壓力容器產(chǎn)品焊接工藝評定審查

楊錦輝

（浙江省特種設(shè)備檢驗研究院，浙江 杭州 310020）

焊接工藝評定是指為使焊接接頭的力學(xué)性能、彎曲性能或堆焊層的化學(xué)成分符合規(guī)定，對預(yù)焊接工藝規(guī)程進行驗證性試驗和結(jié)果評價的過程。為了確保焊接工藝的正確性，從本質(zhì)上提高壓力容器的安全性能，《壓力容器監(jiān)督檢驗規(guī)則》（TSG R7004-2013）、《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、《移動式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、《壓力容器》（GB150-2011）等標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定都對焊接工藝評定提出了較高要求。

焊接工藝評定的專業(yè)性、實踐性很強，容易出現(xiàn)一些錯誤；現(xiàn)行的NB/T 47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評定》標(biāo)準(zhǔn)較之老標(biāo)準(zhǔn)變化較大，企業(yè)大量按老標(biāo)準(zhǔn)已評定合格的焊接工藝評定項目需根據(jù)其在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)下的適用性，進行修改、轉(zhuǎn)化、補充或廢止重做，工作量和難度都較大。本文結(jié)合筆者多年容器制造、檢驗實踐經(jīng)驗，就焊接工藝評定的一些基本概念、沖擊試驗、彎曲試驗、熱處理保溫時間、焊接線能量等一些易出錯問題進行分析。

一、相關(guān)概念的正確理解

1 焊接接頭與焊縫

焊接接頭形式由被焊接兩金屬件的相互結(jié)構(gòu)位置確定，常用的有對接接頭、角接接頭、搭接接頭、T字接頭。焊縫指焊件經(jīng)焊接后所形成的結(jié)合部分，通常可分為對接焊縫、角焊縫、塞焊縫、槽焊縫、端接焊縫等。焊接接頭形式與焊縫形式是兩個不同的概念。如對接接頭可能是對接焊縫連接，也可能是角焊縫連接；角接接頭可能是角焊縫連接，也可能是對接焊縫連接或?qū)雍缚p加角焊縫組合方式連接（如壓力容器結(jié)構(gòu)上常用的全焊透角接接頭）。

焊接工藝評定的對象是焊縫而不是焊接接頭。在NB/T 47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評定》標(biāo)準(zhǔn)中，將焊接工藝評定試件形式分為對接焊縫試件和角焊縫試件，沒有對塞焊縫、槽焊縫、端接焊縫的焊接工藝評定作出規(guī)定。

2 預(yù)焊接工藝規(guī)程（pWPS）、焊接工藝評定報告（PQR）、焊接工藝規(guī)程（WPS）和焊接作業(yè)指導(dǎo)書（WWI）

焊接工藝評定的過程為：根據(jù)金屬材料的焊接性能，按照設(shè)計文件規(guī)定和制造工藝擬定預(yù)焊接工藝規(guī)程（pWPS）；接著施焊試件和制取試樣，檢測焊接接頭是否符合規(guī)定的要求，并形成焊接工藝評定報告（PQR）對預(yù)焊接工藝規(guī)程進行評價；最后根據(jù)合格的焊接工藝評定報告，編制用于具體產(chǎn)品施焊的焊接工藝文件（WPS）。一個pWPS對應(yīng)一個PQR；一個PQR可對應(yīng)多個WPS（針對不同的具體產(chǎn)品）；也可能多個PQR對應(yīng)一個WPS（如組合焊接形式）；并且pWPS、PQR、WPS工藝文件之間的參數(shù)也是不盡相同的。

如在WPS的基礎(chǔ)上，加上與制造焊件有關(guān)的加工和操作細(xì)則性文件，則可稱之為焊接作業(yè)指導(dǎo)書（WWI）。是否需要WWI，由容器的復(fù)雜程度和制造廠的具體情況決定（如也可采取WPS加容器制造過程工藝卡的形式來代替）。

二、焊接工藝評定適用性審查

隨著壓力容器焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)從JB4708-1992到JB4708-2000、再到NB/T 47014的更替，材料分類、試樣沖擊試驗溫度、折彎角度、厚度覆蓋范圍等方面都有較大變化；許多原先評定合格的焊接工藝評定項目可能已經(jīng)不適用，需要進行修改、轉(zhuǎn)化、補充或廢止重做。

正是在這種情況下，很多的小微企業(yè)不得不通過民間借貸的方式進行融資。然而民間借貸融資的方式在中國尚處于半公開、半地下的運行階段。沒有統(tǒng)一的、完善的運行機制以及合理的抵押擔(dān)保制度，更沒有相應(yīng)的監(jiān)管部門和風(fēng)險防范措施。正是民間借貸市場的不完善，導(dǎo)致了資金需求方和資金供給方之間的信息極度不對稱，存在著巨大的道德風(fēng)險等潛在風(fēng)險，經(jīng)常出現(xiàn)攜款出逃的違約行為。

1 評定適用性審查步驟

進行焊接工藝評定審查時，先對照容器焊縫及坡口示意圖（從設(shè)計圖紙中看），查看焊縫編號圖及每條焊縫的焊接工藝規(guī)程或焊接作業(yè)指導(dǎo)書；重點查看焊縫有無遺漏及焊接方法、母材金屬、填充金屬、預(yù)熱、焊后熱處理、焊接位置等是否對應(yīng)適用；接著再審核焊接工藝評定對焊接工藝規(guī)程的覆蓋性。如已有評定合格的焊接工藝評定項目無法適用此焊縫時，則需在容器施焊前對此焊縫進行焊接工藝評定。

2 焊接工藝評定之間的適用性

板狀對接焊縫試件評定合格的焊接工藝，適用于管狀焊件的對接焊縫，反之亦可。對接焊縫試件評定合格的焊接工藝，也適用于焊件中的角焊縫，并且評定受壓角焊縫焊接工藝時，必須采用對接焊縫評定。這是因為角焊縫試件評定時本身未經(jīng)過力學(xué)測試，用于非受壓（受力 ）焊縫尚可，不可用于受壓焊縫。因此，考慮到焊接工藝評定的易操作性和適用性，一般都采用板狀對接焊縫試件。

3 新老標(biāo)準(zhǔn)母材的分類、分組變化情況

從JB4708-2000 《鋼制壓力容器焊接工藝評定》到NB/T 47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評定》 ，壓力容器鋼材種類有部分撤銷和增加，同時材料的類別、組別劃分有較大變化。如Q245R老標(biāo)準(zhǔn)中沒有；低溫鋼16MnDR老標(biāo)準(zhǔn)類別號為Ⅵ，組別號為Ⅵ-2，而新標(biāo)準(zhǔn)類別號為Fe-1，組別號為Fe-1-2。我們應(yīng)按新標(biāo)準(zhǔn)重新進行分類、轉(zhuǎn)化，重新編制PQR和WPS、并重新確定焊接工藝評定的適用范圍。

4 新老標(biāo)準(zhǔn)的沖擊試驗要求變化

JB4708-2000 《鋼制壓力容器焊接工藝評定》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不同材料試樣的沖擊試驗溫度都為常溫，沖擊吸收功平均值合格指標(biāo)都為27J；而在NB/T 47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評定》標(biāo)準(zhǔn)中，試樣的沖擊試驗溫度低于或等于鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定沖擊試驗溫度，沖擊吸收功平均值合格指標(biāo)根據(jù)材料類別和抗拉強度下限值不同分別為20J到38J不同的數(shù)值。

在GB150-2011標(biāo)準(zhǔn)中，也有對低溫容器試樣沖擊試驗的相應(yīng)要求。我們在對焊接工藝評定進行審查時，特別要注意評定報告中的沖擊試驗溫度和沖擊吸收功平均值是否滿足現(xiàn)行NB/T 47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評定》標(biāo)準(zhǔn)的要求，如不符合，則需要補項沖擊試樣。

5 新老標(biāo)準(zhǔn)的彎曲試驗要求變化

對于彎曲試驗的要求，標(biāo)準(zhǔn)JB4708-2000 和 NB/T 47014-2011的要求基本相似，但我們在進行工藝評定審查時，還是發(fā)現(xiàn)存在彎曲角度不到180度的問題。經(jīng)溝通與分析，得知這些是企業(yè)按照J(rèn)B4708-1992標(biāo)準(zhǔn)評定的老工藝。該老標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)焊縫的單面焊或雙面焊情況，彎曲試驗角度從50度到180度不等，并且彎心直徑和支承輥之間距離都跟現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)不符。如遇到該情況，必須按照現(xiàn)行工藝評定標(biāo)準(zhǔn)重新進行焊縫的焊接工藝評定。

6 試件厚度、焊件厚度、焊縫熔敷金屬厚度

評定合格試件適用于焊件母材厚度的有效范圍最小值與是否規(guī)定進行沖擊試驗有關(guān)，并且NB/T47015-2011和JB4708-2000標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值有一定區(qū)別，在壓力容器生產(chǎn)利用老焊接工藝評定和WPS時需特別注意。例如，已有焊接工藝評定試件厚度10mm，需做沖擊試驗，老標(biāo)準(zhǔn)適用于焊件母材厚度的有效范圍最小值為7.5mm,即可焊接8mm鋼板；現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)適用于焊件母材厚度的有效范圍最小值為10mm,遇到8mm鋼板即需重新進行焊接工藝評定。

我們在判斷焊接工藝評定的適用范圍時，還需要考慮試件適用于焊件焊縫金屬厚度的有效范圍。例如，厚度10mm焊接工藝評定試件，鎢極氬弧焊打底，焊縫熔敷金屬厚度2mm；埋弧自動焊蓋面，焊縫熔敷金屬厚度8mm。雖然該評定適用于焊件母材厚度的有效范圍最大值可為20mm,但如果鎢極氬弧焊焊縫熔敷金屬厚度超過4mm，或者埋弧自動焊焊縫熔敷金屬厚度超過16mm，都是不適用的。

7 試件焊后熱處理保溫時間的適用性

當(dāng)規(guī)定進行沖擊試驗時，焊后熱處理的保溫溫度或保溫時間范圍改變后要重新進行焊接工藝評定。低于下轉(zhuǎn)變溫度進行焊后熱處理時，試件保溫時間不得少于焊件在制造過程中累計保溫時間的80%。這就要求試件在做焊后熱處理時，要充分考慮到容器在成形后可能需要進行恢復(fù)性能熱處理等因素，應(yīng)適當(dāng)延長保溫?zé)崽幚肀貢r間。

8 焊接工藝參數(shù)和焊接線能量

在進行資料審查時，發(fā)現(xiàn)很多單位的工藝評定報告、焊接工藝卡上都沒有焊接線能量的項目和數(shù)值。很多人認(rèn)為有了焊接電流、電壓、速度等參數(shù)就可以了，殊不知，以上工藝參數(shù)在埋弧焊、熔化極氣體保護焊、等離子弧焊等焊接方式中，只屬于專用焊接工藝評定的次要因素，而焊接線能量才屬于補加因素。焊接線能量的計算公式為：q =IU/V，其中焊接速度V的單位應(yīng)為cm/s，而焊接工藝及平時所用焊接速度V的單位為cm/min,兩個不同單位計算出的線能量數(shù)值大不相同，計算時一定要注意。

9 焊接位置的適用范圍

焊接工藝評定和焊接操作人員考試變更焊接位置后的要求不同。焊工變更焊接位置，如其僅具備橫焊資格，但是實際工作中需進行仰焊，則還需要進行仰焊位置項目考試。但NB/T47014-2011 規(guī)定：只有采用焊條電弧焊、熔化極氣體保護焊、鎢極氣體保護焊、等離子弧焊，從評定合格的焊接位置改變?yōu)橄蛏狭⒑笗r焊接位置是補加因素，其余情況下，焊接位置都是次要因素，變更焊接位置不需要重新做焊接工藝評定。

結(jié)語

本文通過新、老焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)的主要不同點分析，結(jié)合筆者的多年實踐經(jīng)驗，歸納了焊接工藝評定過程中一些常見問題，給出了一些應(yīng)對建議。希望通過此文，能對容器制造企業(yè)、檢驗機構(gòu)在提高壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量、提升安全性能上提供一定的參考和幫助。

[1]GB/T 3375，焊接術(shù)語[S].

[2]TSG R7004-2013，壓力容器監(jiān)督檢驗規(guī)則[S].

[3]NB/T47014-2011，承壓設(shè)備焊接工藝評定[S].

[4]TSG R0004-2009，固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].

[5]GB150-2011，壓力容器[S].