焊接结构生产课件 5疲劳脆性断裂

第7章钢构造断裂失效与防治

1.钢构造断裂失效分类及危害

2.钢构造脆性断裂

3.钢构造疲劳断裂

4.钢构造应力腐蚀断裂1/169材料拉伸力学性能2023/10/102/169塑性断裂韧窝2023/10/103/1692023/10/104/1692023/10/105/1692023/10/106/169

7.1钢构造断裂失效分类及危害7.1.1钢构造断裂失效分类及危害钢构造断裂失效中，最为严重是脆性断裂失效、疲劳断裂失效和应力腐蚀断裂失效三种类型。1、

脆性断裂失效

脆性断裂---一般称为低应力脆断。一般都在应力低于构造设计应力和没有显著塑性变形情况下发生。7/1692、疲劳断裂失效金属材料及其构造因受交变载荷而发生损坏或断裂现象，称为疲劳断裂。疲劳断裂过程一般由三个阶段组成：①初始疲劳裂纹在应力集中区孕育、萌生；②裂纹亚临界扩展或稳定扩展；③失稳扩展，以至断裂。8/1693、应力腐蚀断裂失效

腐蚀是材料与周围介质作用产生物理化学过程。而应力腐蚀是指敏感金属或合金在一定拉应力和一定腐蚀介质环境共同作用下所产生腐蚀断裂过程。9/1697.2脆性断裂及其防治7.2.1钢构造脆性断裂原因1、由大量破坏、失效事故分析研究中发觉，钢构造低应力脆断破坏主线原因在于构造中存在着多种缺陷和裂纹。2、这些裂纹和缺陷产生一部分是在构造加工制造过程中。另一部分是在使用过程中如疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹。3、其中裂纹是最严重缺陷，而焊接则是产生裂纹主要原因。10/169脆性断裂截面2023/10/1011/1697.2.2脆性断裂特性1、

解理（001面）断口脆性断裂宏观形貌具有两个显著特性，其一解理断口上结晶面，在宏观上呈无规则取向，当断口在强光下转动时，可见到闪闪发发亮小晶面，象存在许多分镜面似，一般称这些发光小平面为“小刻面”。2023/10/1012/1692023/10/1013/169

解理是指金属材料严格沿某些晶体晶系面（001面）开裂现象，属穿晶断裂。解理断口微观特性常呈河流状花样、扇形花样和舌形花样、冰糖状晶界断口等。2023/10/10河流花样舌形花样14/1692023/10/10舌形花样15/1692023/10/10河流花样16/169冰糖状晶界断裂2023/10/1017/1692023/10/10扇形断口扫描图18/1692、准解理断口在某些脆性断口上，通过电子显微镜可看到解理断裂特性形貌，同步又伴伴随有一定塑性变形痕迹，这种断口称为准解理断口。断口中塑性变形痕迹所占百分比就是划分解理与准解理大体根据。准解理断口呈结晶状或细瓷状，断口齐平、呈亮灰色，有强烈金属光泽和显著结晶颗粒或类似细瓷碎片断口。2023/10/1019/1692023/10/1020/1692023/10/1021/169

钢构造焊接氢致裂纹而诱发脆性断裂，其断口形貌常以准解理断裂为特性。在断口上常见到许多不连续解理面，并在局部形成孤立裂纹进行扩展。2023/10/1022/169

3、准解理与解理断口区分2023/10/10名称解理准解理形核位置晶界或其他界面夹杂、空洞、硬质点扩展面标准解理面不连续、局部扩展、碳化物及质点影响途径连接断口形态尺寸二次解理、撕裂棱以晶粒为大小，解理面韧窝撕裂棱原奥氏体晶粒大小23/1697.2.3影响脆性断裂原因

1、拉应力

切应力促进塑性变形，是位错移动动力，拉应力促进脆性裂纹扩展。2、使用温度当温度低于该材料临界脆性转变温度时，材料断裂性质由延性转变为脆性断裂，这个温度称为韧脆转变温度。2023/10/1024/1693、加载速度试验证明，提升加载速度能促使钢材脆性破坏，其作用相称于减少温度。

加载速度与σs关系曲线

钢材塑性变形抗力随加载速度提升而加强，促进钢材脆性断裂。2023/10/1025/1694、化学成份与组织

低碳钢或低合金钢中，伴随含碳量增加，其强度也随之提升，而塑性韧性下降，钢脆性增加。磷可强烈增加钢脆性，尤其是低温脆性。中碳调质钢焊后近缝区出现硬脆马氏体组织，奥氏体不锈钢焊缝出现低温脆化和相脆化。大部分碳钢加热到约300℃冷加工时，由于加工硬化和应变时效同步作用使钢塑性下降和强度升高蓝脆现象。渗碳层中渗碳体沿晶界分布形成网状骨架时，钢材过热及过烧后，氮、氧、氢、硫等元素都会增大钢材脆性等。2023/10/1026/1697.2.4

避免脆性断裂措施

1、减少构造局部区域应力水平（1）设计过程中控制措施（2）制造工艺中控制措施（3）消除焊接残余应力2023/10/1027/169*板拼接应先焊错开短焊缝2023/10/1028/169*减少局部刚度和应力2023/10/1029/1692023/10/10*先焊收缩量大焊缝30/169*采取加热减应力法工艺---减少应力2023/10/1031/1692、减少焊接缺陷

焊接过程引发两种脆化：（1）焊接时由于加热、冷却引发接头区冶金组织变化，冷却过程中形成高碳马氏体和粗大晶粒等金相组织将使焊接接头区韧性减少，另外，微量有害元素偏聚和氢含量增加也是造成韧性减少原因。（2）焊接热循环过程中产生热塑性应变会引发热应变脆化。32/169

3、

改善材料断裂韧性（1）正确设计选材应采取“等韧性”或“等性能”标准，才能确保焊缝区不成为构造薄弱步骤，以避免脆性断裂。（2）优化焊接工艺（3）合理制定、严格执行耐压试验规程（4）控制钢材S、P含量。33/1697.3材料断裂评定办法

1、转变温度办法脆性--韧性和温度关系临界应力强度因子KIC。（1）冲击试验目前常用V型缺口冲击试验与梅氏U型缺口冲击试验。评定标准：能量标准、断口、延性标准2023/10/1034/169(2)爆炸膨胀试验355mm×355mm（14×14英寸）全厚度；中间堆焊脆性焊缝，锯一缺口。2023/10/1035/169评定标准平裂情况：没有凹陷，完全脆性；凹裂情况：有一定塑性，脆性为主；凹陷和局部断裂情况：

显著凹陷，材料塑性较大。膨胀撕裂情况：

较大膨胀，裂口被撕裂，完全塑性破坏。在平裂与凹陷之间存在临界温度，低于该温度，材料发生平裂，高于它发生凹裂，此温度称无延性转变温度。NDT2023/10/1036/169(3)落锤试验2023/10/1037/1692023/10/1038/1692023/10/10无延性转变温度39/1692、断裂力学办法表达缺口韧性转变温度办法已有了很长历史，但脆断事故仍不停发生。原因是构造破坏原因不但取决于工作应力还取决于裂纹尺寸。断裂力学就是认可材料中工作应力和裂纹尺寸及断裂韧度之间关系。材料断裂韧度----临界应力强度KIC和临界能量GIC。2023/10/1040/1692023/10/107.5焊接制造工艺与脆性断裂关系1、焊接接头设计影响41/1692023/10/102、焊接接头组织影响42/1692023/10/103、焊接线能量影响43/1694、焊接缺陷影响裂纹、咬肉、未焊透，外形不良等焊缝缺陷都产生应力集中和也许引发脆性破坏。2023/10/10表面夹渣气孔44/1692023/10/10咬边未焊透表面气孔45/1692023/10/10横向裂纹46/1695、角变形和错边影响

在焊接接头中，角变形和错边都是引发附加弯曲应力。

2023/10/1047/169角变形对破坏应力影响2023/10/1048/169

6、残余应力和塑性变形影响

2023/10/1049/1692023/10/1050/1692023/10/10不一样应力裂纹扩展方向51/1697.6钢构造抗开裂性能

与止裂性能评定办法1、脆性断裂产生、发展和停顿脆断过程由两个阶段组成：在构造缺陷处（如焊接裂纹、未焊透等），并在外载作用下，其前沿附近产生少许塑性变形，同步尖端有一定量张开位移；当外载增加到某一临界值时，裂纹即以高速度失稳扩展。2023/10/1052/1697.6.1焊接接头抗开裂性能试验1、Wells宽板拉伸试验（BS5500）确定断裂转变温度：Ti2023/10/1053/1692023/10/1054/1692、断裂韧性试验（COD试验）2023/10/1055/169小结1.断裂分类：延性断裂、脆性断裂2.影响脆性断裂原因：温度、应力、加载速度、材料组织3.材料断裂评定办法：冲击试验、落锤试验、膨胀试验4.钢构造抗裂性能评定办法：韦尔斯宽板拉伸试验、断裂韧性试验（COD）2023/10/1056/169

疲劳断裂是在循环应力、拉应力和塑性应变这三者共同作用下发生低应力破坏。

由于钢构造易于存在焊接缺陷和较严重应力集中，因此钢构造疲劳往往是从焊接接头处产生。7.7钢构造疲劳断裂防治办法

57/1697.7.1疲劳断裂特性1、疲劳是一种潜在突发性断裂，在静载下显示韧性或脆性破坏材料，在疲劳断裂前均不发生显著塑性变形，疲劳断裂是一种脆性断裂；2、引发疲劳断裂循环载荷峰值较低，往往远不大于根据静载断裂分析估算出来“安全”载荷（屈服强度）；3、疲劳断裂也是裂纹萌生和扩展过程。2023/10/1058/1697.7.2疲劳断口宏观和微观形貌

1、疲劳断口宏观形貌从宏观断面观测一般疲劳断口由疲劳裂纹源区、疲劳裂纹扩展区和瞬时断裂区三个部分组成，形状具有“贝壳”状或“海滩”状条纹

2023/10/1059/169疲劳断裂带2023/10/1060/169（1）疲劳裂纹源区是疲劳裂纹萌生策源地，是疲劳破坏起点，源区断口形貌多数情况下比较平坦、光亮，且呈半圆形或半椭圆形。（2）疲劳裂纹扩展区是判断疲劳断裂最主要特性区域，其基本特性是展现贝壳花样或海滩花样，它是以疲劳源区为中心，与裂纹扩展方向相垂直呈半圆形或扇形弧形线，又称疲劳弧线。2023/10/1061/169疲劳裂纹源2023/10/1062/169（3）瞬时断裂区断口与其他两种相比断面粗糙不平坦，裂纹源区及裂纹扩展区为光亮区，有时光亮区仅为疲劳源区。若应力较高或材料韧性较差，则瞬断区面积较大；反之，则瞬断区就较小。当材料塑性很大时，断口呈纤维状，暗灰色；脆性材料断口呈结晶状。因此，瞬时断裂是一种静载断裂，它具有静载断裂断口形貌，是裂纹最后失稳迅速扩展所形成断口区域。2023/10/1063/1692、疲劳断口微观形貌

疲劳裂纹扩展区微观形貌基本特性是具有一定间距、垂直于主裂纹扩展方向、互相平行条状花样，即疲劳条带。（1）疲劳条带间距在裂纹扩展早期较小，而后逐渐变大；（2）疲劳条带形状多为向前凸出弧形条纹（3）疲劳条带在常温下往往是穿晶，而在高温下能够出现沿晶疲劳条带；（4）断口两侧条纹形态对称，即峰对峰，谷对谷。

2023/10/1064/169

韧性疲劳条带脆性疲劳条带

2023/10/1065/1697.7.3疲劳裂纹萌生和扩展机理

1、疲劳裂纹萌生机理

疲劳断裂一般都要通过裂纹萌生和扩展过程。焊接接头、铆接接头是钢构造中最易发生疲劳裂纹部位，在此部位存在多种缺陷和形状发生变化造成应力集中等，成为疲劳裂纹源，萌生过程称为疲劳裂纹核。

宏观疲劳裂纹是由疲劳微观裂纹形核、长大及连接而成。2023/10/1066/169（1）滑移带疲劳裂纹萌生

疲劳条件下所独有“驻留滑移带”，即永留或再现循环滑移带。2023/10/1067/169（2）晶界或孪晶界疲劳裂纹萌生

由于循环应力不停作用，位错在某一晶粒内运动时受到晶界妨碍作用，在晶界处发生位错塞积，并在晶界处造成应力集中，当其应力峰值达成断裂强度时，晶界开裂并形成裂纹。2023/10/1068/169（3）相界面疲劳裂纹萌生

金属材料中非金属夹杂物、第二强化相和基体相交界面是疲劳裂纹优先萌生部位。有时脆性夹杂和第二相质点在循环应力作用下，也也许发生断裂。试验表白，夹杂物和第二相形态、数量及其分布对材料疲劳性能有显著影响。

2023/10/1069/1697.7.4疲劳裂纹扩展机理

1、扩展宏观规律2023/10/1070/1692、扩展微观机理

2023/10/1071/1692023/10/103、疲劳裂纹扩展“塑性钝化模形”72/1697.7.5影响焊接接头疲劳强度原因

1、

对接接头应力集中影响2023/10/1073/1692、表面状态表面粗糙越低，材料疲劳极限越高，材料强度越高，表面粗糙度对疲劳极限影响越显著。3、零件几何形状及载荷特性

零件上槽、孔、圆角、缺口和螺纹等存在，使零件外形不连续，由此产生了应力集中。

2023/10/1074/1694、

金属材料组织和性能构造钢疲劳强度最高，其原因是钢中碳与碳化物元素形成碳化物弥散在钢中，使钢晶粒得到细化提升材料形变抗力和提升疲劳强度；

细小均匀回火马氏体较珠光体加马氏体及贝氏体加马氏体混合组织具有更佳疲劳抗力；铁素体加珠光体组织钢材疲劳抗力随珠光体组织含量增加而增加；

非金属夹杂物、疏松、偏析等缺陷均使材料疲劳抗力减少。2023/10/1075/1697.7.6提升疲劳强度措施1、

减少应力集中和危险部位上实际应力2、表面强化3、减少焊缝中缺陷

2023/10/1076/1692023/10/1077/1692023/10/1078/169

综上所述，要在提升强度同步，又能改善韧性，减少脆性，可从三方面着手：1.改善合金化学成份和冶炼生产办法，清除或固定对韧性不利有害原因。2.取得可达成最佳韧性显微组织和相分布。3.细化显微组织，细化晶粒。2023/10/1079/169疲劳试验机2023/10/1080/169疲劳试验机2023/10/1081/169疲劳试验数据2023/10/1082/1697.8钢构造应力腐蚀断裂防治

应力腐蚀：

指敏感金属或合金在一定拉应力和一定腐蚀介质环境共同作用下所引发腐蚀断裂过程。两种机理：1、电化学应力腐蚀机理2、机械破裂应力腐蚀开裂机理83/169应力--周期—环境2023/10/1084/169应力腐蚀2023/10/10穿晶腐蚀沿晶腐蚀85/169避免和控制钢构造产生应力腐蚀措施1、设计方面控制2、

制造工艺过程中控制①焊接材料选择②焊接工艺条件控制③控制冷作变形86/169焊接接头应力腐蚀2023/10/1087/169焊接接头应力腐蚀2023/10/1088/169讨论题1.什么是疲劳断裂？其断口特性如何？2.疲劳断裂形成微观机理及其避免措施？3.脆性断裂微观特性如何？避免脆性断裂措施？4.脆性断裂与疲劳断裂区分？5.应力腐蚀机理是什么？6.材料断裂评定办法有哪些？7.查1-2个焊接构造脆性断裂事故案例分析报告。2023/10/1089/169第8章钢构造焊接生产工艺

8.1钢构造加工工艺基本知识钢构造焊接制造（即焊接构造生产）是从焊接生产准备工作开始，它包括构造工艺性审查、工艺方案和工艺规程设计、工艺评定、编制工艺文献（含定额编制）和质量确保文献、定购原材料和辅助材料、外购和自行设计制造装配—焊接设备和装备；从材料入库真正开始了焊接构造制造工艺过程，包括材料复验入库、备料加工、装配—焊接、焊后热处理、质量检查、成品验收；其中还穿插返修、涂饰和喷漆；最后合格产品入库全过程。2023/10/1090/1692023/10/1091/169原材料2023/10/1092/169钢材2023/10/1093/169金属材料成型加工2023/10/1094/1692023/10/1095/169装配--焊接2023/10/1096/1691、焊接生产准备工作

理解生产任务，审查（重点是工艺性审查）与熟悉构造图样；

理解产品技术要求，在进行工艺分析基础上，制定所有产品工艺流程；

进行工艺评定，编制工艺规程及所有工艺文献、质量确保文献；根据需要定购或自行设计制造装配—焊接设备和装备，根据工艺流程要求，对生产面积进行调整和建设等。

2023/10/1097/169压力容器焊缝分类2023/10/1098/1692、材料库主要任务是材料保管和发放，它对材料进行分类、储存和保管并按要求发放。材料库主要有两种:一是金属材料库，主要寄存保管钢材；二是焊接材料库，主要寄存焊丝、焊剂和焊条。2023/10/1099/169焊接材料2023/10/10100/1693、焊接生产备料加工工艺

首先进行材料预处理，包括矫正、除锈（如喷丸）、表面防护处理（如喷涂导电漆等）、预落料等。备料包括放样、划线、号料、下料（标值移植）；机加工：边缘加工、矫正、成形加工、端面加工以及号孔、钻（冲）孔等为装配—焊接提供合格零件过程。

2023/10/10101/1694、

装配—焊接工艺它是两个既不相同又密不可分工序。它包括边缘清理、装配、焊接。装配----焊接次序可分为：整装-整焊、部件装配焊接-总装配焊接、交替装焊三种类型装配—焊接过程中时常还需穿插其他加工，例如机械加工、预热及焊后热处理、零部件矫形等，贯通整个生产过程检查工序也穿插其间。2023/10/10102/169焊接加工2023/10/10103/1695、

焊后热处理根据焊件材料类别，能够选用下列不一样种类焊后热处理：消除应力处理、回火、正火+回火（又称空气调质处理）、调质处理（淬火+回火）、固溶处理（只用于奥氏体不锈钢）、稳定化处理（只用于稳定型奥氏体不锈钢）、时效处理（用于沉淀硬化钢）。2023/10/10104/169高频退火2023/10/10105/1696、检查工序贯通整个生产过程，检查工序从原材料检查，如入库复验开始，随后在生产加工每道工序都要采取不一样工艺进行不一样内容检查，

最后质量检查可分为：焊接构造外形尺寸检查；焊缝外观检查；焊接接头无损检查；焊接接头密封性检查；构造整体耐压检查。2023/10/10106/169现场检测2023/10/10107/1698.2钢构造焊接工艺审查主要审查下列几个方面:1、

是否有助于减少焊接应力与变形(1)尽可能减少焊缝数量2023/10/10108/169(2)选用对称构件截面尽也许地选用对称构件截面和焊缝位置。(3)尽也许减小焊缝尺寸在不影响构造强度与刚度前提下，尽也许减小焊缝截面尺寸或把连续角焊缝设计成断续角焊缝，减小了焊缝截面尺寸和长度，能减少塑性变形区范围，使焊接应力与变形减少。(4)尽也许减少焊缝数量对复杂构造应采取分部件装配法，尽也许减少总装焊缝数量并使之分布合理，这样能大大减少构造变形。2023/10/10109/1692023/10/10

800t压床底座构造方案比较110/169(5)避免焊缝相交尽可能避免各条焊缝相交，由于在交点处会产生三轴应力，使材料塑性减少，并造成严重应力集中。2023/10/10111/1692、是否有利于减少生产劳动量(1)合理确定焊缝2023/10/10112/169

(2)尽可能取消多出加工

2023/10/10113/169(3)尽可能减少辅助工时

焊接构造生产中辅助工时一般占有较大百分比，减少辅助工时对提升生产率有主要意义。构造中焊缝所在位置应使焊接设备调整次数最少，焊件翻转次数最少。(4)尽可能利用型钢和标准件

型钢具有多种形状，通过互相组合能够组成刚性更大多种焊接构造，对同一构造假如用型钢来制造，则其焊接工作量会比用钢板制造要少得多。2023/10/10114/169(5)尽可能利用复合构造和继承性强构造2023/10/10115/169采取复合构造2023/10/10116/169(6)有助于采取先进焊接办法

埋弧焊熔深比手工电弧焊大，有时不需要开坡口，从而节省工时；采取二氧化碳气体保护焊，不但成本低、变形小并且不需清渣。2023/10/10117/1693、有助于施工方便和改善工人劳动条件尽可能使构造具有良好可焊到性

2023/10/10118/169氩弧焊2023/10/10119/169(2)尽可能有助于焊接机械化和自动化当产品批量大、数量多时候，必须考虑制造过程机械化和自动化。标准上应减少零件数量，减少短焊缝，增加长焊缝，尽可能使焊缝排列规则和采取同一种接头形式。(3)尽可能有助于检查方便严格检查焊接接头质量是确保构造质量主要措施，对于构造上需要检查焊接接头，必须考虑到是否检查方便。一般来说，可焊到性好焊缝检查也不会困难。

2023/10/10120/1694、有助于减少应力集中

(1)尽可能避免焊缝过于集中

2023/10/10121/169(2)尽可能使焊接接头形式合理减小应力集中

2023/10/10122/169(3)尽可能避免构件截面突变

在截面变化地方必须采取圆滑过渡，不要形成尖角。2023/10/10123/169(4)应用复合构造

2023/10/10124/1695、是否有助于节省材料和合理使用材料尽可能选用焊接性好材料来制造焊接构造首先应满足构造工作条件和使用性能需要；其次是满足焊接特点需要。（首先材料焊接性，其次考虑材料强度）2023/10/10125/169（2）使用材料一定要合理一般来说，零件形状越简单，材料利用率就越高。2023/10/10126/1698.3工艺性审查方式和程序

初步设计和技术设计阶段工艺性审查一般采取各方（设计、工艺、制造部门技术人员和主管）参与会审方式。

全套图样审查完成，无大修改意见，审查者应在“工艺”栏内签字，对有较大修改意见，暂不签字，审查者应填写“产品构造工艺性审查统计”（见JB/Z187.4-1888）与图样一并交设计部门。2023/10/10127/1692023/10/10128/1698.3焊接生产工艺方案设计1、工艺分析和编制工艺方案标准首先，从产品——焊接构造生产要求入手，包括技术要求、经济要求、劳动保护、安全卫生，明确焊接构造生产规模和方式，使确定工艺方案在确保钢构造质量同步，充足考虑生产周期、成本和环境保护；其次，根据本公司能力，积极采取国内外先进工艺技术和装备，以不停提升公司工艺水平和生产能力。2023/10/10129/1692、工艺分析根据和内容

工艺分析重点是装配—焊接工艺过程分析。工艺分析总是优先考虑采取先进焊接工艺，分析构造形式、生产规模，选用确保构造技术要求、有高焊缝质量和劳动生产率、良好劳动条件焊接办法；其次，在确保产品技术条件和质量前提下，要进行成本分析，千方百计减少产品成本。2023/10/10130/1693、焊接生产工艺方案确定对小批试制阶段工艺、工装验证情况小结；

工艺关键件质量攻关措施意见和关键工序质量控制点设置意见；工艺文献和工艺装备深入修改、完善意见；专用设备或生产自动线设计制造意见；采取有关新材料、新工艺意见；对生产节拍安排和投产方式提议；装配方案和车间平面布置调整意见。2023/10/10131/169焊接工艺专家系统2023/10/10132/169

8.4焊接工艺评定焊接工艺评定是通过对焊接接头力学性能或其他性能试验证明焊接工艺规程正确性和合理性一种程序。焊接工艺规程是否能提供合乎技术要求焊接接头，需要通过焊接工艺评定或焊接试验来确定。主要钢构造如压力容器、锅炉、能源与电力设备金属构造、桥梁、主要建筑构造等，在编制焊接工艺规程之前都要进行焊接工艺评定。2023/10/10133/1698.4.1焊接工艺评定程序①理解应进行焊接工艺评定构造特点和有关数据，确定出应进行焊接工艺评定若干典型接头，避免反复评定或漏评，编写焊接工艺评定任务书。②在工艺分析基础上，由焊接工程师（工艺主管）拟订焊接工艺，编制焊接工艺评定指导书;③焊接试件应按标准要求图样，施焊统计焊接工艺评定所用设备、装备、仪表等参数；④由焊好试件加工试样，并进行试样性能试验。⑤在各项检测试验结束、试验报告聚集之后进行总结，编制“焊接工艺评定报告”。⑥编制焊接工艺指导书。2023/10/10134/169工艺评定力学性能试验2023/10/10135/169拉伸试样2023/10/10136/169弯曲试样2023/10/10137/169冲击试样2023/10/10138/169冲击缺口选择2023/10/10139/169弯曲试验2023/10/10140/169工艺评定焊接试板2023/10/10141/169金相检查2023/10/10142/169评定试件2023/10/10143/1698.4.2

焊接工艺评定规则

我国已制定了多种焊接工艺评定标准，它们是《蒸汽锅炉安全技术监察规程》，部颁标准JB4420—89《锅炉焊接工艺评定》，JB4708—2023《钢制压力容器焊接工艺评定》以及JB/T6963—93《钢制件熔化焊工艺评定》。这些标准基本上都是按照美国ASME锅炉与压力容器法规第九卷《焊接与钎焊评定》编制。2023/10/10144/169

按照AWS“钢构造焊接法规”，可将焊接工艺规程分为两大类：一类是免作评定焊接工艺规程，或称通用焊接工艺规程，只要规程各项内容均在法规要求范围之内，则该焊接工艺规程能够免作焊接工艺评定试验。

另一类焊接工艺规程，必须按法规有关要求作焊接工艺评定试验，以证明该工艺规程正确性。2023/10/10145/1698.4.3焊接工艺评定内容1、焊接办法

从一种焊接办法改用另一种焊接办法，或每种焊接办法主要工艺参数变化超出原评定合格范围，需对该焊接工艺规程作评定试验。2、母材金属3、焊接填充金属和电极

焊接填充材料强度级别提升，从低氢型焊条改成高氢型焊条或改用非标准焊条、焊丝或焊丝-焊剂组合变动.在钨极氩弧焊中，增加或取消填充丝，从添加冷丝改成添加热丝或反之，钨极直径变化以及采取非标准钨极；

2023/10/10146/1694、预热和层间温度如预热温度和层间温度减少值超出下列要求，则应通过工艺评定试验。对于焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊和药芯焊丝电弧焊为14℃；对于钨极氩弧焊为55℃。对于要求缺口冲击韧度焊接接头，层间温度不应比要求值高55℃以上。5、焊接电参数主要焊接电参数包括：焊接电流、电流种类和极性，熔滴过渡形式、电弧电压、焊丝送进速度、焊接速度和热输入量。2023/10/10147/1696、保护气体

在多种气体保护焊中，保护气体从一种气体改为另一种保护气体或改用混合气体，或变化混合气体配比或取消气体保护，或使用非标准保护气体均看作是主要参数变化。7、坡口形式和尺寸

全焊透开坡口接头工艺评定适用于所有通用焊接工艺规程所采取多种坡口，包括局部焊透开坡口接头形式。2023/10/10148/1698、焊接位置

从一种焊接位置改成另一种焊接位置需通过焊接工艺评定。焊条电弧焊和气体保护焊立焊时，焊接方向从向上立焊改成向下立焊或反之，亦应看作主要工艺参数变动。9、母材金属规格

母材金属规格对于板构造只考虑母材金属厚度，对于管构造应同步考虑管径和壁厚。2023/10/10149/1698.4.4焊接工艺评定试验

钢构造焊接工艺评定试验项目包括：1、目视检查；2、无损检查100%RT；3、对接接头弯曲试验4件、拉伸试验2件、

缺口冲击试验6件4、宏观金相检查;

5、

硬度。

2023/10/10150/169膨胀水箱2023/10/10151/169制定膨胀水箱工艺评定2023/10/10152/1698.4.5焊接工艺评定报告其内容应包括下列各部分：

(1)评定报告编号及相对应设计书编号。（2）评定项目名称。（3）评定试验采取焊接办法，焊接位置。（4）所根据产品技术标准编号。（5）试板坡口形式、实际坡口尺寸。（6）试板焊接接头焊接次序和焊缝层次。（7）试板母材金属牌号、规格、类别号，如采取非法规和非标准材料，则应列出实际化学成份化验成果和力学性能实测数据。（8）焊接试板所用焊接材料，列出牌号、规格以及该批焊材入厂复验成果，包括化学成份和力学性能。2023/10/10153/169

（9）评定试板焊前实际预热温度、层间温度和后热温度等。（10）试板焊后热处理实际加热温度和保温时间，对于合金钢应统计实际升温和冷却速度。（11）焊接电参数，统计试板焊接过程中实际使用焊接电流、电弧电压、焊接速度。对于熔化极气体保护焊和电渣焊应统计实测送丝速度。电流种类和极性应清楚表白。如采取脉冲电流，应统计脉冲电流各参数。（12）凡是在试板焊接中加以监控或检测操作技术参数都应加以统计，其他参数可不作统计。2023/10/10154/169（13）力学性能检查成果，应注明检查报告编号、试样编号、试样形式，实测接头强度性能和抗弯性能数据。（14）其他性能检查成果，角焊缝宏观检查成果，或耐蚀性检查成果、硬度测定成果。（15）评定结论。（16）编制、校对、审核人员署名。（17）公司管理者代表同意，以示对报告正确性和合法性负责。2023/10/10155/1698.5钢构造焊接加工工艺规程

按照美国ASME锅炉与压力容器法规第九卷QW-200.1条款，焊接工艺规程定义为一种经评定合格书面焊接工艺文献，以指导按法规要求焊制产品焊缝。2023/10/10156/1692023/10/10工艺分析和工艺方案编制根据和内容依据内容着眼点与考虑措施产品设计图样（已通过工艺性审查），生产任务（生产大纲）及有关技术文献构造采取何种焊接工艺在此工艺条件下，如何确保产品技术条件要求构造几何尺寸、焊接接头质量产品生产性质和生产类型钢构造形式，焊缝分布及其对变形和应力影响，为确保构造几何尺寸和焊缝质量采取工艺措施包括焊接材料选择、需要预热、后热和焊后热处理对应采取合理装配-焊接次序、各工序要求，采取合适装配焊接夹具和反变形。严格控制装配质量和焊接工艺参数，它应当建立在严格工艺评定基础之上、良好可达性和最佳施焊位置（平焊位置）本公司现有生产条件构造与部件划分要与选定装配-焊接工艺相适应；划分零件数量合适，装配焊接工作量最少、各工种工作量比较平衡、工种交替少、易于流水作业和这种划分装配焊接次序产生较小焊接变形和应力，虽然有了变形也容易矫正。与车间起重和设备能力符合。国内外同类产品工艺技术情报可选用工具、夹具和工艺装备确保构造质量、减轻劳动强度、改善劳动条件和生产安全，达成提升劳动生产率。有关技术政策、市场信息，本公司领导和职员目标选择合适检查措施、生产组织和管理与构造图样和技术要求、工艺措施相适应，并要符合有关标准157/1698.5.1焊接工艺规程内容

焊接工艺规程是指导焊工按法规要求焊制产品焊缝工艺文献。

详细项目包括：焊接办法，母材金属类别及钢号，厚度范围，焊接材料种类、牌号、规格，预热和后热温度，热处理办法和制度，焊接工艺参数，接头及坡口形式，操作技术和焊后检查办法及要求。

对于厚壁焊件或形状复杂易变形焊件还应要求焊接次序。2023/10/10158/169对于一般焊接构造和非法规产品，焊接工艺规程可直接按产品技术条件、