钢制压力容器焊接工艺评定JB.docx

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钢制压力容器焊接工艺评定JB

钢制压力容器焊接工艺评定-JB4708-2000

中华人民共和国行业标准

钢制压力容器焊接工艺评定JB4708-92

Weldingprocedurequalification

forsteelpressurevessels

1主题内容与适用范围

本标准规定了钢制压力容器焊接评定规则、试验方法和合格指标.

本标准适用于钢制压力容器的气焊、手弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊、钨极气体保护[下载自.管理资源吧]焊、电渣焊、耐蚀层堆焊的焊接工艺评定.

2引用标准

GB150-89钢制压力容器

GB228-87金属拉伸试验方法

GB232-88金属弯曲试验方法

GB912-82普通碳素结构钢和低合金结构钢薄钢板技术条件

GB2106-80金属夏比（V型缺口）冲击试验方法

GB2270-80不锈钢无缝钢管

GB3274-88碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带

GB3323-87钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级

GB3531-83低温压力容器用低合金钢厚钢板技术条件

GB4237-84不锈钢热轧钢板

GB5681-85压力容器用热轧钢带

GB6479-86化肥设备用高压无缝钢管

GB6653-86焊接气瓶用钢板

GB6654-86压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板

GB6655-86多层压力容器用低合金钢钢板

GB8163-87输送流体用无缝钢管

GB9948-88石油裂化用无缝钢管

JB755-85压力容器锻件技术条件

JB1152-81锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤

3总则

3.1焊接工艺评定应以可靠的钢材焊接性能试验为依据,并在产品焊接之前完成.

3.2焊接工艺评定过程是:

拟定焊接工艺指导书、根据本标准的规定施焊试件、检验试件和试样、测定焊接接头是否具有所要求的使用性能、提出焊接工艺评定报告.从而验证施焊单位拟定的焊接工艺的正确性.

3.3焊接工艺评定所用设备、仪表应处于正常工作状态,钢材、焊接材料必须符合相应标准,由本单位技能熟练的焊接人员焊接试件.

3.4评定对接焊缝焊接工艺时,采用对接焊缝试件;评定角焊缝焊接工艺时,采用角焊缝试件.对接焊缝试件评定合格的焊接工艺亦适用于角焊缝;评定组合焊缝（角焊缝加对接焊缝）焊接工艺时,根据焊件的焊透要求确定采用组合焊缝试件或对接焊缝试件或角焊缝试件.试件形式示意如图1.

3.5焊接工艺因素分为重要因素、补加因素和次要因素.

3.5.1重要因素是指影响焊接接头抗拉强度和弯曲性能的焊接工艺因素.

3.5.2补加因素是指影响焊接接头冲击韧性的焊接工艺因素.当规定进行冲击试验时,需增加补加因素.

3.5.3次要因素是指对要求测定的力学性能无明显影响的焊接工艺因素.

4焊接工艺评定规则

4.1一般规则

4.1.1改变焊接方法,需重新评定.

4.1.2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,可按每种焊接方法（或焊接工艺）分别进行评定;亦可使用两种或两种以上焊接方法（或焊接工艺）焊接试件,进行组合评定.

组合评定合格后用于焊件时,可以采用其中一种或几种焊接方法（或焊接工艺）,但要保证每一种焊接方法（或焊接工艺）所熔敷的焊缝金属厚度都在已评定的各自有效范围内.

4.1.3为了减少焊接工艺评定数量,根据母材的化学成份、力学性能和焊接性能进行分类分组（见表1）.

4.1.3.1一种母材评定合格的焊接工艺可以用于同组别号的其它母材.

4.1.3.2除4.1.3.3和4.1.3.4外,母材组别号改变时,需重新评定.

4.1.3.3组别号为Ⅳ-1母材的评定适用于组别号为Ⅱ-1的母材.

4.1.3.4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该组别号母材与低组别号母材所组成的焊接接头.

4.1.3.5当不同类别号的母材组成焊接接头时,即使母材各自都已评定合格,其焊接接头仍需重新评定.但类别号为Ⅱ、组别号为Ⅱ-1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1的母材所组成的焊接接头.

4.1.4试件的焊后热处理应与焊件在制造过程中的焊后热处理基本相同.在消除应力热处理时,试件保温时间不得少于焊件在制造过程中累计保温时间的80%.

改变焊后热处理类别,需重新评定.

注:

焊后热处理类别如下:

铬镍不锈钢分为不热处理和热处理（固溶或稳定化）;

除铬镍不锈钢外分为不热处理、消除应力热处理、正火、正火加回火、淬火加回火.

4.1.5评定合格的对接焊接焊缝试件的焊接工艺适用于焊件的母材厚度和焊缝金属厚度有效范围按表2和表3的规定.

当试件采用表4所列焊接条件时,焊件的最大厚度则需按表4确定.

当采用两种或两种以上焊接方法（或焊接工艺）焊接的试件评定合格后,适用于焊件的厚度有效范围,不得以每种焊接方法（或焊接工艺）评定后所适用的最大厚度进行叠加.

4.1.6对于返修焊、补焊和打底焊,当试件母材厚度不小于40mm时,评定合格的焊接工艺所适用一焊件母材的厚度有效范围的最大值不限.

4.1.7对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于不等对接焊缝焊件,但厚边和薄边母材的厚度都应在已评定的有效范围内.

4.1.8对接焊缝试件或角焊缝试件评定合格的焊接工艺用于焊件角焊缝时,焊件度的有效范围不限.

4.1.9板材对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于管与板的角焊缝,反之亦可.

4.1.10板材角焊缝试件评定合格的焊接达用于管与板的角焊缝,反之亦可.

4.1.11当组合焊缝焊件为全焊透时,可采用与焊件接头的坡口形式和尺寸类同的对接焊缝试件进行评定;也可采用组合焊缝试件加对接焊缝试件（后者的坡口号尺寸不限定）进行评定.此外,对接焊缝试件的重要因素和补加因素应与焊件的焊缝相同.

当组合焊缝焊件不要求全焊透时,若坡口深度大于焊件中较母材厚度的一半,则按对接焊缝对待;若坡口深度小于或等于焊件中较薄母材厚度的一半,则按角焊缝对待.

4.1.12当变更任何一个重要因素时都需要重新评定焊接工艺

当增加或变更任何一个补加因素时,则可按增加或变更的补加因素增焊冲击韧性试件进行试验.

当变更次要因素时不需重新评定焊接工艺,但需重新编制焊接工艺指导书.

各种焊接方法的焊接工艺评定重要因素和补加因素见表5.

4.2耐蚀层评定规则

4.2.1对各种堆焊方法,凡属下列情况之一,均需重新评定.

a.改变或增加焊接方法;

b.基体钢材类别号为IV时,改变组别号;

c.改变基体钢材的类别号;

d.除横焊、立焊或仰焊位置的评定适用于平焊位置外,改变评定合格的焊接位置;

e.预热温度比评定范围下限降低50℃以上或层间温度超过评定范围的最大值;

f.改变焊后热处理类别;

g.焊后热处理温度下的总保温时间比评定最长保温时间延长25%或更多;

h.多层堆焊变列为单层堆焊、凡属下列情况之一,仍需重新评定.

i.变更电流种类或极性.

4.2.2对于手弧焊除4.2.1规定以外,凡属下列情况之一,仍需重新评定.

a.变更焊条牌号（焊条牌号中第三位数字除外）;

b.当堆焊首层时,变更焊条直径或首层施焊电流比已评定范围的上限值增加10%以上.

4.2.3对于埋弧焊、熔化极气体保护焊或钨极气体保护焊堆焊,除4.2.1规定以外,凡属下列情况之一,仍需重新评定.

a.变更焊丝（或钢带）钢号;

b.变更焊剂牌号、混合焊剂的混合比例;

c.变更同一熔池上的焊丝根数;

d.添加或取消附加的填充金属;

e.增加或取消焊丝的摆动;

f.焊丝或附加的填充金属公称横截面积的变化超过10%;

g.线能量或单位长度焊道内熔敷金属体积比评定范围的上限值增加10%以上;

h.变更保护气体种类、混合保护气体配比;

i取消保护气体,或保护气体流量比评定范围下限值降低10%以上.

5试件、试样和检验

5.1试件制备

5.1.1母材、焊接材料、坡口和试件的焊接必须符合焊接工艺指导书的要求.

5.1.2试件的数量和尺寸应满足制备试样的要求.

5.1.3对接焊缝试件尺寸

试件厚度应充分考虑适用于焊件厚度的有效范围.

5.1.4角焊缝试件尺寸

5.1.4.1板材角焊缝试件尺寸（见表6和图2）

5.1.4.2管与板角焊缝试件尺寸（见图3）.

5.1.5组合焊缝试件尺寸

5.1.5.1板材组合焊缝试件尺寸（见表7和图4）

5.1.5.2管与板组合焊缝试件尺寸（见表8和图5）

5.1.6耐蚀层堆焊试件尺寸

当焊件基体的厚度等于或大于25mm时,则试件基体的厚度不得小于25mm;当焊件基体厚度小于25mm,则试件基体厚度应等于或小于焊件基体厚度.

5.2对接焊缝试件和试样的检验

5.2.1检验项目:

外观检查、无损探伤和力学性能试验.

a.外观检查:

试件接头表面不得有裂纹、未焊透和未熔合.

b.无损探伤:

试件的射线探伤按GB3323的规定,射线照相的质量应不低于AB级,焊缝质量不低于Ⅱ级;试件的超声波探伤按GB1152的规定,焊缝的质量应为I级.

c.力学性能试验项目包括拉力试验、弯曲（面弯、背弯、侧弯）试验和冲击试验（当规定时）,检验要求按下列条文规定.

5.2.2力学性能试验的试样类别和数量应符合表9的规定.

5.2.3当试件采用两种或两种以上焊接方法（或焊工艺）时:

a.拉力试样和弯曲试样的受拉面应包括每一种焊接方法（或焊接工艺）的焊缝金属;

b当规定作冲击试验时,对一种焊接方法（或焊接工艺）的焊缝区和热影响区都要作冲击试验.

5.2.4力学性能试验

试件经外观检查和无损探伤合格后,允许避开缺陷制取试样,取样位置按5.2.4.1和5.2.4.2的规定.

试样去除焊缝余高前允许对试样进行冷校平.

5.2.4.1板材对接焊缝试件取样位置（见图6）.

5.2.4.2管材对接焊缝试件取样位置（见图7）

5.2.5拉力试验

5.2.5.1试样

5.2.5.1.1取样和加工要求

a.厚度小于或等于30mm的试件,采用全厚度试样进行试验.

b.厚度大于30mm的试件,根据试验条件可采用但厚度试样,也可以用两片或多片试样（应包括整个试件厚度）的试验代替一个全厚度试样的试验;

c.两片或多片试样的厚度为30mm,试样的数量为试件母材厚度（mm）除以30mm（按四舍五入,取整数）,试样的切取方式见图8.

d.试样的焊缝余高应以机械方法去除,使之与母材齐平.

5.2.5.1.2试样形式

a.带肩板形试样（见图9）适用于所有厚度板材的对接焊缝试件.

b.管接头带肩板形式样形式Ⅰ（见图10）适用于外径大于76mm的所有壁厚管材对接焊缝试件.

c.管接头带肩板形试样型式Ⅱ（见图11）适用于外径小于或等于76mm的管材对接焊缝试样.

d..管接头全截面试样（见图12）适用于外径小于或等于76mm的管材对接焊缝试件.

5.2.5.2试验方法

拉力试验按GB228规定的试验方法测定焊接接头的抗拉强度.

5.2.5.3合格指标

试样母材为同种钢号时,每个试样的抗拉强度应不低于母材钢号标准规定值的下限.

试样母材为两种钢号,每个试样的抗拉强度应不低于两种钢号标准规定值下限的较低值.

当采用两片或多片试样时,每片试样的抗拉强度都应符合上述相应规定.

5.2.6弯曲试验

5.6.2.1试样

5.2.6.1.1加工要求

试样的焊缝余高应以机械加工去除,面弯、背弯试样的拉伸面应平齐且保留焊缝两侧中至少一侧的母材原始表面.

5.2.6.1.2试样开式

a.面弯和背弯试样（见图13）

试样厚度S与试件厚度T相同

b.横向侧弯试样（见图14）

当试件厚度（T）小于38mm时,采用试件全厚度侧弯试样,试样宽度等于试件厚度.

当试件厚度（T）大于或等于38mm时,允许沿试件厚度方向切成宽度为20至30mm等宽的两片或多片试样的试验代替一个试件全厚度侧弯试样的试验.

5.2.6.2试验方法

弯曲试验按GB232和表10规定的试验方法测定焊接接头的致密性和塑性.

试样的焊缝中心应对准弯轴轴线.侧弯试验时,若试样表面存在缺陷,则以缺陷较严重一侧作为拉伸面.

5.2.6.3合格指标

试样弯曲到规定的有度后,其拉伸面上出现长度大于1.5mm的任一横向（沿试样宽度方向）裂纹或缺陷,或长度大于3mm的任一纵向（沿试样长度方向）裂纹或缺陷,为不合格.试样的棱角开裂一般不计,但由夹渣或其它焊接缺陷引起的棱角开裂长度应计入.

若采用两片或多片试样时,每片试样都应符合上述要求.

5.2.7冲击试验

5.2.7.1试样位置

a.试样应垂直于焊缝轴线,缺口轴线垂直于母材表面.

b.取样位置见图15.

c.焊缝区试样的缺陷口轴线需位于焊缝中心线上.

d.热影响区试样的缺陷口轴线至试样轴线与熔合线交点的距离大于零,且应尽可能多的通过热影响区.

5.2.7.2试样形式,尺寸和试验方法符合GB2106的规定.

每个区三个试样的冲击功平均值应不低于母材标准规定值,并且至多允许有一个试样的冲击功低于规定值,但不低于规定值的70%.

5.3角焊缝试件和试样的检验

5.3.1检验项目;外观检查、金相检验（宏观）.

5.3.2外观检查:

试件接头表面不得有裂纹、未熔合.

5.3.3金相检验（宏观）

5.3.3.1方法

5.3.3.1.1板材角焊缝试样

a.试件两端各舍去25mm,然后洞试件横向等分切取5个试样.

b.每块试样取一个面进行金相检验,任意两检验面不得为同一切口的两侧面.

5.3.3.1.2管与板角焊缝试样

a.将试件等分切取4个试样,焊缝的起始和终了位置应位于试样焊缝的中部.

b.每块试样取一个面进行金相检验,任意两检验面不得为同一切口的两侧面.

5.3.3.2合格指标

a.焊缝根部应焊透,焊缝金属和热影响区不得有裂纹、未熔合.

b.角焊缝两焊脚之差不大于3mm.

5.4组合焊缝试件和试样的检验

5.4.1检验项目:

外观检查、金相检验（宏观）.

5.4.2外观检查:

试件接头表面不得有裂纹、未熔合.

5.4.3金相检验（宏观）

5.4.3.1方法

按5.3.3.1.1或5.3.3.1.2规定.

5.4.3.2合格指标

焊缝根部应焊透,焊缝金属和热影响区不得有裂纹、未熔合.

5.4.3.3经外观检查和金相检验合格的试件的焊接工艺适用的焊件厚度范围见表7和表8.

5.5耐蚀层堆焊试件和试样的检验

5.5.1检验项目:

渗透探伤、弯曲试验和化学成分分析.

5.5.2渗透探伤可采用着色法和荧光法,检验方法和合格指标按GB150附录H“钢制压力容器渗透探伤”的规定.

5.5.3弯曲试验

5.5.3.1取样方法

在渗透探伤合格的试件上切取4个侧弯试样,可在平行和垂直于焊接方向各切取2个,也可4个试样都垂直于焊接方向.

试样厚度至少应包括堆焊层全部、熔合区和基层热影响区,试样尺寸参照图14.

5.5.3.2试验方法

试验按GB232和表11的规定进行,若试样存在缺陷,则取缺陷较严重的一侧作为拉伸面.

5.5.3.3合格指标

弯曲试验后在试样拉伸面上的堆焊层不得有超过1.5mm长的任一裂纹或缺陷;在熔合线上不得有超过3mm长的任一裂纹或缺陷.

5.5.4化学成分分析

5.5.4.1取样位置（见图16）

5.5.4.2化学分析方法应符合标准

5.5.4.3合格指标按技术文件规定

附录A

焊接工艺指导书和焊接工艺评定报告表格推荐格式

（参考件）

A1表A1为“焊接工艺指导书”的推荐格式,表A2为“焊接工艺评定报告”的推荐格式.以上两种表格适用于手弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊、钨极气体保护焊或上述方法的组合.

A2其它焊接方法的表格形式可参照表A1、表A2拟定.

附录B

标准使用说明

（参考件）

B1本标准是钢制压力容器焊接工艺评定通用性标准.对于特殊结构（（如多层）和特殊使用条件（如低温、腐蚀）的压力容器的焊接工艺评定,施焊单位在执行本标准时,还应考虑特殊技术要求作出相应的规定.

B2焊接工艺评定是在钢材焊接性能试验基础上,结合压力容器结构特点、技术条件,在制造单位具体条件下的焊接工艺验证性试验.它还用以证明施焊单位是否有能力焊制出符合有关法规、标准、技术条件要求的焊接接头,因此焊接工艺评定应在本单位进行.

B3焊接工艺评定是压力容器焊接质量管理的重要环节之一,但保证压力容器焊接质量只做焊接工艺评定是不够的,还必须做好焊工考试、材料管理以及产品焊接整个过程中的一系列的质量管理工作.

B4本标准主要以焊接工艺因素对焊接接头力学性能的影响程度作为是否需要重新评定焊接工艺的依据,并规定出焊接工艺评定规则、代替范围、试验方法和合格指标.当技术文件对本标准要求增加检验项目时（如不锈钢晶间腐试验等）,应同时规定出评定规则、替代范围、试验方法和合格指标.

B5本标准列出了重要因素和补加因素,为供有关单位参考,在本附录中列出次要因素,详见表B1.

B6焊接工艺评定一般过程如下:

B6.1对于产品上每种需要评定的焊缝,拟定“焊接工艺指导书”,内容包括重要因素、补加因素和次要因素.

B6.2按照焊接工艺指导书和本标准的规定施焊试件、检验和测定试样性能、填写“焊接工艺评定报告”,内容主要包括重要因素、补加因素和各项检测结果,如果评定不合格应修改焊接工艺指导书继续评定,直到评定合格.

B7经评定合格的焊接工艺指导书可直接用于生产,也可以根据焊工艺指导书、焊接工艺评定报告结合实际生产条件,编制焊接工艺卡用于产品施焊.

B8正文中1所列钢号为GB150所使用的号.表1不能作为钢材代用的依据.

对于未列入表1的钢号,其焊接工艺评定应按以下规定:

已列入国家标准、行业标准的钢号,根据其化学成分、力学性能和焊接性能确定归入相应的类别、组别中.未列入国家标准、行业标准的钢号,应分别进行焊接工艺评定.

国外钢材原则上按每个钢号进行焊接工艺评定.但对该钢号进行化学成分分析、力学性能和焊接性能试验,并经本单位焊制受压元件的实践证明与表1中某钢号相当,当某钢号已进行过焊接工艺评定时,该进口钢材可免做焊接工艺评定.

B9本标准中述及“焊件”“试件”均指母材和焊接接头两部分.

附加说明:

本标准由全国压力容器标准化技术委员会提出并归口.

本标准由机械电子工业部合肥通用机械研究所、劳动部锅炉压力容器安全监察局负责起草.

本标准主要想草人戈兆文、刘长志、吴宗述.