承压设备焊接安全技术规范和标准

承压设备焊接标准全国锅炉压力容器标准化技术委员会戈兆文0焊接基本概念0.1金属材料的焊接性能、焊接工艺评估和焊接工艺规程0.1.1焊接性能：焊接性能是金属材料的固有特性，是指金属材料在限定的施工条件下焊接成按规定设计规定的构件，并满足预定服役规定的能力。0.1.1.1焊接性能分为：工艺焊接性使用焊接性0.1.1.2填充金属也有焊接性能0.2焊接工艺评估：验证所拟定的焊件焊接工艺的对的性而进行的实验过程及结果评价。0.3焊接工艺规程：是制造焊件所有关的加工和实践规定的细则文献，可保证由纯熟焊工操作时质量的再现性。0.4材料的焊接性能是焊接工艺评估的基础；焊接工艺评估是焊接工艺规程的前提；焊接工艺规程是保证焊件质量的必备文献。0.5焊接方法与焊接方法的机动化表0.5焊接方法与代号0.5.1焊接方法的机动化限度：手动、机动、自动•手工焊：焊工用手于进行操作和控制工艺参数而完毕的焊接，填充金属可以由人工送给，也可以由焊机送给。•机动焊：焊工操作焊机进行调节与控制工艺参数而完毕的焊接。•自动焊：焊机自动进行调节与控制工艺参数而完毕的焊接。0.5.2焊接方法与焊接方法的机动化限度是两个概念0.6焊接材料与填充金属0.6.1焊接材料与填充金属、焊丝与填充丝、填充金属与附加填充金属图0.6.1附加填充金属示意图0.6.2填充金属的型号与牌号（钢号）a） 型号：是表达符合标准（国家、行业）焊接材料的代号。焊材型号中表达了焊材的重要特性（如焊材类别、类型、性能、焊接特点）；b） 牌号：作为出厂产品的一种名称代号，焊材牌号表达了该焊材特点：生产商、类别、性能。表0.6.2填充材料的型号与牌号焊材种类型号牌号（钢号）焊条E5015J507,J507H,J507D,CHE50焊丝ER50-6CHW-50C6H08Mn2SiA焊剂F5A2-H10Mn2HJ431-H10Mn2SJ101-H10Mn2CHF101-H10Mn2（2）型号与牌号之间关系：符合、相称、不标注。0.7焊接接头与焊缝0.7.1焊接接头：两个或两个以上零件用焊接组合或已经焊合的接点，焊接接头涉及焊缝区、熔合区和热影响区。焊缝区：焊缝经焊后所形成的结合部分，焊缝金属通常由熔化的焊材和母材组成。热影响区是焊接头中最薄弱环节。0.7.2坡口、焊接接头、焊缝，见图0.7.2。图2坡口、焊接接头和焊缝

图0.7.2坡口、焊接接头和焊缝（一）NB/T47018.1~47018.7—2023承压设备用焊接材料订货技术条件1.1钢质焊接材料标准技术特点1.1.1熔敷金属硫、磷含量减少，见表1.1.1表1.1.1熔敷金属中硫、磷含量%焊条、焊丝、埋弧焊硫磷碳钢、低合金钢新国标≤0.03~0.035≤0.030~0.040NB≤0.015≤0.025不锈钢新国标≤0.030≤0.035~0.040NB≤0.020≤0.0301.1.2熔敷金属力学性能提高，见表1.1.2a） 抗拉强度不仅规定了下限值，并且控制了上限值，给焊接材料与母材的等强匹配提供了基础表1.1.2焊条、埋弧焊材熔敷金属与母材力学性能对比b） 冲击韧性提高熔敷金属的冲击吸取功见表，比国家标准大大提高了。c） 增长了弯曲实验弯曲实验测定了熔敷金属的塑性与致密性，承压设备中都规定了弯曲实验D＝4a，180°，我们也同样规定用于承压设备的焊材具有相同的弯曲性能。1.1.3对熔敷金属扩散氢含量更加严格a） 对焊条熔敷金属扩散氢含量规定见表1.1.3表1.1.3焊材熔敷金属扩散氢含量规定对比焊条焊丝甘油法mc/100克焊条老国家标准≤4.0≤6.0≤4.0NB/T47018≤4.0≤3.0≤2.5焊丝国家标准不规定NB/T47018≤4.0≤3.0≤2.5b） 对于气体保护焊的焊丝熔敷金属，同样也有扩散氢含量的规定1.2增长了“采购通则”没有采购通则的焊接材料的标准的物理化学性能都是基本的起码规定，应当根据产品技术规定，服役条件和使用场合增长附加条款，才干获得你所需要的焊材。1.2.1明确了焊材生产商与经销商之间关系a） 培训与考核b） 质量证明书复印件，经销商盖章。评审合格供应方时要考虑到经销商。1.2.2NB/T47018以外国产焊接材料a） 有相应种类但没有型号（或钢焊丝牌号）：应编制订货技术规定向生产商订购，如：气保焊丝H08Mn2SiA；b） 没有相应种类的焊接材料，如：药芯焊丝。1.2.3境外焊接材料：技术规定不能低于本标准规定。1.2.4严格限制焊接材批量划分单元a） 焊芯、焊带、焊丝、填充丝组合炉号的盘条只允许有一个焊接接头；b） 焊条的药皮；埋弧焊和堆焊的焊剂要进行化学分析。见图1.2.4。图1.2.4焊条药皮、焊剂配料示意1.2.5焊接材料批量a） 焊芯、焊带、焊丝和填充丝都为单一炉号，每批最高限量都有规定；b） 焊剂、药皮规定化学成份分析。1.2.6质量证明书检查项目有规定，规定提供数据，不允许只写“合格”1.3承压设备用焊接材料的标记1.3.1符合NB/T47018技术规定的焊材才可以用“NB/T47018”标记1.3.2承压设备用焊接材料生产商应具有下列条件：a） 规模：生产规模足够大，产品类别多，分销商遍布全国；b） 管理：组织机构齐全，质量保证体系有效运转；c） 技术：技术水平国内领先，专业人才充足；d） 原材料：定点供应，渠道通畅；e） 设备：生产焊条、焊剂的厂家应具有用于湿混料、炉料成分分析仪器（如X射线萤光分析仪）和先进的混合、搅拌装置等设备；生产焊条、焊丝、填充丝及焊带的厂家应具有直读光谱仪；f） 质量：产品质量连续12个月合格。（二）NB/T47015压力容器焊接规程2.1使用NB/T47015的注意事项a） NB/T47015合用于压力容器。锅炉、压力管道和气瓶的焊接规程，请看相应产品标准。b） NB/T47015属于推荐性标准。当被国家安全技术法规、强制性标准或设计文献所引用时，则具有强制性；c） NB/T47015规定：“凡通过实验研究和实践证明有效的成果，经相关各方认可并列入公司标准后，可用于压力容器焊接”。2.2焊接材料选用2.2.1熔敷金属、焊缝金属和焊接接头a） 熔敷金属：完全由填充金属熔化后所形成的金属；b） 焊缝金属：构成焊缝的金属，一般指熔化后的母材和填充金属凝固后形成的那部分金属。2.2.2选用产品焊接材料从焊缝金属性能出发2.2.3焊缝金属与母材匹配焊缝金属与母材强度匹配与NDT关系示意如图2.2.3工作温度。TW=NDT+17℃图2.2.3焊缝金属与母材强度匹配与NDT关系示意2.2.4焊接材料选用原则a） 焊缝金属力学性能与母材性能等强匹配，其他性能也不应低于母材相应规定。或力学性能与其他性能满足设计文献规定；b） 合适的焊接材料与合理的焊接工艺相配合，以保证焊接接头性能在经历制造工艺过程后，还满足设计文献规定和服役规定；c） 应掌握焊接材料的焊接性能，用于压力容器的焊接材料应有焊接实验或实践基础。2.2.5药芯焊丝不推荐、不反对扩散氢含量高，冲击韧性低，达不到压力容器焊接材料技术规定。2.3预热2.3.1影响预热温度的影响因素2.3.2推荐的预热温度都是最低温度。2.3.3NB/T47015规定了预热温度范围，但都没有规定加热范围。2.4后热a） 后热作用大，但后热规范在各国标准中都鲜有规定。NB/T47015中规定：后热温度一般为200～350℃，保温时间与后热温度，焊缝金属厚度相关，一般不少于30min；b） 对于低合金高强度钢，铬钼钢而言，不是后热温度越高越好，而是要控制后热温度不能超过热影响区中的过热区冷却时马氏体转变终结温度Mf。（16MnRMf≈260℃～270℃，18MnMoNbMf≈240℃2¼Cr-1Mo≈280℃～290℃）否则得不到韧性较高回火马氏体，而是富集着氢的马氏体。2.5焊后热解决2.5.1焊后热解决特点a） 焊后热解决的整体性、一次性及终结性；b） 焊后热解决的质量是规范保证的，各种检测都有局限性；c） 焊后热解决实践性极强，关键工艺靠经验，没有焊后热解决工艺验证方法。2.5.2焊后热解决管理薄弱a） 焊后热解决单位没有资质，人员没有资格；b） 没有焊后热解决专用标准，更没有焊后热解决如何做的标准；c） 有工程承包资质的单位不进行热解决，专业热解决单位没有承包资质。2.5.3焊后热解决过程不规范a） 加热设备不规范，设备无标准；b） 测温：位置、数量、连接方法；c） 记录：不能区分每个测温点的数值；d） 监管不到位。2.5.4NB/T47015中焊后热解决的规定2.5.4.1焊后热解决厚度a） 拟定需要焊后热解决因素之一和最少保温时间的唯一因素是焊缝厚度而不是母材厚度；b） 应按未经焊后热解决的压力容器或零部件中最大焊后热解决厚度，作为焊后热解决计算厚度。2.5.4.2焊后热解决最低保温温度和最少保温时间a） 最低保温温度：NB/T47015中表5、表6；b） 最短保温时间：球罐，见图2.5.4.2.图2.5.4.2常用的两种加热装置2.5.4.3局部焊后热解决图2.5.4.3局部焊后热解决各区示意图2.5.4.4温度测量a） 测温仪表，测温点，热电偶的连接；b） 测温应当连续自动记录，图表上应能区分每个测温点的数值。2.5.4.5焊后热解决工艺a） NB/T47015中4.6.1.2只是基本规定；b） 应按每件产品编制焊后热解决工艺卡。2.6焊接返修2.6.1焊接返修对焊接质量的影响a） 对焊接接头力学性能影响事实上是对热影响区中粗晶区影响，模拟6次返修，13次热循环，4次实际返修实验；b） 实验结果2.6.2焊接返修的焊后热解决（三）NB/T47014承压设备焊接工艺评估3.1对的结识承压设备焊接工艺评估3.1.1焊接工艺评估与承压设备焊接工艺评估焊接工艺评估：为验证所拟定的焊件焊接工艺的对的性而进行的实验过程及结果评价。承压设备焊接工艺评估：为使焊接接头的力学性能、弯曲性能或堆焊层的化学成分符合规定，对预焊接工艺规程进行验证性实验和结果评价的过程。3.1.2承压设备焊接工艺评估的目的：a） 对接焊缝和角焊缝的焊接工艺评估是保证焊接接头的力学性能（限抗拉强度、冲击韧性和弯曲性能）。b） 堆焊工艺评估：保证堆焊层的化学成分。c） 换热管与管板的焊接工艺评估是保证焊接接头力学性能；焊接工艺附加评估是保证焊脚尺寸。3.1.3重新评估焊接工艺的判断准则和焊接工艺评估试件的检查，都是围绕焊接接头力学性能，堆焊层化学成分和焊脚尺寸而来。3.1.4承压设备焊接工艺评估的基础金属材料的焊接性能是承压设备焊接工艺评估基础。研究焊接性能目的是为了解决材料如何焊接问题；但不能回答，当焊接工艺因素改变后焊接接头的使用性能如何改变的问题。3.1.5承压设备焊接工艺评估分类对象3.1.5.1焊接接头的性能是由焊缝的焊接工艺决定的，焊接工艺评估试件的分类对象是焊缝而不是焊接接头，见图3.1.5图3.1.5对接焊缝试件、角焊缝试件3.1.5.2焊接工艺评估与焊工考试试件只规定了对接焊缝试件和角焊缝试件，塞焊缝、槽焊缝和端接焊缝目前都没有在标准中规定。3.1.6需要着重说明的几个问题3.1.6.1焊接工艺评估作用：（1）评估合格的焊接工艺只是保证焊接接头力学性能；（2）焊接工艺评估只是承压设备焊接质量保障体系中的一个环节。3.1.6.2NB/T47014只对所规定的检查项目（拉伸、弯曲、冲击）负责，当规定检查规定以外项目，请同时提出：检查内容、合格指标和评估规则。3.1.6.3不能将焊接研究实验，焊工技能范围内的问题硬纳入焊接工艺评估范围。3.2承压设备焊接工艺评估规则3.2.1NB/T47014是承压设备焊接工艺评估通用性、基础性标准，焊接工艺评估还应符合锅炉、压力容器和压力管道相关产品标准，技术文献的规定。a） 压力容器①低温②调质钢：9%Ni③多层结构b） 锅炉如：A级锅炉增长全焊缝金属的拉伸实验（“锅规”4.3.2.2条）c） 压力管道如：GB20801.28.1.3.2中规定冲击实验合格指标与本标准不同。3.2.2焊接工艺评估限在本单位进行a） 本单位（即持证单位）人员拟定PWPS；b） 运用本单位设备；c） 本单位焊接人员施焊。3.2.3焊接工艺评估程序，见图3.4.3图3.4.3焊接工艺规程程序图a） 形成PQR后对PWPS进行修订；b） WPS与WWI有相同作用。3.2.4评审焊接工艺评估项目的方法a） 掌握焊件技术规定，服役条件和制造工艺；b） 沿着承压设备壳体一圈找出各类焊缝的评估项目；c） 评估因素分类：●各种焊接方法的通用性焊接工艺评估因素：①焊接方法；②金属材料（母材）；③填充材料；④焊后热解决；⑤试件厚度与焊件厚度。●各种焊接方法专用的焊接工艺评估因素：①重要因素；②补加因素；③次要因素。d） 需要注意的几个重要问题①评估因素的划分原则：对接焊缝与角焊缝—力学性能（Rm、Ak、α）；堆焊—化学成分管子与管板—焊脚长度②金属材料和填充材料分类分组及评估规则NB/T47014范围以外的金属材料和填充材料分类见附录B。分类分组的基本依据是材料的焊接性能。③“焊后热解决”最容易犯错④试件厚度和焊件厚度·先看NB/T47014中表9、表10，再看表7、表8。·区分有冲击与无冲击实验规定。·当无法制备5mm×10mm×55mm小尺寸冲击试样时，免做冲击实验时的最小厚度覆盖范围。e）所有评估规则都必须遵守，才干对的执行标准。例1：如图所示，为管子伸入筒体内，Fe-1类材料。合用于焊件厚度有效范围mm试件母材焊缝金属最小值最大值最小值最大值T=4016不限不限200T=8816不限16① 尽管用δ=40mm试件，焊后热解决保温时间为1.5小时，由于要用于厚度为δ=180mm试件上，则保温时间至少应为3.3小时。② δ=8mm试件的焊后热解决保温时间至少也为3.3小时。例2：（a）分别评估合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1640不限40焊条电弧焊1640不限20氩弧焊1640不限10（b）组合评估见图，按照拟定的一份PWPS用三种焊接方法完毕试件，评估合格后合用于焊件厚度有效范围见表，可见其范围完全满足压力容器纵缝接头母材和焊缝金属厚度。注：试件用三种焊接方法完毕。合用于焊件厚度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1640不限40焊条电弧焊1640不限12氩弧焊1640不限8f）焊接工艺评估规则不能当成焊接规程使用例1：焊评试件焊评试件图焊评试件与产品焊件例2：Q345R+06Cr19Ni10用E309-XX焊条评估合格，则Q345R+Q345R和06Cr19Ni10+06Cr19Ni10都用E309-XX焊条焊接按6.1.2.1e）规定不需要重新评估3.3焊接工艺评估试件的检查3.3.1检查原则a） 试件的内外缺陷不允许有裂纹，这是从焊接工艺评估目的出发的。b） NB/T47014只对标准规定检查项目负责。当规定检查规定以外项目，需同时提出：检查内容、鉴定指标和评估规则。相称于重新编制焊接工艺评估标准。c） 检核对接焊缝试件的力学性能，不如先检查试样图纸及加工工艺。这是TSGZ0005-2023《特种设备制造安装改造维修许可鉴定评审细则》D11.2（4）中规定的。3.2.2力学性能检查a） 拉伸实验：试样的抗拉强度应不低于本标准规定的母材抗拉强度最低值，而不是母材标准规定抗拉强度的下限值。b） 弯曲实验：弯曲实验的目的是测定焊接接头的塑性与致密性，弯曲实验作用独特，无可替代。c） 冲击实验：冲击实验温度应不高于钢材标准规定冲击实验温度，当与具体产品结合起来时，冲击实验温度应不高于图样中最低设计金属温度。3.4评估合格焊接工艺项目的运用3.4.1评估合格的焊接工艺是指合格的焊接工艺评估报告中，所列通用焊接工艺评估因素和专用焊接工艺评估因素中的重要因素，补加因素。3.4.2需要按NB/T47014进行焊接工艺评估项目的焊缝：受压元件焊缝，与受压元件相焊的焊缝，上述焊缝的定位焊缝（不管熔入不熔入永久焊缝内），受压元件母材表面堆焊、补焊，但“长肉”不要进行评估。3.4.3焊工考试用焊接工艺评估，也是按NB/T47014评估合格焊接工艺（保证焊接接头力学性能、化学成分）。当重要因素、补加因素不变前提下，由焊接技术人员和技能教师编制焊工考试焊接工艺规程，再由技能教师依此施焊，进行操作技能考试，这也是焊接工艺评估，评估焊工考试用焊接工艺规程。3.4.4用评估合格的焊接工艺编制产品焊接工艺规程，在NB/T47014评估规则范围内可任意变化。焊接工艺评估：保证焊接接头力学性能焊接工艺规程：在保证焊接接头力学性能基础上，保证焊接接头应力，变形，减少缺陷，具有合适的使用性能，提高劳动生产率，安全生产，劳动防护…3.4.5不能在下列情况下使用焊接焊接工艺评估a） 用焊接工艺评估代替材料的焊接性能实验；b） 用于新钢种、新焊材和境外焊材的鉴定评审；c） 用焊接工艺评估报告直接用于产品。3.4.6国家质检总局2023年曾发102号告知《关于执行〈承压设备焊接工艺评估〉（NB/T47014）的意见》规定继续有效的焊接工艺评估项目，在使用时应注意转化。3.5