NBT 47014《承压设备焊接工艺评定》标准解析.docx

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NBT47014《承压设备焊接工艺评定》标准解析

NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》标准解析

一、我国压力容器焊接工艺评定标准的制定和演变过程。

我国压力容器焊接工艺评定标准的建立要追溯到七十年代末，随着焊接工艺技术的发展以及对工艺评定认识的加深，该标准经过了多次修订。

其演变过程为：

（1）1980年颁布的JB741-80《钢制焊接压力容器技术条件》附录二。

（2）1985年颁布的JB3964-85《压力容器焊接工艺评定》代替JB741-80附录二。

（3）1992年颁布的JB4708-92《钢制压力容器焊接工艺评定》代替JB3964-85。

（4）2000年颁布的JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》代替JB4708-92。

（5）2011年颁布的NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》代替JB4708-2000。

在2000年颁布JB4708-2000版后，为了对按92版标准评定的项目适用性做出答复，国家质监局于2001年下发了质技监办发【2001】003号文（关于执行JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》标准的意见），提出了以往按92版做的工艺评定哪些可继续有效，哪些需要补做项目，并要求对继续有效的评定，要按2000版进行转化。

在GB713-2008《锅炉压力容器用钢板》标准发布后，国家质检总局以质检特函【2008】64号文《关于GB713-2008实行过渡期安排的通知》中，提出了由于钢板钢号的改变，对已进行的工艺评定需进行转换，但如何转换，没有明确规定。

二、NB/T47014修订原则

修订原则是国际上通用标准接轨并结合中国的法规和国内的实际情况，参照采用ASMEⅨ制定适用于我国锅炉、压力容器、压力管道三类产品的统一的焊接工艺评定标准。

目前国际上焊接方面的标准，虽然不断有ISO国际标准出台，但实际使用的还是两大体系的标准，即欧洲标准和泛太平洋地区使用的美国标准；焊接工艺评定也一样，欧洲采用的标准是EN288《金属材料的焊接工艺规程及评定》。

该标准后来被等效采用为ISO15609《金属材料焊接规程及评定》，这个标准逐渐被国际认可。

但在我国还处于认识阶段。

由于我国现行锅炉、压力容器和压力管道行业基本都参照采用了ASMEⅨ，且其权威性和广泛性一直被国际上多数国家所公认，因此本次标准修订参照ASMEⅨ。

三、NB/T47014编制基础

本标准的编制基础有：

1.当前在锅炉、压力容器、压力管道行业实施的焊接工艺评定标准。

（1）JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》。

（2）JB/T4734-2002《铝制焊接容器》附录B。

（3）JB/T4745-2002《钛制焊接容器》附录B。

（4）JB/T4755-2006《铜制焊接容器》附录B。

（5）JB/T4756-2006《镍及镍合金制焊接容器》附录B。

（6）《承压锅炉安全技术监察规程》附录I。

（7）GB50236-1998《现场设备、工艺管道焊接工程施工及验收规范》。

（8）SY/T0452-2002《石油天然气金属管道焊接工艺评定》。

2.ASME规范第Ⅸ卷。

3.现行的材料包括焊接材料标准和性能检测规范。

四、NB/T47014与JB4708-2000相比，修订内容解析。

1.标准性质不同

JB4708为强制性而NB/T为推荐性标准，但要注意的是推荐性标准，一旦被法规、规范或强制性标准所引用就具有强制性。

因此NB/T47014-2011被GB150或《容规》引用，压力容器制造行业就必须强制执行。

2.扩大了应用范围：

（1）适用产品范围从压力容器到锅炉和压力管道；

（2）适用的材料从钢到铝、钛、铜、镍；

（3）焊接方法除取消了电渣焊外，增加了等离子弧焊、气电立焊和螺柱电弧焊；

（4）增加了换热管与管板的评定，取消了对组合焊缝所进行型式试评定内容，增加了复合材料焊接评定，取消了不锈钢复合钢焊接评定；

3．重新规定了焊接工艺评定的流程：

程序为：

先拟定预焊接工艺规程（PWPS）（专门为焊接工艺评定所拟定的焊接工艺文件），然后评定PWPS并形成焊接工艺评定报告（PQR），对PWPS进行评价。

如果编制产品焊接工艺规程（WPS），可根据合格的PQR中确定各焊接因素进行。

以上可见附录A焊接工艺流程图。

4.对本标准以外的母材和焊材及焊接方法的评定用规范性附录做了原则规定，见附录C。

5.焊接工艺评定因素及分类、分析。

（1）NB/T47014对工艺评定因素的分类与ASMEⅨ在编制型式上有区别，与JB4708也有变化。

重要因素——影响拉力和弯曲性能

ASMEⅨ：

每种焊接方法因素附加重要因素——影响冲击性能

次要因素——不影响力学性能

通用因素——每种焊接方法都适用的

评定。

NB/T47014：

焊接工艺评定要素

专用因素——除通用因素以外，每种焊

接方法的评定因素。

新标准中在通用因素中既有重要因素也有附加重要因素，在专用因素有重要、附加和次因素。

（2）通用因素的分类及评定规则

a）通用因素以焊接方法，金属材料，填充材料和焊后热处理分为四项。

其中焊接方法、焊后热处理除内容上有增加外，其评定规则同JB4708和ASMEⅨ。

b）母材的分类分组及评定规则:

i）母材分类分组的目的为了减少工艺评定数量。

分类主要考虑焊接接头的力学性能，也充分考虑了材料的化学成分和焊接性。

其分类原则近似于ASMEⅨ，而分组的原则与ASMEⅨ有大的区别。

ASMEⅨ材料分组是以其他规范卷要求有冲击试验的钢质材料，再依据材料特性在类别下进行分组。

在NB/T47014中未有此说明。

NB/T47014与ASMEⅨ对钢质材料分类分组的比较见表1.

NB/T47014的分类分组与JB4708相比也作了较大的改动，如Q345R在JB4708属II-1，而在NB/T47014中则分为Fe-I-2组。

表1NB/T47014与ASMEⅨ分类分组对比

ASMEⅨQW-422

NB/T47014表1

类别

组别

分组依据

类别

组别

分组依据

P-No.1

-1

1）σbmin≤415MPa

2）CC-Mn,C-Si

3）C-Mn-Si

Fe-1

-1

1）σbmin≤415MPa

2）CC-Mn

-2

1）σbmin≤515MPa

2）CC-Si,C-MnC-Mn-Si

-2

1）σbmin≤515MPa

2）CC-MnC-Mn-Si

-3

1）σbmin≤585MPa

2）C-Mn-Cn,C-Mn-Si

C-Mn，C-Mn-Si-V

-3

1）σbmin≤550MPa

2）C-Mn，Mn-V，Mn-Nb

-4

1）σbmin≤690MPa

2）C-Mn-Si-Cr，C-Mn-Si

-4

1）σbmin≤610MPa

2）Mn-Cr-Mo-V

Mn-Ni-Cr-Mo-V

P-No.3

-1

1）σbmin≤450MPa

2）C-Mo，Cr-Mo

Fe-3

-1

1）σbmin≤450MPa

2）C-Mo，Cr-Mo

-2

1）σbmin≤515MPa

2）C-Mo，Mn-Mo，Cr-Mo

-2

1）σbmin≤530MPa

2）Mn-Mo

-3

1）σbmin≤515MPa

2）Mn-Mo，Mn-Mo-Ni，Mn-Mo-V，Ni-Mo-Cr-V

-3

1）σbmin≤620MPa

2）Mn-Mo-Nb

P-No.4

-1

1）σbmin≤515MPa

2）1Cr-0.5Mo，1.25Cr-0.5Mo，1Ni-0.5Cr-0.5Mo，

Fe-4

-1

1）σbmin≤490MPa

2）1Cr-0.5Mo，1.25Cr-0.5Mo，1Ni-0.5Cr-0.5Mo，

-2

1）σbmin≤515MPa

2）0.75Cr-0.5Ni-Cu

0.75Ni-0.5Cu-Mo

-2

1）σbmin≤490MPa

2）1Cr-0.3Mo-0.25V

1.5Cr-0.3Mo-0.25V

-3

（钎焊）

P-No.5

5A-1

1）σbmin≤515MPa

2）3Cr-1Mo，2.25Cr-1Mo

Fe-5A

1）σbmin≤600MPa

2）2.25Cr-1Mo，

3Cr-1Mo-V-Si-Ti

5B-1

1）σbmin≤620MPa

2）5Cr-0.5Mo，9Cr-1Mo

5Cr-0.5Mo-Ti，5Cr-1.5Si-0.5Mo

Fe-5B

1）σbmin≤590MPa

2）5Cr-0.5Mo

5B-2

1）σbmin≤585MPa

2）9Cr-1Mo-V

Fe-5C

1）σbmin≤585MPa

2）9Cr-1Mo-V

5C-1

1）σbmin≤585MPa

2）2.25Cr-1Mo-V2.25Cr-1Mo（锻），

3Cr-1Mo-V-Ti-B，2.25Cr-1Mo（锻）

5C-3

1）σbmin≤655MPa

2）2.25Cr-1Mo，3Cr-1Mo-V-Ti-B

5C-4

1）σbmin≤725MPa

2）2.25Cr-1Mo（铸、锻、板），3Cr-1Mo-V-Ti-B

5C-5

1）σbmin≤795MPa；

2）2.25Cr-1Mo（锻、板）

3Cr-1Mo-V-Ti-B

P-No.6

-1

1）σbmin≤485MPa

2）13Cr，12Cr

Fe-6

1）σbmin≤485MPa

2）13Cr

-2

1）σbmin≤450MPa

2）15Cr

-3

1）σbmin≤620MPa

2）13Cr-0.5Mo，13Cr

-4

1）σbmin≤795MPa

2）12.5Cr-2Ni-Si，13Cr-4.5Ni-Mo

P-No.7

-1

1）σbmin≤415MPa

2）12Cr-1Al，13Cr

11Cr-Ti，18Cr-Ti-Cb

Fe-7

-1

1）σbmin≤410MPa

2）13Cr，13Cr-Al

-2

1）σbmin≤485MPa

2）17Cr，18Cr-Ti，18Cr-2Mo

-2

1）σbmin≤450MPa

2）17Cr

P-No.8

-1

1）σbmin≤550MPa

2）18Cr-8Ni-N，18Cr-13Ni-3Mo

16Cr-12Ni-2Mo

Fe-8

-1

1）σbmin≤550MPa

2）19Cr-10Ni，

18Cr-12Ni-2Mo-Ti，

17Cr-13Ni-3Mo

-2

1）σbmin≤600MPa

2）21Cr-11Ni-N，25Cr-20Ni

20Ni-8Cr，23Cr-12Ni

-2

1）σbmin≤520MPa

2）25Cr-20Ni，25Cr-13Ni

-3

1）σbmin≤690MPa

17Cr-4Ni-6Mn

2）22Cr-13Ni-5Mn，21Cr-6Ni-9Mn

-4

1）σbmin≤650MPa

2）20Cr-18Ni-6Mo，

19Cr-15.5Ni-4Mo

P-No.9

9A-1

1）σbmin≤485MPa

2）2.5Ni，2.5Ni-1Cu，1.5Ni

Fe-9

1）σbmin≤600MPa

2）3Ni-Mo-V

9B-1

1）σbmin≤550MPa

2）3.5Ni

9C-1

1）σbmin≤485MPa

2）4.5Ni

P-No.10

1）σbmin≤725MPa

2）Mn-0.5Ni-V，Mn-V

Fe-10H

1）σbmin≤760MPa

2）25Cr-7Ni-Mo-N

1）σbmin≤415MPa

2）1Cr-V

Fe-10I

1）σbmin≤410MPa

2）27Cr-1Mo

1）σbmin≤570MPa

2）C-Mo-Si

P-No.10

1）σbmin≤760MPa

2）25Cr-6Ni-Mo-N

25Cr-8Ni-3Mo-W-Cu-N

1）σbmin≤620MPa

2）27Cr-1Mo，25Cr-4Ni-4Mo-Ti

27Cr-1Mo-Ti,27Cr

1）σbmin≤550MPa

2）29Cr-4Mo,29Cr-4Mo-Ti

1）σbmin≤585MPa

2）26Cr-3Ni-3Mo,29Cr-4Mo-2Ni

ii）母材的评定规则与JB4708相比，由于一些材料类别组别的变更以及焊接方法的增加，在类别的评定规则中修改和增加的内容有两点：

①采用SMAW，SAW，GTAW方法对Fe1~Fe5A类评定时，高类别号母材评定合格的工艺适用于高类别与低类别母材相焊。

除此之外，不同类别母材相焊时需要进行评定。

②当规定热影响区进行冲击时，两类（组）别相焊，其制定的焊接工艺与各自评定合格的工艺相同，则两类（组）别相焊不需要评定，反之亦然。

NB/T47014的母材组别评定规则与JB4708基本相同（ASMEⅨ、QW403.5有同样内容）。

C）填充金属分类及评定规则

i）填充金属的分类与JB4708和ASMEⅨ都不同。

在JB4708中把焊条、焊丝、焊剂的牌号作为评定因素是不合适的，因为焊材牌号不是标准规定代号，因此同一焊材因生产厂家的不同，可能有若干个不同的牌号，这样会大大增加工艺评定的数量，不符合焊接工艺因素分类的初衷，所以依据牌号作为评定因素，显然不科学。

ASMEⅨ对填充金属的分类有两种方式：

①F-No——根据焊条和焊丝使用特性的分类（QW432）。

②A-No——根据铁基焊缝、熔敷金属化学成分大致范围分类（QW442）。

由于我国焊材熔敷金属的合金体系与美国不同，同时也没有统一的焊丝型号分类标准，因此NB/T47014没有参照ASMEⅨ分类方法，主要以JISB8255《压力容器焊接工艺评定》为基础，依据母材的分类原则，对焊材进行了分类。

分别以焊条、气体保护焊丝、埋弧焊丝、焊剂四种情况进行了分类。

ii）填充金属的评定原则主要有：

①变更类别要进行评定，但高强度级代替低强度级的填充金属焊接Fe-1、Fe-3类母材可不重新评定。

②在同类填充金属中，用非低氢性代替低氢性焊条或用冲击合格指标低的金属不满足标准要求代替高的填充金属时作为补加因素进行评定。

③Fe-1材料埋弧焊多层焊时，改变焊剂类型（中性、活性）需重新进行评定。

中性焊剂——指熔敷金属的化学成分与焊丝的化学成分不产生明显变化的焊剂。

运用于多道焊。

活性焊剂——指加入少量Mn、Si脱氧剂的焊剂，主要用于单道焊。

d）每种焊接方法专用评定因素分类和评定规则

NB/T47014所列的12种焊接方法的评定因素与评定规则在ASMEⅨ中有相同的内容。

与JB4708相比，在JB4708所列的焊接方法中，仅在气体类的因素中有二个重要因素不同：

即对NB/T47014的材料类别为Fe-10I、Ti1-2、Ni1-5，（取消JB4708Ⅷ、Ⅻ类材料）；①取消背面保护气体或改变惰性气体为混合气体。

②取消尾部气体保护或尾部气体从惰性改变为混合气体或气体流量值比评定≥10%。

6.关于焊件的厚度替代范围

焊件厚度替代范围NB/T47014与ASMEⅨ相同而与JB4708有很大差别，见表2，表3。

从表中可以看出增加了试件母材厚度的分档，扩大了焊件母材的厚度的替代范围。

表2按NB/T47014评定厚度替代范围

试件厚度T（mm）

评定母材厚度范围（mm）

评定焊缝最大厚度（mm）*注

（2）

最小值

*注

（1）

最大值

T<1.5

T

2T

2t

1.5≤T≤10

1.5

2T

2t

10

5

2T

2t

20≤T<38

5

2T

2t（t<20）

20≤T<38

5

2T

2T（t≥20）

38≤T≤150

5

200

2t（t<20）

38≤T≤150

5

200

200（t≥20）

T>150

5

1.33T

2t（t<20）

T>150

5

1.33T

1.33t（t≥20）

*注

（1）焊件有冲击要求时，当T≥6mm时，评定母材时的最小厚度为16mm或T取两者最小值；当T<6mm，最小厚度为T/2。

如焊件经上转变温度处理，则仍按表列值。

（2）焊缝最小值不限。

表3按JB4708评定厚度替代范围

材料特性

试件厚度T（mm）

评定母材厚度范围（mm）

评定焊缝最大厚度t*注

（1）

最小

最大

Rm>540MPa低合金钢

公称成分Cr2-Mo

T<1.5

1.5≤T<8

8≤T≤150

T>150

T

1.5

0.75T

0.75T

2T

2T（不大于12）

1.5T

1.33T

2t

2t（不大于12）

1.5t

1.33t

其

他

材

料

焊件

要求

冲击

*注

（2）

T<1.5

T

2T

2t

1.5≤T<8

1.5

2T

2t

8≤T<38

0.75T

2T

2t

38≤T≤150

0.75T

200

2t（t<20）

200（t≥20）

T>150

0.75T

1.33T

1.33t

焊件

无

冲击

要求

T<1.5

T

2T

2t

1.5≤T<10

1.5

2T

2t

10≤T<38

5

2T

2t

38≤T≤150

5

200

2t（t<20）

200（t≥20）

T>150

5

1.33T

1.33t

*注

（1）焊缝最小厚度不限

（2）当焊后经上转变温度处理，评定母材的最小值按无冲击要求的规定。

7.评定试件的检验要求和结果评价

本标准与JB4708比较有以下几点不同；

（a）拉力试验的合格指标除增加有色金属相关内容外，还规定当要求焊缝金属强度可低于母材时，则试件强度不得低于焊缝Rm得最低值。

（b）弯曲试验除一些有色金属在取样尺寸和弯曲直径有特殊规定外，其他同JB4708，具体见6.4.1.6.2和表13。

.

（C）冲击试验

①试样缺口位置与JB4708比有修改，如图1

图1焊缝冲击缺口位置

*注：

1.NB/T47014，C1、C2按材料标准执行，当标准无规定时

T≤40mm，则C1≈0.5~2mm；T>40mm,C2=T/4。

JB4708，T≤,60mm，则C1≈1~2mm；T>60mm,C2=T/4。

*注：

2.双面焊C2从后焊面测量。

②冲击试验温度。

NB/T47014规定为不高于材料标准的冲击试验温度而JB4708为常温冲击。

③合格指标对于钢质材料NB/T47014的最低值是按材料的强度级别分别给出合格指标，见表14，而JB4708都为27J。

NB/T47014与ASMEⅨ在评定试件的检验方面最大的差别就是冲击试验的差别，根据ASMEⅨQW170，焊件评定做不做冲击试验由其他设计制造卷的要求来决定。

在Ⅸ卷中并没有具体规定冲击的取样位置尺寸、试验温度和合格指标等，而是在第Ⅷ卷第一册UG84进行了规定。

8.关于耐蚀堆焊工艺评定

NB/T47014与JB4708比较，增加和修订了以下内容：

（a）增加了管子堆焊试件，并对堆焊位置和取样位置做了规定

（b）修订了一些评定因素，具体有：

①SMAW和GMAW方法堆焊附加金属的体积超过10%或GTAW、PAW堆焊增加和取消填金属（JB4708没有规定）②将变更焊丝（焊带）钢号以及焊剂牌号修改为变更型号或变更国产不锈钢焊丝标准牌号。

③取消了JB4708首层堆焊焊条直径的因素，增加SMAW首层堆焊电流比评定增10%以上的因素。

④除PAW方法外取消了其他堆焊方法摆动的因素。

9.关于复合材料的评定

NB/T47014取消了不锈钢复合钢焊接工艺评定，增加了复合金属材料的焊接评定，其评定分两种情况：

1复合厚度参与设计强度计算，其评定方法和JB4708附录A基本相同。

2复层厚度不参与设计强度计算，其评定方法可用基层材料焊接和耐蚀层堆焊两种形式对其进行评定，也可用上述①的方法进行评定。

10.关于换热器管和管板的焊接评定

该标准附录D的内容与GB151附录B有区别，与ASMEⅨ的相关内容也不同。

在NB/T47014中将管板接头的焊接评定内容分为两部分评定：

一是焊接工艺评定即按标准正文进行对接焊缝或角焊缝评定，另一是附加工艺评定其评定内容按附录D。

（a）应用附录D的说明

（1）附录D用于强度焊、胀焊并用焊缝。

（2）管板接头焊缝（焊缝基本类型见图2）可当做角焊缝进行评定。

L由设计确定

图2管板接头基本类型

（b）焊接工艺附加评定规则

由于母材、填充金属、热处理等因素的评定规则在正文焊接工艺评定已经过评定。

因此附加工艺评定规则中未涉及这些内容。

附加评定的因素手工电弧焊有8个因素，氩弧焊有11个因素，其中7个因素通用。

试件管子规格和焊件管子规格及孔桥宽度的替代范围见表4.

表4管子管板评定管子规格替代范围

试件

b≤2.5

B>2.5

b≤2.5

B<10或3B的较大者

d≤50

d>50

焊件

t=b±0.15%b

t≥b

D不限

D≥0.85d

D≥50

≥0.9B

（C）评定方法

有两种方式：

一是分别评定，其程序是先进行按正文标准进行工艺评定，合格后编制附加评定的工艺卡。

按工艺卡进行附加工艺评定；另一方式是合并评定，即在同试件上进行焊接工艺评定和附加评定合并进行，在评定前要编制PWPS和附加工艺评定卡（仅适用角焊缝）。

（d）试件形式和尺寸与GB151附录B基本相同。

（e）检验结果与GB151附录B不同，要求角焊缝厚度测定，其厚度≥2/3b。

（f）与ASMEⅨ相关内容的比较：

①ASMEⅨQW193可单独应用，见QW202.6的规定，属于示范模拟型评定。

②ASMEⅨ评定的变数全面包括了母材、焊材、接头结构等因素，见QW288。

③评定的合格标准不同，见QW193.1.3。

11.关于未列入NB/T47014标准的母材，填充金属和焊接方法的规定。

a）未列入本标准的母材，分为两种情况。

（i）公称成分在本标准表1所列母材范围内，压力容器规范允许使用且已列入相关标准的境内外材料，可直接在本单位文件上归类，否则要进行工艺评定，评定后归类。

（ii）公称成分不在表1所列母材范围内，使用单位要针对该材料制定工艺评定标准进行评定，评定后归类。

以上两种情况均需写出《母材归类报告》加以论证。

b）对未列入本标准的填充金属分两种情况

（i）在本标准中（表2—表5）有相应类别，生产单位已掌握其焊接特性，可直接列入相应类别，如NC38焊条可直接列入FeT-8。

如不掌握其焊接性，就得进行评定。

（ii）在本标准中未列入类别的填充金属，使用单位制定评定标准进行评定和分类，以上两情况均需写出《填充金属归类报告》加以论证。

C）对本标准未列入的焊接方法，使用单位评定时要编制该方法焊接工艺评定标准。

五、对执行新标准的几点建议。

1.对过去按J