锅炉焊接工艺评定技术规范与标准的对比分析和评价

1、锅炉焊接工艺评定技术规范与标准的对比分析和评价Compari ng In troducti on of Weldi ng Procedure Qualificati onCodes and Stan dards for Boilers with Brief Comme nts东北压力容器制造（大连）有限公司N o rtheast P ressu re Vessels Manu facture （ Dalia n ） Co. , Ltd摘要本文对比分析了蒸规、JB4420、DL/T868等技术规范、标准在锅炉焊接工艺评定上的不同要求，以及这些要求在实际执行中的一些常见问题，提出了一些有操作性的具

2、体建议。关键词 锅炉焊接工艺评定技术规范标准对比分析Abstract Based on an alysis, this paper in troduces the differe nces betwee n theweldi ng procedure qualificati on code and sta ndards of the boilers such as Tech ni calSupervision Regulation for Safty of Steam Boilers, JB4420 and DL/T868 with brief comments in compari ng,

3、and some problems or misreadi ng may be caused by these differe nces inpractice. It also gives some operati onal suggesti ons.Key Words Boiler Weldingprocedure Qualification Code Standard Comparing1刖言目前，锅炉生产环节的焊接工艺评定依据的技术规范和标准比较杂，且相互之间存在诸多差异，往往引发歧义。如蒸规、DL/T8682和JB4420等都涉及了焊评的相关要求，为了叙述上的方便，将其列在表1中。从表

4、1中可以看出，蒸规（附录I ）是基础性的通用要求，适用于工业锅炉和电站锅炉；DL/T868 （代替SD340只适用于电站锅炉；而JB4420只适用于工业锅炉。从技术规范、标准体系层次上和行业性 要求方面，在具体执行上，对于电站锅炉，应同时满足蒸规和DL/T868的要求；对于工业锅炉，应同时满足蒸规和JB4420的要求。本文主要就蒸规、DL/T868和JB4420的技术差别，作简要分析和评价。表1规范、标准的适用范围和相互关系规范、标准适用范围被下述标准引用蒸规（附录I）电站锅炉、工业锅炉（含蒸汽锅炉、 热水锅炉、有机热载体锅炉）DL/T869，JB/T1619 问，JB/T10094问，GB/

5、T17410171DL/T868电站锅炉DL/T819冋，DL/T869SD340)电站锅炉DL/T75210JB4420工业锅炉JB/T161311，下述标准因引用JB/T1613而间接引用：JB/T160912、JB/T1611 13、JB/T1619、JB/T10094 14、GB/T174102主要差异2.1材料2.1.1分类、级按照力学性能、化学成分等不同，蒸规将母材分为14四个类别；JB4420分 成16六个类别，每个类别又细分级别I山 不等；而DL/T868分为A、B、C三个 类别，每个类别又细分为I、II、III三个级别。蒸规中引入的材料种类最少（4类，24种），JB4420

6、（6类，10组，30种） 和DL/T868 （3类，9级，41种）由于编制时间稍晚，逐步引入了一些成熟的钢种，比 如增加了普低钢（Re400MF）马氏体热强钢和不锈钢。同一种材料基于不同的技术规范、标准，分属不同的类级（组），典型材料分类情 况见下表2。表2典型材料的分类、级（组）材料按下述技术规范、标准分类、级（组）蒸规（附录I）DL/T868JB442016Mng2A-IIII-112Cr1MoV3B-IIV-21Cr18Ni9Ti-C-IIIVI-1同时，上述规范、标准中，对于不同类、级（组）钢材之间的互相替代原则也做 了不同规定，表3将这些要求进行了汇总。表3不同类、级（组）钢材之间的

7、互相替代原则规范、标准基本要求典型实例蒸规（附录I）异种钢（异类）接头，即使两者分别进行过焊接工艺评定，仍应 进行评定；但分类号为2的同类母材的焊接工艺评定适用于该类 别号的母材与分类号为1的母材所组成的焊接接头16Mng- 16Mng+20gDL/T868A类钢 和B类钢同种钢同类、同级：合金含量高的可代低的，反之不可12Cr1MoM 12CrMo同类、异级：级别高的可代低的，反之不可1Cr5Mo 12CrMo异种钢AII、AIII、BI、BII同种钢的焊评可以代替该级别任一钢种与较低级别钢种的接头16Mng- 16Mng+20g18MnMoNb18MnMoNbg+20g15CrM尸 15C

8、rMo+16Mng12Cr2MoWVTB 12Cr2MoWVTB+15CrMBIII类钢以及其与A、B类钢组成的异种钢接头 均应单独评定C类钢按级别分别评定，不可替代其与B、A类钢组成的焊接接头均应单独评定JB4420同种钢同类别中高组别号木材的焊评适用于低组别号12Cr2MoWVTB15CrMo异种钢异种钢（异类或异组）接头，即使两者分别进行过焊 接工艺评定，仍应进行评定由表3可见，同样是16Mng的焊评，按蒸规和 DL/T868,适用于16Mng+20g组成的接头，但是按照JB4420,则不可以，必须单独进行一个16Mng+20g异种钢接头 的焊评；再比如，按照DL/T868, 15CrM

9、o的焊评适用于15CrMo+16Mn异种钢接头，但 是按照蒸规和JB4420,则不可以。2.1.2国外钢材的分类、级（组）基于国外钢材大量用于国内锅炉生产这一现实，蒸规规定：“国外钢材按每个钢号进行焊接工艺评定，但如果同时符合以下条件，可免做焊接工艺评定。”DL/T868则在其附录A中列出了常见国外钢材的分类表，且在正文中明确：“可与国内相应类级的钢材同等对待”。JB4420规定：“凡与中某一钢号等同的国外钢材，只要经焊接试验证明其焊接性相近，可以不必重评。焊接性试验应符合GB4675和其他有关标准的要求蒸规和JB4420的规定是很接近的，但蒸规的要求更加复杂一些。考虑到 国外锅炉钢材用于国内

10、锅炉制造的经验已经比较成熟，重复对一些国外钢材进行焊接 性试验（或焊接工艺评定试验），没有太大的必要，而DL/T868的规定更接近目前生产 的实际。2.1.3对接试件适用厚度适用厚度包括两方面：母材厚度和熔敷金属厚度。 A.评定母材厚度有效范围，见表 4。表4评定母材厚度有效范围规范、标准工艺试件母材厚度t评定母材厚度有效范围下限值上限值蒸规（附录I）JB44201.5 80.75t1.5tDL/T8681.5 V t 400.75t不限蒸规和JB4420对于评定母材厚度较大时未进行细分，造成评定数量大增； DL/T868则更接近于ASMES IX卷，规定8vt V40时评定的上限为2t，且t

11、 40时评 定的上限为“不限”，大大减少了焊评的数量。这些规定出入比较大，时常引起混乱。 如某600MW超临界锅炉机组项目，施工单位提交的部分 WPS/PQ见表5。表 5 WPS/PQR序号WPS支持的PQR焊接接头焊接方法材料/规格PWHTPQR No材料/规格问题1三段抽汽焊接WS+Ds15CrMo325 X 1373010CX 1HrGLHP-112Cr1MoV 133X 16未进行冲击试验； 未进行硬度试验2后侧水冷壁排管岀口集箱WS+DsSA335-P12219 X 5268515CX 2.25HrGLHP-212Cr1MoV 273X 28按DL/T868上限能覆盖 产品厚度，按蒸

12、规则 不能3末级过热器入口汇集集箱WS+DsSA335-P91 508 X 7076010CX 5HrGLHP-3A335P91 450X 454分离器蒸汽岀口WS+DsSA335-P12+WB36 324 X 5559010CX 2.5HrGLHP-4WB36+12Cr1Mo 273X 22V按蒸规及 DL/T868，上限不能覆盖产品厚度B评定的熔敷金属有效范围，见表 6表6评定的熔敷金属有效范围规范、标准工艺试件的熔敷金属厚度tw评定的熔敷金属厚度有效范围下限值上限值蒸规（附录1 ）JB44201.5 81.5 twDL/T8681.5 V tw 400.75 tw不限相似的，蒸规和JB4

13、420对于熔敷金属厚度较大时未进行细分；而 DL/T868则 不但规定8V twV40时评定的上限为2tw，更规定tw 40时评定的上限为“不限”。 另一个较大的差异在于：蒸规和JB4420未规定评定适用熔敷金属厚度下限，而DL/T868 则采用了与母材相似的规定，对上下限均做出了规定。其他的特殊工艺措施的评定厚度范围的规定也有较大出入，这里不再赘述。2.1.4 管径蒸规（附录I）和JB4420未将管径作为焊接工艺评定变素考虑，而 DL/T868 则规定：“当管子外径不大于 60mm采用全氩弧焊焊接方法的评定，适用于焊件管子 的外径无规定。其他管径的评定，适用于焊件管子外径的范围为：下限0.5

14、DO，上限无规定。”实际上，管径对于焊接工艺的影响很小， ASMEfi范和国内压力容器的焊评标准15 都未将其作为工艺评定的重要变素。笔者认为，作为变素，将其放在焊接技能考核的 范畴内更宜。2.2 试件型式蒸规规定了四种试件型式：板状试件（平焊位置） 、管状试件（转动或水平固 定位置）、管- 板试件（水平固定或仰焊位置） 、板- 板试件（船形焊位置） 。DL/T868规定了五种试件型式：板状对接、管状对接、板状角焊缝、管 -板角接头 （相当于水平固定位置） 、管座角接头试件（相当于仰焊位置，略有区别） 。JB4420规定了四种试件型式：对接焊缝试件（包括对接接头、 T型接头（管-管、 管-板、

15、板-板）、角焊缝试件（ T 型接头、管-板、膜式壁） 、堆焊层焊缝（包括耐磨 层、耐腐蚀层）、螺柱焊焊缝试件。蒸规、DL/T868和JB4420的规定各不相同，蒸规和DL/T868的规定更接近 些。但是蒸规将试件型式和焊接位置捆绑定义，过于简单，不能严格反映锅炉的 一些典型结构和焊接位置对力学性能的影响； DL/T868 对于焊接位置的规定很科学， 但试件型式中未考虑到堆焊层和螺柱焊焊缝，而且总的来说试件型式是按接头形式进 行区分，不太科学；而JB4420与二者的差异较大，尤其是对于试件型式先按焊缝形式 进行划分，然后按接头形式进行细分。2.3 焊接位置蒸规 （附录 I） 规定：“除对焊接参数

16、有特殊要求的焊接位置外，对任一焊接位 置的焊接工艺评定适用于其他焊接位置。一般板状试件采取平焊位置，管状试件采取 水平转动或水平固定位置，板 -板试件采取船形焊位置，管 -板试件采取管子垂直固定 位置。”DL/T868则参考ASMES行了细化，对于平、横、立、仰及特殊位置评定适用的焊 件位置，做了详细规定，详见该标准表 9（略）。JB4420的规定与蒸规（附录I ）基本相同，表述上略有差异。考虑到蒸规、DL/T868、JB4420对冲击试验的要求不同，即对附加重要参数的 定义不同， 建立统一的焊接位置的适用范围 （即不考虑是否有冲击试验要求） ，是不科 学的。因为焊接位置主要影响冲击韧性，而一

17、项已经进行过冲击试验的焊评，如适用 于不需要进行冲击试验的产品，则焊接位置可以不作为重要因素考虑；如果用于需要 进行冲击试验的产品，则焊接位置的改变必须作为重要因素考虑。可见，蒸规和JB4420的规定过于宽松，而 DL/T868又过于苛刻。建议按照 ASM朿国内压力容器的 做法，对焊接位置的适用范围做分别规定。2.4 热处理蒸规（附录 I ）规定：“焊后热处理分为实行或不实行。若实行焊后热处理，按正火、 正火+回火、消除应力热处理的种类分类。 消除应力热处理又按热处理下限及 单位厚度的保温时间的组合分类。 ”DL/T868规定：“焊后热处理分为实行和不实行。焊后热处理应符合DL/T819的规定

18、。焊后热处理应严格按照各类钢材热处理规定进行。焊后热处理与焊接操作 完成的间隔时间必须符合 DL/T869的规定。” DL/T819中相应规定：“焊接热处理工 艺必须按照SD 340-1989的规定，在相应的焊接工艺评定工作中进行评定。实际采 用的焊接热处理工艺应与所评定的内容一致。 ”JB4420规定：“试件和热处理规范应基本上相当于生产焊件的和热处理规范。 试件的保温时间不少于生产中对其他条件相同焊件所规定总保温时间的80%，但允许将生产中的多次热处理循环合并为一次热处理循环。 ”这些规定出入比较大，时常引起混乱。比如，前述示例中，施工单位提交的 WPS， 有热处理要求的共10项，所引用的

19、PQR其中6项的热处理不能满足DL/T868和DL/T819 的要求，主要问题是焊评的热处理时间大大短于生产实际。综上，笔者认为： 蒸规过于笼统； DL/T868 规定生产与焊评完全一致也缺乏 可操作性；而JB4420的规定相对较合理，而且与 ASM较接近。2.5 冲击试验蒸规第 102条按照工作压力、壁温、受压元件部位以及材料厚度、焊接方法 不同对冲击试验做了非常详细的规定。DL/T868 规定：“除产品技术条件有要求外， AIII 类钢和 BIII 类钢应做冲击韧性 试验。”JB/T1613 （引用JB4420）规定：“额定蒸汽不小于3.82MPa蒸汽锅炉或壁温不小 于450C的锅筒、集箱

20、或管道，如焊件壁厚超过以下数值应进行常温冲击试验：单面 焊时不小于16mm双面焊时不小于12mm”可见，蒸规和JB/T1613 （引用JB4420）的规定较接近，而与 DL/T868的出入 比较大。工程上经常会因为焊评缺少冲击试验结果而引发争议，比如上表 5 中的 PQR No. GLHP-1报告，未载明进行了冲击试验。笔者建议，对于生产单位， 比较简单的做法是： 只要焊评用材料所在的类、 级（组） 中有一种材料标准规定了冲击试验 （不论常温还是低温） ，进行焊评时， 均应进行常温 冲击试验。另外，SD340中要求冲击试验时，试样采用 U形缺口，与其它规范和标准的出入 比较大（均采用 V 形缺口）。2.6 其他蒸规、DL/T868和JB4420在下述方面也有明显出入： 焊接材料作为变素和互相替代的规定；硬度检测和金相检测的相关要求； 板状试件边缘舍弃部分的尺寸、管状