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文档简介

1、材料成型工程综合试验材料成型工程综合试验 第三章第三章 焊接工艺评定试验焊接工艺评定试验 第一节第一节 焊接工艺评定的概念及其目的焊接工艺评定的概念及其目的 一、焊接工艺评定的概念一、焊接工艺评定的概念 根据JB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定: 定义:为验证所拟订的焊件的焊接工艺的正确性而进 行的试验过程及对试验结果的评价,称为焊接工艺评 定。 二、焊接工艺评定的目的二、焊接工艺评定的目的 1、验证施焊单位拟订的焊接工艺是否正确。 2、评价施工单位能否焊出符合有关要求的焊接接头。 待评的焊接工艺由施工单位拟订。 试件要由施工本单位技能熟练的焊接人员施焊。 试件要利用施工本单位的焊接

2、设备施焊。 三、焊接工艺评定的依据三、焊接工艺评定的依据 主要依据是有关的技术标准 国外标准举例: 美国ASME锅炉压力容器规范中的第卷“焊接及钎 焊评定”; 日本JISB8285-1993压力容器焊接工艺评定试验; 英国BS4870焊接工艺评定试验; 德国劳埃德船建法规中关于船体结构焊接工艺评定的规 定等。 我国国内标准举例: JB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定; JB4420-1989锅炉焊接工艺评定; JB/T6963-1993钢制件熔化焊工艺评定; JB/T6315-1992汽轮机焊接工艺评定等。 第二节第二节 焊接工艺评定的规则焊接工艺评定的规则 制定焊接工艺评定规则的目

3、的:制定焊接工艺评定规则的目的: 防止漏评; 尽量减少不必要的评定。 以钢制压力容器为例,在标准中作了以下规定: 一、对须评焊缝的规定一、对须评焊缝的规定 钢制压力容器中有五种焊缝必须评定: 1、受压元件焊缝; 受压元件包括:封头(或端盖)、筒体、人孔盖、 人孔法兰、人孔接管、开孔补强圈、球罐的球壳板等。 2、与受压元件相焊的焊缝; 3、熔入永久焊缝内的定位焊缝 4、受压元件母材表面的堆焊、 补焊; 5、上述焊缝的返修焊缝。 二、对母材之间替代关系的规定二、对母材之间替代关系的规定 按照化学成分、力学性能和焊接性能的相近程度进行分 类分组,比较相近的归为一类,更为相近的归为一组。 表3-1 钢

4、号分类组表 类别号组别号钢号相应标准号 II-1 Q235-AFGB/T912,GB/T3274 Q235-AGB/T912,GB/T3274 Q235-BGB/T912,GB/T3274 Q235-CGB/T912,GB/T3274 10GB3087,GB6479,GB/T8163,GB9948 20GB3087,GB/T8163,GB9948,JB4726 20GGB5310,GB6479 20gGB713 20RGB6654 类别号组别号钢号相应标准号 II II-1 16MnGB6479,JB4726 16MnRGB6654 II-2 15MnNbRGB6654 15MnVRGB665

5、4 20MnMoJB4726 10MoWVNbGB6479 III III-1 13MnNiMoNbRGB6654 18MnMoNbRGB6654 20MnMoNbJB4726 III-207MnCrMoVRGB150 IVIV-1 12CrMoGB6479,GB9948 12CrMoGGB5310 15CrMoGB6479,GB9948,JB4726 15CrMoRGB6654 15CrMoGGB5310 14Cr1MoJB4726 类别号组别号钢号相应标准号 IV IV-1 14Cr1MoRGB150 12Cr1MoVJB4726 12Cr1MoVGGB5310 IV-2 12Cr2MoG

6、B6479 12Cr2Mo1JB4726 12Cr2Mo1RGB150 12Cr2MoGGB5310 VV-11Cr5MoGB6479,JB4726 VI VI-1 09MnDGB150 09MnNiDJB4727 09MnNiDRGB3531 VI-2 16MnDJB4727 16MnDRGB3531 15MnNiDRGB3531 1 1、组别评定规则、组别评定规则 在同类同组的母材中,只要其中一种评定合格,该工 艺适用于同组别号的其它母材。 在同类别号中、高组别号母材的评定适用于该组别号 母材与低组别号母材所组成的焊接接头。 组别号为 VI-2母材的评定适用于组别号为II-1的母 材。 2

7、 2、类别评定规则、类别评定规则 类别号为II(或组别号为VI-1、VI-2)的同钢号母材 的评定适用于该类别号(或该组别号)母材与类别号 为I的母材所组成的焊接接头。 三、对试件厚度有效适用范围的规定三、对试件厚度有效适用范围的规定 1.试件母材为IV-2组 和b下限植大于540MPa级的低合 金钢,按表3-2和表3-3中的规定。 表3-2 试件厚度适用于焊件厚度有效范围 试件母材厚度T 适用于焊件母材厚度的有效范围 最小值最大值 T1.5T2T 1.5T81.52T,且不大于12 T80.75T1.5T 试件焊缝金属厚 度t 适用于焊件焊缝金属厚度的有效范围 最小值最大值 t1.5不限2t

8、 1.5t8不限2t,且不大于12 t8不限1.5t 注:t指同一种焊接方法(或焊接工艺)在试件上所熔敷的焊缝金属厚度。 表33试件焊缝厚度适用于焊件焊缝厚度的有效范围 2.其它母材,按表3-4、3-5的规定 表3-4 试件厚度适用于焊件厚度的有效范围(横弯) 表3-5 试件厚度试用于焊件厚度的有效范围(纵弯) 试件母材厚度 T 适用于焊件母材厚度的有效范围适用于焊件焊缝金属厚度的有效 范围 最小值最大值最小值最大值 T1.5T2T不限2t 1.5T101.52T不限2t 10T3852T不限2t 385200*不限2t(t20) 385200*不限200*(t20) *限用于焊条电弧焊、埋弧

9、焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊的多道焊。 试件母材厚度T 适用于焊件母材厚度的有效范 围 适用于焊件焊缝金属厚度的有效范围 最小值最大值最小值最大值 1.5T2T不限2t 1.5T101.52T不限2t 1052T不限2t 四、对焊接工艺因素的分类及分析四、对焊接工艺因素的分类及分析 1 1、焊接工艺因素的分类、焊接工艺因素的分类 (1)重要因素:影响焊接接头抗拉强度和弯曲性能的焊 接工艺因素,例如,焊接方法、焊接材料等。 (2)补加因素:影响焊接接头冲击韧度的焊接工艺因素, 如热输入,电流种类等。 (3)次要因素:对要求测定的力学性能无明显影响的焊 接工艺因素,如坡口形式 、坡口根部间

10、隙等。 2 2、对各种工艺因素的分析、对各种工艺因素的分析 (1)焊接方法 改变焊接方法需重新评定; 当同一条焊缝使用两种或两种以上焊接方法(或焊接 工艺)时,可采用组合评定和分别评定两种方法。 例如,有一焊件、材质为例如,有一焊件、材质为16M16Mn nR R,焊接接头有冲击韧,焊接接头有冲击韧 度要求,用三种焊接方法焊成,如何评定度要求,用三种焊接方法焊成,如何评定? 第一种方法:组合评定法第一种方法:组合评定法 表3-6 适用于焊件厚度的有效范围 母 材焊 缝 金 属 最小值最大值最小值最大值 埋弧焊1540不限20 焊条电弧焊1540不限12 氩弧焊1540不限8 第二种方法:分别评

11、定法第二种方法:分别评定法 见下图: 表3-7 适用于焊件厚度的有效范围 母 材焊 缝 金 属 最小值最大值最小值最大值 埋弧焊1540不限40 焊条电弧焊1540不限20 氩弧焊1540不限10 (2 2)焊缝形式)焊缝形式 焊接接头形式包括:对接接头、T形接头、十字接头、搭接接头、 角接接头、锁底接头、端接接头等。 焊缝形式有:对接焊缝、角焊缝、端接焊缝等。 对接接头 T形接头 角接接头 锁底接头 角接接头 T形接头 搭接接头 对接接头 对接焊缝 对接焊缝 对接焊缝 对接焊缝 角焊缝 角焊缝 角焊缝 角焊缝 由于任何接头都是由焊缝连接而成,同一种焊缝可以连接不同的 接头,因此,焊接工艺评定

12、时考察的对象是“焊缝”,而不是焊接接 头。 规定: 对接焊缝的试件评定合格的工艺亦适用于焊件角焊缝; 板材对接焊缝试件评定合格的工艺亦适用于管材的对接焊缝,反 之亦可。 管与板角焊缝评定合格的工艺亦适用于板材的角焊缝,反之亦可。 坡口形式、坡口根部间隙等一般为次要因素。 板材对接焊缝试件 管材对接焊缝试件 板材角焊缝试件 管与 板角焊缝试件 上图为对接焊缝试件 上图为角焊缝试件 (3 3)填充材料)填充材料 包括:焊条、焊丝、焊剂和附加的填充金属等。均是重要因 素。 (4 4)焊接位置)焊接位置 包括:平焊、横焊、立焊、仰焊等,通常情况下都是次要因 素。只有将位置改变为向上立焊时,为补加因素。

13、 (5 5)预热)预热 包括:预热和不预热.由预热改变为不预热,或预热温度降低 50摄氏度以上时,需要重新评定。 (6 6)气体)气体 包括:可燃气体(例如乙炔、丙烷等)和保护气体(例如CO2, 氩气等)均为重要因素。 (7 7)焊后热处理)焊后热处理 包括:不进行热处理和焊后进行热处理(例如正火、 高温回火、固溶处理等),改变热处理方式或改为不进 行热处理,均需要重新评定。 (8 8)电特性)电特性 包括:热输入、电源种类、极性、钨极种类或直径等。 热输入E=36UgIg/V(J/CM) 热输入、电源种类和极性能影响焊接接头的韧性, 因此是补加因素; 钨极种类或直径为次要 因素。 (9 9)

14、技术措施)技术措施 包括:焊丝摆动幅度,多道焊与单道焊,焊接方向, 层间清理方法等,一般多为补加因素或次要因素。 第三节第三节 焊接工艺评定的一般程序焊接工艺评定的一般程序 一、编制焊接工艺指导书一、编制焊接工艺指导书 焊接工艺指导书是焊接工艺评定的原始依据和评定对象, 应将待评定的焊接工艺内容全部反映出来。 包括:焊接接头自然情况,母材种类、焊接方法、焊接材 料、焊接电流、焊接电压、焊接速度、预热温度等。 焊接工艺指导书通常采用标准中推荐的格式,也可以自己 设计格式。 表表3-8 3-8 焊接工艺指导书焊接工艺指导书 单位名称_ 焊接工艺指导书编号_日期_焊接工艺评定报告编号_ 焊接方法_

15、机械化程度(手工、半自动、自动)_ 焊接接头: 简图:(接头形式、坡口形式与尺寸、焊层、焊道布制及顺序) 坡口形式:_ 衬垫(材料及规格)_ 其他_ 母材: 类别号_组别号_与类别号_组别号_相焊及 标准号_钢 号_与标准号_钢 号_相焊 厚度范围: 母材:对接焊缝_角焊缝_ 管子直径、壁厚范围:对接焊缝_角焊缝_ 焊缝金属厚度范围:对接焊缝_角焊缝_ 其他_ 焊接材料: 焊材类型 焊材标准 填充金属尺寸 焊材型号 焊材牌号(钢号) 其他 耐蚀堆焊金属化学成分() CSiMnPSCrNiMoV TiNb 其他: 焊接位置: 对接焊接的位置_ 焊接方向:(向上、向下)_ 角焊缝位置_ 焊接方向:

16、(向上、向下)_ 焊后热处理: 温度范围( )_ 保温时间( h )_ 预热: 预热温度( )(允许最低值)_ 层间温度( )(允许最高值)_ 保持预热时间_ 加热方式_ 气体: 气体种类 混合比 流量(L/min) 保 护 气 _ _ _ 尾部保护气 _ _ _ 背面保护气 _ _ _ 电特性 电流种类:_ 极性:_ 焊接电流范围(A)_ 电弧电压(V):_ (按所焊位置和厚度,分别列出电流和电压范围,记入下 焊道/焊层焊接方法填充材料焊接电流电弧电压 (V) 焊接速 度(cm /min) 线能量(kJ/cm) 牌号直径极性电流(A) 钨极类型及直径_ 喷嘴直径(mm):_ 熔滴过渡形式_

17、焊丝送进速度(cm/min):_ 二、施焊条件二、施焊条件 按照标准规定准备试件; 由本单位技能熟练的焊接人员使用本单位的焊接设备焊接试件; 采用的焊接工艺条件应严格遵守焊接工艺指导书; 三、理化实验三、理化实验 按照有关标准确定试验项目; 按照有关标准制备各种性能试样; 按照有关标准进行各种性能试验; 填写各个试验项目的试验报告。 四、编制焊接工艺评定报告四、编制焊接工艺评定报告 焊接工艺评定报告是对焊接工艺评定试验的全面总结,因此应 对各项试验的试验结果进行汇总,同时给出最后的结论。 焊接工艺评定报告的作用:作为制定焊接工艺规程的依据,具 有指导作用。 焊接工艺评定报告通常采用标准中推荐的

18、格式。 表表3-9 3-9 焊接工艺评定报告焊接工艺评定报告 单位名称:_ 焊接工艺评定报告编号:_焊接工艺指导书编号:_ 焊接方法:_机械化程度(手工、半自动、自动)_ 街头简图:(坡口形式、尺寸、衬垫、每种焊接方法或焊接工艺、焊缝金属厚度) 母材: 材料标准:_ 钢号:_ 类、组别号:_与类、组别号_相焊 厚度:_ 直径:_ 其他:_ 焊后热处理: 热处理温度():_ 保温时间(h):_ 气体 : 气体种类 混合比 流量(L/min) 保 护 气 _ _ _ 尾部保护气 _ _ _ 背面保护气 _ _ _ 填充金属: 焊材标准:_ 焊材牌号:_ 焊材规格:_ 焊缝金属厚度:_ 其他:_ 电

19、特性: 电流种类:_ 极性:_ 钨极尺寸:_ 焊接电流(A):_ 电弧电压(V):_ 焊接位置: 对接焊缝位置:_方向:(向上、向下) 角焊缝位置:_方向:(向上、向下) 技术措施: 焊接速度(cm/min):_ 摆动或不摆动:_ 摆动参数:_ 多道焊或单道焊(每面):_ 多丝焊或单丝焊:_ 其他:_ 预热: 余热温度():_ 层间温度():_ 其他:_ 第四节第四节 焊接工艺评定试验的内容和方法焊接工艺评定试验的内容和方法 焊件上不同的焊缝采用不同的焊缝试件,不同的焊缝试件有不同的试验内容。 一、对接焊缝试件一、对接焊缝试件 1、适用对象:焊缝是对接焊缝和受压角焊缝的焊件接头。 2、试件制备

20、: 有两种: 板材对接焊缝试件 管材对接焊缝试件 以板材对接焊缝试件为例: 厚度:应充分考虑其适 用于焊件的有效范围; 宽度:应250毫米; 长度:应足以切取所需 试样; 施焊:按焊接工艺指导 书中给出的工艺。 3 3、试验内容和试验方法、试验内容和试验方法 (1 1)外观检查)外观检查 试验目的:检查接头表面有无裂纹等缺陷。 试验方法:有肉眼观察试件接头的表面。 合格指标:没有裂纹。 (2 2)无损检测)无损检测 试验目的:检查接头内部有无裂纹等缺陷。 试验方法;采用射线检测和超声波检测法 当试件厚度小于或等于38毫米时,采用100%射线检测; 当试件厚度大于20毫米,抗拉强度大于540兆帕

21、时,除 采用100%射线检测,还应采用局部超声波检测。 当试件厚度大于38毫米时,除采用100%射线检测,还 应采用局部超声波检测。 合格指标:没有裂纹。 (3 3)力学性能和弯曲试验)力学性能和弯曲试验 表3-10 试验项目和试件的数量 1 1) 拉伸试验拉伸试验 试验目的试验目的:测定接头的强度。 试样形式试样形式: 紧凑型板接头带肩板形试紧凑型板接头带肩板形试 样,见右图:样,见右图: 紧凑型管接头带肩板形试样型式I,见下图: 紧凑型管接头带肩板形试样形式II,见下图: 管接头全截面试样,见右图: 试验方法:试验方法:按GB/T228-1987规定的试验方法在拉力机上进行。 合格指标:合

22、格指标:试样母材为同种钢号时,每个试样b不应低于母材钢号标准 规定的下限值; 试样母材为两种钢号时,每个试样的b不应低于两种钢号标 准规定值下限的较低值。 2 2)弯曲试验)弯曲试验 试验目的:试验目的:测定接头的塑性,揭示接头内部的缺陷,以及焊缝的致密性。 试样的形式:试样的形式:有面弯、背弯、纵向面弯、纵向背弯和横向侧弯等五种。其 中板材合和管材的面弯试样如下图所示; 试验方法:试验方法:按GB/T232-1988中的规定在拉力机上进行。 合格指标:合格指标:试样弯曲到180度以后,其拉伸面上沿任何方向不得 有单条长度大于3mm的裂纹或缺陷。 3 3)冲击试验)冲击试验 试验目的:试验目的:测定接头的冲 击韧性。 试样形式:试样形式:10mm 10mm55mm、 开V型缺口。 取样位置:取样位置:取样

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