复合板焊接工艺评定浅谈

1. 概念的统一

规定“复合层”、“复层”、“覆层”在复合材料评定标准中为相同概念，都表示为复合金属材料中耐腐蚀层和耐磨层的金属板材或堆焊层，以及连接它们的焊缝堆焊层（包括过渡层焊接）。本标准中的复合材料焊接工艺评定是指耐腐蚀复合金属材料的焊接工艺评定。

2. 复合金属材料焊接工艺评定中的焊接工艺数量

在复合材料焊接接头中，工艺评定时对每种焊接工艺都应考虑，包含以下几个焊接工艺：

①基层与基层之间的焊接工艺

②复层与复层之间的焊接工艺（包括过渡层焊接工艺）

③基层与其他零件的焊接工艺

④复层与其他零件的焊接工艺

3. 复合层之间焊接的本质

从ASME第IX卷相关内容和47014-2011的C.2.3和C.3.2条的规定，都表明了复合材料对接接头的评定包括基材焊缝的力学性能评定和复合层的化学成分分析评定，当复合层计入强度计算时，应使用复合材料试件对焊缝（包括复合层焊缝）的力学性能进行评定，当复合层材料不计入强度计算时，可以不使用复合材料试件，只需要对基层焊缝进行力学性能评定。

复合层与复合层之间的焊接，本质上就是耐蚀堆焊焊接工艺，但细节上又不完全等同47014-2011中的“耐蚀堆焊工艺评定”，“耐蚀堆焊工艺评定”中的耐蚀堆焊是在母材表面上实施焊接，而复层焊接是在基材焊缝表面上实施堆焊，因此，基材的焊缝金属才是影响复层化学分析评定的因素。根据耐蚀堆焊工艺评定规定，当母材类别改变时应重新评定，所以如何建立焊缝金属（即焊接材料）的化学成分分类成为关键。由于我国对焊材按化学成分分类没有完整的分类体系，所以以焊材化学成分分类来建立复合层堆焊的评定标准暂不可行。但在NB/T 47014-2011中焊材的分类方法与母材的分类方法基本相同，其化学成分和性能基本上与母材相匹配，所以可以规定具有相同数字代号的母材类别和焊材类别属于相同材料类别。在实际焊接中是有可能出现基材类别和基材焊缝金属类别不相同的情况的，这时用基材的耐蚀堆焊评定是不能验证在焊缝金属上的堆焊，同时在这种情况下，如果复合比很大或无法预先开坡口，堆焊过程可能同时在基材焊缝和基材母材上实施，则可能需要两个耐蚀堆焊评定来分别满足焊缝金属和基层母材。

基层和复层的焊接次序改变应该重新评定,这应该是没有争议的结论。

先焊基材情况下，如果完成基层焊接的最后一道焊缝的焊接材料类别与过渡层或耐蚀层焊材类别相同，则化学成分分析评定可以免做。特殊情况时，这种焊接方法是可能存在的。

4. 基层母材的评定范围和复层化学成分分析

当复合层厚度计入强度计算时，ASME第IX卷QW-217中规定“工艺评定试验，在基层P-No. 、复层材料、焊接方法以及与之相匹配的填充金属等方面，应和产品焊接所采用的一样”，即：产品基材和试件基材应是同一类别材料、产品复层材料和试件复层材料应是相同材料、填充材料也应是相同材料。ASME对基层材料为相同类别以及复层材料和焊接材料为相同，是跟“耐蚀堆焊工艺评定”中的基材评定规则相一致的，这也是要求使用同一试件对基层和复层进行力学性能评定的必然结果。而堆焊层的化学成分分析评定，则可以由一个合格的耐蚀堆焊工艺评定来保证，也可以在复合材料试件上进行。

原JB4708-2000中对化学成分分析没有要求，47014-2011中C.2.3对化学成分分析做出要求，而且无论复层是否参与强度计算都是强制要求。

5. 复合金属材料焊接工艺评定附加要求

表1是复合金属材料焊接工艺评定和焊接工艺中应考虑的、但标准中又未明确的内容，仅供讨论。

复合金属材料焊接评定附加要求（仅供参考） 表1

6. 一个合格的复合材料焊接工艺评定的形成（PQR）

一个合格的复合材料PQR应是仅指使用复合材料试件进行力学性能和化学成分分析评定的PQR,其中化学成分分析可以在复合材料试件上进行，也可以由一个合格的耐蚀堆焊PQR进行验证，所以一个合格的复合材料PQR还应包含一个化学成分分析报告或一个耐蚀堆焊的PQR。

对于使用非复合材料试件的对接焊缝评定和耐蚀堆焊评定组合而成的复合材料焊接工艺，属于编制焊接工艺规程，不形成有效地PQR。

7. 一个合格的复合材料产品焊接工艺规程的形成（WPS或焊接工艺卡）

7.1 复层不参与强度计算时：

1）基材力学性能评定：可由一个对接焊缝PQR验证或由一个复合材料试件的PQR验证。

2）化学成分分析评定：可由一个耐蚀堆焊PQR验证或由一个复合材料试件的PQR验证。

3）厚度范围：按表1中的要求。

7.2 复层参与强度计算时：

1）基材和复合层力学性能评定：只能由一个复合材料试件的PQR进行验证。

2）化学成分分析评定：可由一个耐蚀堆焊PQR验证或由一个复合材料试件的PQR验证。

3）厚度范围：按表1中的要求。

8 总结

文中观点和认识难免有认识上的误区，仅供探讨和参考，实际执行标准时应按标准原文或标准释义。

参 考 文 献

[1] GB/T 20001.1-2001《标准编写规则 第2部分：术语》

[2] GB/T 1.1-2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写》

[3] GB/T 10112-1999《术语工作 原则与方法》

[4] GB/T 16785-1997《术语工作 概念与术语的协调》

[5] GB/T 15237.1-2000 《术语工作 词汇 第1部分：理论与应用》

[6] GB/T3375-1994《焊接术语》

[7] BS EN 288-3:1992/A1:1997《金属材料焊接工艺评定 第3部分 钢的弧焊焊接工艺试验》（中文版）

[8] ISO 15614-1-2004《金属材料焊接工艺规范和鉴定 第1部分 钢的电弧焊和气焊与镍及镍合金的电弧焊》(中文版/英文版)

[9] GB/T 19869.1-2005《钢镍及镍合金的焊接工艺评定试验》（等同采用ISO 15614-1-2004第1部分）

[10] ISO 15614-7-2007《金属材料焊接工艺规范和评定 第7部分：堆焊》（中文版）

[11] ISO 15614-8-2002《金属材料焊接工艺规范和评定 第8部分：管子及管板的焊接》(中文版)

[12] JIS B8285-1993 《压力容器焊接工艺评定试验》(中文版)

[13] ASME 第IX卷 《焊接和钎焊评定》（2007版、2010版,中文版/英文版）

[14] NB/T 47014-2011《承压设备焊接工艺评定》

[15] NB/T 47014-2011《承压设备焊接工艺评定》（宣贯大纲）

[16] JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》标准释义

[17] JB4420-19《锅炉焊接工艺评定》

[18]《蒸汽锅炉安全技术监察规程》（1996年）

[19] GB151-1999《管壳式换热器》

[20] 郭晶,张寿增.复合钢板焊接工艺评定.石油化工设备,1999年,第5期

[21] 姜洪生,张汉谦,从郁,王国栋.模拟焊后热处理对12Cr2Mo1R厚钢板冲击性能的影响.金属热处理,2009年,第4期.

[22] 吴艳阳,温冰,牛红星,张萌.模拟焊后热处理制度临氢12Cr2Mo1R钢板性能的影响.宽厚板,2012年,第一期.

[23] 崔金鹏,杨智问,亓安芳,吴鲁海,何国.SA302C钢热模拟焊接和焊后热处理对热影响区性能的影响.锅炉技术, 2009年,第1期.

[24] 刘小林,范红梅,马小妹.模拟焊后热处理次数对SA516 Gr70钢板组织性能影响.江西冶金,2010年,第4期.

[25] Konk.,PJ 李云胜.长时间焊后热处理对结构钢焊件性能的影响(译).东方锅炉,19年第3期.译自WRC Bulletin 19.No.1 作者简介：靳茂明

通讯地址：江苏省南京市草场门大街107号龙江大厦9楼 江苏省特检院

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