏差)而不是一个温度范围,如某钢号焊后热处理保温温度为600℃,工程偏差为±20℃,有些理解保温温度为580～620℃,而且偏差为580±20℃,620也是±20℃,则在560～0℃范围内保温都是允许的,这种理解不正确。

315　承压设备焊接工艺评定的输入、输出

焊接工艺评定作用之一就是评定制造(或安装)单位能否焊出符合标准规定的焊接接头。对于那些没有能力或没有时间等到掌握某种母材的焊接性能后再去拟定焊接工艺指导书和评定焊接工艺的单位,在一定条件下可以输入外单位评定合格的焊接工艺,但需满足以下条件:

(1)输出焊接工艺评定的单位,应经有关机构认定批准;输入的焊接工艺评定必须是用于承压设备的焊接工艺评定文件。

(2)当焊件有冲击试验要求时,不得使用输入的焊接工艺评定。

(3)输入的焊接工艺评定,必须经过本单位采用

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5

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第23卷第2期　　　　　　　　　　　　　　　　压　　力　　容　　器　　　　　　　　　　　　　　　　总第159期

对接焊缝试件验证合格后才能在焊件上使用。316　焊接工艺评定试件的检验与评价

焊接工艺评定试件是否要检验焊缝外形与尺寸及进行无损检测并规定评定级别,在各行业标准中规定并不相同,从对接焊缝与角焊缝焊接工艺评定的目的出发,要求评定出焊接接头力学性能符合标准的焊接工艺,因此评定规则、试件设置、检验要求都是围绕焊接接头力学性能的。焊缝外观检验与无损检测级别不是焊接工艺评定目的,因而在《承压设备焊接工艺评定》标准中不作规定。试件的弯曲试验方法在各行业标准中规定也不相同,主要集中在下列几个方面:

(1)弯曲试样的受拉面是否允许机加工;

(2)压头直径D 与试件厚度a 之比是4还是3;(3)试件的弯曲试验角度与钢材种类有无关系,与单面焊、双面焊有无关系。

弯曲试验的目的是检验焊接接头的塑性与致密性(连续性、完好性),其有一些微小缺陷,肉眼看不出,无损检测也查不出,但当弯曲延伸到一定长度后则可看出。为了保证试验的可靠性、重复性,试验结果不受外界因素干扰,要求试样受拉面的表面状况平整,不会产生应力集中的焊接缺陷、刀痕或界面,对试样表面进行机加工是必要的。

压头直径D 与试件厚度a 比例与压头直径下方弯曲试样表面延伸率关系见表4、图1。从表4可知,随着压头直径减小,弯曲试样表面延伸率加大。从图1可以看出,随着压头直径加大,试样拉伸表面中热影响区、熔合区和焊缝区的延伸率趋于接近,当D =4a 时,焊接接头三区延伸率可达20%,而D =3a 时虽然焊缝区延伸率为25%,但热影响区延伸率却低于20%。热影响区是焊接接头中的薄弱面,减低对薄弱环节的弯曲试验要求对整个焊接接头性能不利,因此,焊接接头弯曲试验时,D =4a 要比D =3a 要求合理、严格。

表4　D/a 与受拉面最大延伸率的关系D/a 122153

46δ(%)5033292520

14

　　同一台承压设备中有不同种类钢材,有单面焊也有双面焊,从设计

、制造与使用考虑,它们的焊接

接头弯曲试验要求应相同,不应分别对待。

4　对“换热管与管板焊接工艺评定”的思考

AS ME Ⅷ-1篇UW -20管子与管板焊缝中,列

图1　焊接接头弯曲试验时D/a 与δ的关系示意

举了管子与管板焊缝连接的4种形式(见图2),对这四种连接形式的焊缝强度计算结果、要求焊缝尺

寸如表5所示。

(a )

(b )(c )

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6・CPVT 　　　　　　　　　　　　　对“承压设备焊接工艺评定标准”的思考(二)　　　　　　　　　　　　　V ol23.N o22006

(d)

图2　管子和管板焊缝连接的四种形式

a f———角焊缝焊脚高,mm;a g———对接焊缝焊脚高,mm;a t———角焊缝焊脚设计高,mm;(对图(b),a r———对接焊缝焊脚设计高度,mm;

a c———对接焊缝与角焊缝焊脚实际高度之和,mm

表5　换热管与管板连接焊缝尺寸

图2中的分图号全强度焊缝的

尺寸要求

部分强度焊缝的

尺寸要求

(a)a f≥a r或t中的较大者a f≥a r

(b)a g≥a r或t中的较大者a g≥a r

(c)a c≥(a r+a g)或t中的较大者a c≥(a r+a g)

(d)a c≥(a r+a g)或t中的较大者a c≥(a r+a g)

　　换热管在管壳式换热器运行时处于反复伸长、收缩交替状态,连接焊缝则受剪切应力作用,剪切应力为许用应力的017倍,

　　图2可以分为两种情况:

(1)图2(b)～(d)中的a g为对接焊缝焊脚高,主要与坡口设计有关,坡口多深,则a g就有多长,与焊接工艺评定无关;

(2)图2(a)、(c)、(d)中的a f则由设计所确定的,通过编制合适的焊接工艺规程来实现,焊接工艺规程能否保证所要求的角焊缝厚度,则要经过焊接工艺附加评定。

连接换热管与管板的角焊缝的厚度若为管壁厚t的2/3时,则可以保证角焊缝的焊脚高a f与t相等,角焊缝有足够的焊缝厚度,可以防止成为剪切作用下的薄弱面。

换热管与管板的焊接工艺评定,实质上就是对保证角焊缝厚度的焊接工艺规程的评定。换热管与管板的焊接工艺评定目的是在保证焊接接头力学性能基础上,获得角焊缝厚度符合指定技术要求的焊接工艺规程,具体做法:按对接焊缝与角焊缝焊接工艺评定标准,评定出合格的焊接工艺指导书,结合换热管与管板实际情况编制角焊缝的焊接工艺规程进行验证,要求角焊缝焊缝金属厚度大于或等于2/3管壁厚。重新评定角焊缝焊接工艺规程的判断准则,则是焊接工艺因素的改变是否影响角焊缝的焊缝厚度。

5　对“气瓶焊接工艺评定”的思考

焊接气瓶的制造特点是品种单调、结构类同、大批量的机械化连续生产,不仅要求气瓶纵、环缝焊接接头力学性能符合标准的规定,也要求每只气瓶的焊缝外形及尺寸在连续生产中保持一致,焊缝的内外缺陷也都符合标准的规定。在G B5100—1994《钢制焊接气瓶》中的焊接工艺评定规定,瓶体母体、焊接方法、焊接材料、焊接工艺、焊接辅助装置及焊接生产线上任一变化,都可能引起气瓶焊接过程或焊接参数的改变,从而可能发生焊接接头力学性能或焊缝外形、尺寸变化或产生内外缺陷,因此,将任一变动后焊接的第一只气瓶当作焊接工艺评定试件,进行全面检验,以保证气瓶连续生产时质量的稳定性。

实际上,影响焊接接头力学性能的焊接因素与影响焊缝外形、尺寸及内外缺陷的焊接因素是可以区分开的,当发生可能引起焊接接头力学性能的焊接因素变化时,则进行试件(瓶体)的力学性能试验,否则只进行试件(瓶体)的焊缝外形、尺寸及内外缺陷的检验。

因此,气瓶焊接评定分为两方面内容:首先要评定出合格的焊接工艺指导书以保证焊接接头的力学性能符合标准规定,在此基础上评定出合格的焊接工艺规程以保证焊缝外形、尺寸及内外缺陷,符合产品的规定。这两方面评定内容可以合并一起完成,亦可以分开评定。

6　对“管与板(管)焊接工艺评定”的思考

JB4708—2000中的413条规定了型式试验件评定,当时的初衷是想通过型式试验件的评定,评定出保证管-板角接头全焊透的焊接工艺,以便在产品施焊时与具有相应技能的焊工相配合,获得产品全焊透的管-板角接头。在锅炉压力容器产品中管与板的焊接很多,而在压力管道中则还有管与管的焊接,这也要求全焊透,在IS O9956-3:1995《金属材料焊接工艺规程及评定》的第3部分中(下转第18页)

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7

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第23卷第2期　　　　　　　　　　　　　　　　压　　力　　容　　器　　　　　　　　　　　　　　　　总第159期

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收稿日期:2005-10-12

作者简介:张亦良(1955-),女,教授,长期从事材料力学教学工作和大型结构物的焊接应力分析、压力容器的焊接残余应力和工作应力测试分析及安全评定、疲劳断裂力学的测试方法、材料应力腐蚀性能的研究等,通讯地址:北京工业大学机电学院。

(上接第7页)钢弧焊的焊接工艺试验中就规定了叉

连接管试件,如图3所示(图中角度α为实际产品的

图3　叉连接管试件

a =150mm (最小);D 1=主管外径;t 1=主管壁厚;D 2=叉管外径;t 2

=叉管壁厚

最低值)。

管与板(管)接头的焊接工艺评定是要求评定出可以焊透的焊接工艺规程,首先要保证管与板(管)接头的力学性能。因此,管与板(管)焊接工艺评定目的是:在保证管与板(管)接头力学性能的基础上,获得全焊透的焊接工艺规程。具体做法是先进行对接焊缝与角焊缝的焊接工艺评定,评定出合格的焊接工艺指导书,再根据管与板(管)实际条件编制焊接工艺规程,然后在管与板(管)试件上进行评定。检验要求则是管与板(管)试件全焊透,而重新评定焊接工艺规程的判断准则是焊接工艺因素变更是否影响管与板(管)的焊透。

收稿日期:2006-01-05

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81・CPVT 　　　　　　　　　　　　硫化氢环境中低周疲劳裂纹扩展速率d a /d N 的研究　　　　　　　　　　　V ol23.N o22006