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4GB1504补充讲义4147

GB150.-2011附解资料之4：

压力容器设计制造安装相关要求规定内容题要；

4.1压力容器产品制造质量计划（产品质量检验与试验计划）

4.2压力容器制造对焊接接头位置的界定

4.3压力容器焊接工艺评定

4.4钢制压力容器制造焊接材料的选择

4.5压力容器产品焊接试件的要求及检验规定

4.6衍射时差法超声检测（TOFD）概要

4.7压力容器设备代码编号的具体方法

4.1.压力容器产品制造质量计划（产品质量检验与试验计划）

封面样式

某某压力容器制造有限公司

压力容器产品制造质量计划

推荐样式

产品名称：

类别：

设备代码：

特性参数：

介质：

设计压力：

设计温度：

产品设计图纸号：

压力容器产品制造质量计划编制依据：

TSGR0004-2009；GB150-2011；

TSGZ0004-2007；TSGZ6002-2010

NB/T47014.NB/T47015.NB/T47018等；

依据：

1.TSGR0004-2009中4.1.4.1规定要求；

2.GB150-2011第4部分13.1.2之C规定，

（压力容器出厂资料应有产品制造质量计划）。

编制：

审核：

审批：

编制日期：

年月日

二氧化碳聚合塔制造质量计划

序

号

质量实施过程项目

质量合格标准依据

责任者

质控见证类别

见证资料

执行者

验证者

设计资料图纸审查

GB150等

汇审记录

制造合同协议评定

质量手册

合同责任人

评审记录

产品制造指令、编号

体系文件

生产部门

台帐

制造工艺过程卡确定

制造技术质量安全交底

容规、GB150-2011等

QHSE规定要求

制造工序卡

材料质量证明书

相关表单

审核人：

Z编制人：

J编制日期：

年月日

讲授者注1.：

如是属於Fe-6、Fe-7、Fe-8、Fe-9、Fe-10类材料制造压力容器，则在质量计划中应增加酸洗钝化处理、酸洗钝化质量检验；晶间腐蚀试验、铁素体含量测定控制项；

对换热容器、多腔压力容器等有其它要求的压力容器制造，应根据其特点另行制定质量计划

如换热容器则应增加管板加工、管板钻孔、换热管定位、焊接、焊缝表面质量检验、焊缝无损检测等质量控制。

3.产品制造质量计划与产品制造工序过程卡不同，前者在制造前编订，旨在控制重要工序落实到岗；后者在制造过程中验证工序符合性，旨在证实工序质量的有效性。

因此不具备替代性。

4.代号说明：

R（ratification）审核点；E（gxamination）检验点；H（halt）仃点.

注3：

责任岗位：

（岗位标志代号由企业根据使用方便自行设定）：

质量保证工程师：

Z设计责任岗位D工艺责任岗位G

材料责任岗位C焊接责任岗位H热处理责任岗位R

理化责任岗位L无损检测责任岗位W检验责任岗位J

压力试验责任岗位E检验与试验装置责任岗位X设备责任岗位S

***★★***★★***★★***★★***张运川2013.8.10

4.2.压力容器制造对焊接接头位置的界定

焊缝位置分为：

平焊缝、立焊缝、横焊缝与仰焊缝四种。

焊缝位置的规定方法与范围见下图。

焊缝位置规定的方法：

A.1.1将对接焊缝或角焊缝置于水平参考面上方，如图A.1，图A.2所示。

A.1.2焊缝倾角：

对接焊缝或角焊缝的轴线（图A.1、图A.2中的OP线）与水平面的夹角。

当焊缝轴线与水平面重合时，焊缝倾角为0°；焊缝轴线与垂直面重合时，焊缝倾角为90°。

焊缝面转角：

焊缝中心线（焊根与盖面层中心连线，即图A.1、图A.2中垂直于焊缝轴线的箭头线）围绕焊缝轴线顺时针旋转角度。

当面对P点，焊缝中心线在6点钟时的焊缝面转角为0°；焊缝中心线旋转再回到6点钟时的焊缝面转角为360°。

图A.1对接焊缝位置

表A.1对接焊缝位置范围

位置

图A.1中代号

焊缝倾角，（°）

焊缝面转角，（°）

平焊缝

0～15

150～210

横焊缝

0～15

80～150

210～280

仰焊缝

0～80

280～360

立焊缝

15～80

80～90

80～280

0～360

图A.2角焊缝位置：

角焊缝位置的规定范围见表A.2及图A.2。

表A.2角焊缝位置范围

位置

图A.2中代号

焊缝倾角，（°）

焊缝面转角，（°）

平焊缝

0～15

150～210

横焊缝

0～15

125～150

210～235

仰焊缝

0～80

0～125

235～360

立焊缝

15～80

80～90

125～235

0～360

4.3.压力容器焊接工艺评定

1.压力容器焊接工艺评定按何标准执行？

NB/T47014-2011

2.压力容器焊接工艺评定按新标准何时起执行？

2011年10月1日起

3.压力容器焊接工艺程序解析及对比：

JB4708-2000*NB/T47014-2011

1拟编焊接工艺（试验）指导书；*编拟焊接工艺予规程（PWPS）；

2焊件制作、焊接及系列检测检验；*焊件制作检验、试样加工及系列检测检验；

③编制“焊接工艺评定报告”；*编制“焊接工艺评定报告”；PQR

④验证认定“焊接工艺试验指导书”*验证认定“焊接工艺规程”；WPS

⑤制定“焊接工艺规程”。

*制定“焊接工艺指导书”、“即焊接工艺卡”、

“焊接作业细则）”，其代号均为WWI.

4.原按JB4708-2000完成的焊评怎么办？

关于执行《承压设备焊接工艺评定》（NB/T47014-2011）的意见

（质检特函〔2011〕102号）

各有关单位：

《承压设备焊接工艺评定》（NB/T47014-2011（JB/T4708），以下简称NB/T47014）已经国家能源局批准发布，并于2011年10月1日起实施。

为了顺利实施此标准，经研究，现提出如下意见，请遵照执行。

一、自本文发布之日起，锅炉、压力容器（不含气瓶）制造、安装、改造单位（以下简称生产企业），进行新的焊接工艺评定以及修改原有焊接工艺评定时应当执行NB/T47014。

二、继续有效的焊接工艺评定项目

生产企业按《蒸汽锅炉安全技术监察规程》附录Ⅰ、《钢制压力容器焊接工艺评定》（JB/T4708-2000）、《铝容器焊接工艺评定》（JB/T4734-2002附录B）、《钛容器焊接工艺评定》（JB/T4745-2006附录B）、《铜制压力容器的焊接工艺评定》（JB/T4755-2006附录B）、《镍及镍合金制压力容器的焊接工艺评定》（JB/T4756-2006附录B）、《换热管与管板接头的焊接工艺评定》（GB151-1999附录B）评定合格的焊接工艺评定项目继续有效。

三、执行NB/T47014过程中如遇到问题，请及时向全国锅炉压力容器标准化技术委员会反馈。

二〇一一年十一月二十二日

抄送：

全国锅炉压力容器标准化技术委员会

4.4钢制压力容器制造焊接材料的选择

1.适用焊接方法范围：

1）气焊OFW、2）焊条电弧焊SMAW、3）埋弧焊SAW、4）钨极气体保护焊GTAW、5）熔化极气体保护焊GMAW（药芯焊丝电弧焊FCAW）、6）等离子弧焊PAW、

7）电渣焊ESW、8）气电立焊EGW、9）螺柱电弧焊SRW九类。

2.焊接材料选用

★★在NB/T47018中都规定了各种焊接材料熔敷金属抗拉强度的限值，其数值都在钢板抗拉强度标准上、下限之间，这对选配焊缝金属与母材的力学性能可以做到良好的强度匹配提供了依据。

4.1.1各类钢材的焊接材料选用原则

4.1.1.1碳素钢相同钢号相焊

选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于母材规定的限值，或符合设计文件规定的技术条件。

4.1.1.2强度型低合金钢相同钢号相焊

选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于母材规定的限值，或符合设计文件规定的技术条件。

4.1.1.3耐热型低合金钢相同钢号相焊

a）选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于母材规定的限值，或符合设计文件规定的技术条件；

b）焊缝金属中的Cr、Mo含量与母材规定相当，或符合设计文件规定的技术条件。

4.1.1.4低温型低合金钢相同钢号相焊

选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于母材规定的限值，或符合设计文件规定的技术条件。

4.1.1.5高合金钢相同钢号相焊

选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于母材规定的限值。

当需要时，其耐腐蚀性能不应低于母材相应要求，或力学性能和耐腐蚀性能符合设计文件规定的技术条件。

4.1.1.6用生成奥氏体焊缝金属的焊接材料焊接非奥氏体母材时，应慎重考虑母材与焊缝金属膨胀系数不同而产生的应力作用。

4.1.1.7不同钢号钢材相焊

a）不同强度等级钢号的碳素钢、低合金钢钢材之间相焊，选用焊接材料应保证焊缝金属的抗拉强度高于或等于强度较低一侧母材抗拉强度下限值，且不超过强度较高一侧母材标准规定的上限值；

b）奥氏体高合金钢与碳素钢、低合金钢之间相焊，选用焊接材料应保证焊缝金属的抗裂性能和力学性能。

当设计温度不超过370℃时，采用铬、镍含量可保证焊缝金属为奥氏体的不锈钢焊接材料；当设计温度高于370℃时，宜采用镍基焊接材料。

4.1.1.8不锈钢复合钢基层相焊，

选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于母材规定的限值；覆层钢材选用焊接材料应保证焊缝金属的耐腐蚀性能，当有力学性能要求时，还应保证力学性能。

4.5.压力容器产品焊接试件的要求及力学性能检验规定

5.1.什么条件下制作产品焊接试件？

执行TSGR0004-2009中4.3.1的规定：

制造单位应对焊接接头的性能保证，提出可靠的数据，并应切实有效。

尚需对于下列五类情况的压力容器需要制备产品焊接试件：

（1）碳钢、低合金钢制低温压力容器；

（2）材料标准抗拉强度下限值大于或者等于540MPa的低合金钢制压力容器；

（3）需经过热处理改善或者恢复材料力学性能的钢制压力容器；

（4）图样注明盛装毒性为极度或者高度危害介质的压力容器；

注：

在承压设备现行的法规与标准中，对产品焊接试件有多种说法，所以在“范围”内写明产品焊接试件所包含的各个方面，本标准也适用于承压设备要进行焊接接头力学性能检验的所有试件。

执行GB150.4中9.1.1（9.1.1.1条、9.1.1.2条）规定

5.2.如何制制作产品焊接试件？

5.2.1对产品焊接试件的力学性能检验的要求：

1）应符合图样及其技术文件规定；

2）当图样及其技术文件没有规定时，则执行本标准。

5.2.2对试件用材料的要求

1）应与所代表的承压设备元件材料同标准、同代号（牌号、钢号）、同厚度、同热处理状态。

2）当使用06Cr13Al焊制承压设备并不要求进行焊后热处理时，试件母材应包括每一炉号的钢板。

注：

此条与2000版JB/T4744相比，增加了“同标准”，减少了“同炉号”（Fe-7材料除外），一台压力容器可能使用多个炉号材料，但只要同标准即可。

5.2.3承压设备产品焊接试件分为板状试件和环状试件。

环状指管道和环。

a）板状试件应置于承压设备筒节纵向接头的延长部位，与所代表的承压设备元件同时施焊。

b）球形储罐采用板状试件置于向上立焊位置，在现场组焊过程中施焊。

c）环向接头所用环状试件或板状试件，应在所代表的承压设备元件焊接过程中施焊。

注：

强调采用“力学性能最低的焊接工艺制备试件”才具有代表性、真实性。

大型压力容器多次焊后热处理，球罐上各测温点保温时间相差三四个小时等现实情况，不是用一句“设置在A类纵向焊接接头的延长部位与壳体同时施焊”能概括得了的。

延长部位的（试件）焊接工艺也不一定与纵向焊接接头相同，所以要“编制试件的专用焊接工艺卡”，并有“施焊记录”备查。

5.2.4试件焊接工艺：

注：

使产品焊接试件与承压元件之间有更广泛的代表性。

4.8是增加的，实际产品中采用组合焊接工艺、组合焊接方法很多，在标准中应有体现。

应选择使焊接接头力学性能最低的焊接工艺（含焊后热处理）制备试件，试件的焊接工艺（含焊后热处理）过程和焊工应与所代表的承压设备元件相同。

5.2.5编制试件专用焊接工艺卡。

焊接工艺卡中应明确试件代号、工作令号或承压设备编号、材料标记号和焊工代号。

5.2.6试件应有施焊记录。

试件焊缝允许焊接返修，返修工艺应与所代表的承压设备元件焊缝的返修工艺相同。

5.2.7试件经外观检验和无损检测（执行JB/T4730-2005）后，在无缺欠部位制取试样。

5.2.8试样去除焊缝余高前允许对试样进行冷校平。

5.2.9当试件采用两种或两种以上焊接方法，或重要因素、补加因素不同的焊接工艺时，所有焊接方法或焊接工艺所施焊的焊缝金属及热影响区都应受到力学性能检验。

5.2.10试件应做下列识别标记：

a）试件代号；b）材料标记号；c）焊工代号。

5.2.11试件准备

试件尺寸与数量的规定：

以满足切取所需（包括复验用）的试样为宜，试样也可以直接在焊件上切取。

试件尺寸：

1）板状试件长度大于或等于300mm，宽度大于或等于250mm；

2）管状试件长度大于或等于250mm。

试件尺寸参见图1

a）不取侧弯试样时b）取侧弯试样时c）取纵向弯曲试样时

图1板状试件尺寸和试样位置图

c）要求冲击试验时

b）不要求冲击试验时

a）拉伸试样为整管时弯曲试样位置

1—拉伸试样；2—面弯试样；3—背弯试样；4—侧弯试样；5—冲击试样；

*—复验用试样；

③、⑥、⑨、—钟点记号，为水平固定位置焊接时的定位标记

图2环状试件的试样位置图

5.3.产品焊接试件力学性能如何检验？

5.3.1试件力学性能检验类别和试样：

当承压设备相关法规、标准、图样和技术文件对焊接接头有冲击试验要求时，产品焊接试件应进行冲击试验。

5.3.2力学性能检验类别和试样数量见表1。

注：

试伊力学性能检验类别和试样数量与2000版相比，加强了热影响区的冲击试验。

热影响区是焊接接头中的最薄弱部分，韧性指标是焊接接头的重要力学性能指标，对焊接工艺十分敏感，强调热影响区的冲击试验，符合设置产品试件的初衷。

碳素钢、16MnR和铬镍奥氏体不锈钢的热影响区性能稳定，允许免做冲击试验。

（张运川2011.12.21编集）

表1试件力学性能检验类别和试样数量

试件母材

厚度T

检验类别和试样数量，个

拉伸试验

弯曲试验

冲击试验

接头拉伸试验

全焊缝金属拉伸试样

面弯试样

背弯试样

侧弯试样

焊缝区试样

热影响区试样

＜1.5

—

1.5≤T≤10

—

10＜T＜20

T≥16

—

T≥20

—

注1：

一根管接头全截面试件作为1个拉伸试样。

注2：

当10mm＜T＜20mm时，可以用2个横向侧弯试样代替1个面弯试样和1个背弯试样。

复合金属试件、组合焊接方法（或焊接工艺）完成的试件，取2个侧弯试样。

注3：

当无法制备5mm×10mm×55mm小尺寸冲击试样时，免做冲击试验。

5.3.3引用规范

GB/T228金属材料室温拉伸试验方法

GB/T229金属夏比缺口冲击试验方法

GB/T2653焊接接头弯曲及压扁试验方法

NB/T47014承压设备焊接工艺评定（以上编于2012.2.28日，严禁转载贩卖）

4.6.衍射时差法超声检测（TOFD）

承压设备、压力容器制造中采用的无损检测方法是按照JB/T4730.1~6—2005规定，其方法有RT、UT、HT、PT和ET五种。

执行标准：

NB/T47013.10-2010《承压设备无损检测笫10部分：

衍射时法超声检测TOFD》；

压力容器无损检测使用TOFD的依据：

1.按国质检特函（2007）402号文（2007.6.7实施）规定，可以采用TOFD方法检测压力容器焊接接头的质量。

2.TSGR0004-2009中4.5.3.1规定；

4.5.3.1无损检测方法的选择

（1）压力容器的对接接头应当采用射线检测或者超声检测，超声检测包括衍射时差法超声检测（TOFD）、可记录的脉冲反射法超声检测和不可记录的脉冲反射法超声检测；当采用不可记录的脉冲反射法超声检测时，应采用射线检测或衍射时差法超声检测做为附加局部检测。

3.GB150.-2011中10.1.1条规定

10.1 无损检测方法的选择

10.1.1 容器的对接接头应当采用射线或超声检测，超声检测包括衍射时差法超声检测（TOFD）、

可记录的脉冲反射法超声检测和不可记录的脉冲反射法超声检测。

★★★解析：

TSGR0004-2009中规定了压力容器焊接接头允许采用衍射时差法超声检测：

★★★衍射时差超声检测TOFD执行标准：

NB/T47013.10-2010《承压设备无损检测笫10部分：

衍射时法超声检测TOFD》；

★★★TOFD无损检测的主要特点原理和方法：

TOFD（TimeOfFlightDiffraction）:

1）特点：

它是一种超声波衍射时间差无损检测缺陷的方法，其原理与常用的脉冲回波超声检测方法的重要不同点：

①缺陷衍射纹号与缺陷角度无关；②缺陷定位定量的误差与纹号幅度无关。

，其优点与发展前景良好：

性能优越、成本低廉、工艺简单、环境安全，极具发展前景。

我国已确认为特种设备的缺陷评价检测方法。

2）TOFD检测原理：

它是一种超声衍射时间差法的无损检测方法：

超声TOFD方法是采用一对频率、尺寸、角度相同的纵波探头进行探伤；一个作为发射探头，另一个作为接收探头，两探头相对位置在焊缝两侧且探头中心在同一直线上，发射探头发射横向纵波，在无缺陷部位接收探头首先按收到直通波，这种波在两个探头间以纵波速度进行传播，然后接收到反射回波（backwave）。

如果在工件中存在裂纹缺陷，则在缺陷的两端除普通的反射波外，在缺陷的上下端点，还将分别产生衍射波，其衍射能量耒源于缺陷端部。

这两束衍射波号在直通波与底面反射波之间出现。

缺陷两端点的信号在时间上将是可分辨的，根据衍射波信号传播的时间差可判定缺陷高度的量值。

3）与常规脉冲器超声波检测的区别：

TOFD检测原理相对于常规脉冲器超声波检测方法两个重要不同点：

1陷衍射信号与缺陷角度无关；

2定位、定量的误差与信号的幅度无关。

这也是TOFD技术得以快速发展的原因

4）采用TOFD对薄壁堆焊层裂纹缺陷的检测：

堆焊层缺陷通常有：

①表面缺陷包括裂纹、气孔和夹渣等；

②堆焊层内的缺陷，一般为夹渣和未融合；

③堆焊层与母材未结合；

④堆焊层下母材热影响区再热裂缝（纹），趋向基本垂直于母材表面；当厚度

δ＜5mm堆焊层时，灵敏度极低。

5）超声TOFD是利用一对频率、尺寸相同的纵波探头进行探伤，一个是发射探头，一个是接收探头。

6）计算机应用

TOFD检测系统是以windowsXP为开发平台，LabVIEW为基础完成超声二次开发；使采集卡与个人PC机相结合，完成检测信号采集、存储、图像显示等工作。

当今新型裂纹检测技术----TOFD超声检测技术对焊接中裂纹类缺陷的检出效果比较明显，是其他检测方法无法比拟的。

7）裂纹的高度计算（2009.9.25编制张运川）

裂纹的高度的检测，通常是测定沿工件表面传播的直通波和缺陷端部产生的衍射波的传播时间差△t

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