《工艺与评定》PPT课件.ppt

金属材料焊接工艺制定与评定,安徽机电职业技术学院 李国强,第七讲 钢制压力容器焊接工艺评定,5、对接焊缝、角焊缝焊接工艺评定规则,5.3.1.2 各种焊接方法的焊接工艺评定重要因素、补加因素 和次要因素,变更或增加补加因素 要不要重新评定焊接工艺，要看焊件是否要求冲击试验来决定，当规定冲击试验时，补加因素当作重要因素对待；当不规定冲击试验时，补加因素 当作次要因素 对待。,在表1看到某些焊接条件同时列入补加因素与次要因素中，这是因为当规定冲击试验时，它们是补加因素；当不规定冲击试验时，它们为次要因素。,1 接头 坡口形式与尺寸对各种焊接方法而言都不得是次要因素，它的变更 对焊接接头力学性能和弯曲性能无明显影响，但坡口形式与尺寸对焊缝抗裂性、生产效率、焊接缺陷、劳动保护却有很重要作用。,2填充材料 作为焊缝隙填充金属包括焊条、焊丝、焊剂、填充金属、熔嘴、附加金属粉等，熔敷焊缝金属成分主要由它们和母材来决定。,(1)我国焊条分类对照如表1所示，焊条和药芯焊丝牌号编制方法如下述：碳钢焊条和低合金高强钢焊条牌号表示方法 a)牌号前加“J”字表示为碳钢焊条或低合金高强钢焊类别代号。b)类别代号后头两位数字，表示焊缝金属抗拉强度等级，其系列如表2,表1,表2,c)类别代号后第三位数字，表示药皮类型和焊接电源类，见表3,表3,d)焊条有特殊性能和用途的，则在牌号后面加注起主要作用的元素或代表主要用途的符号，见表4,表,铬和铬钼耐热钢焊条牌号表示方法 a)牌号前加“”字，表示钼和铬钼耐热钢焊条的类别代号 b)类别代号后第一位数字，表示焊缝金属主要化学成分等级，按表5规定编排,表5,c)类别代号后第二位数字，表示同一焊缝金属主要化学成分组成等级中的不同牌号，对同一药皮类型焊条，可有10个牌号，按0、1、2、9顺序编排。d)类别代号后第三位数字，表示药皮类型和焊接电源种类，见表3。低温钢焊条牌号表示方法 a)牌号前加“W”字，表示低温钢焊条的类别代号。b)类别代号后第一、第二数字，表示低温钢焊条工作温度等级，按表6编排。c)类别代号后第三位数字，表示药皮类型和焊接电源种类，见表3,不锈钢焊条牌号表示方法 a)牌号前加“”或“”字各表示不锈钢焊条的类别代号。b)类别代号后第一位数字，表示焊缝金属主要化学成分组成等级，按表规定编排。,表6,表,c)类别代号后第二位数字，表示同一焊缝金属主要化学成分组成等级中的不同牌号。对同一药皮类型焊条，可有个牌号，按、顺序排列。d)牌号第三位数字，表示药皮类型和焊接电源种类，见表,(2)我国药芯焊丝牌号表示方法如下：a)牌号第一个字母“”表示药芯焊丝，第二个字母及后第一、第二、第三位数字与焊条编制方法相同。b)牌号“”后的数字，表示焊接时的保护方法，见表。,表,c)药芯焊丝有特殊性能和用途时，则在牌号后面加注起主要作用元素或主要用途的字母。填充金属指气焊或钨极气体保护焊时送入热源（或电弧）熔化成焊缝金属一部分的丝、棒或板边料。附加的填充金属指埋弧焊或熔化极气体保护焊时，除当作电极的熔化金属丝（带）外，伸入电弧熔化成焊缝金属一部分的丝、棒或板边料。预置填充金属指焊前预先放在坡口内的丝、棒、条或粉，能改变焊缝金属成分。,3焊接位置焊接位置也是焊接工艺评定因素，立焊分为向上立焊和向下立焊两种。向上立焊虽然电流减少，但焊接速度也降低很多，线能量大大增加，焊接接头冲击韧性可能要变更，故需重新评定。当没有冲击试验要求时改变焊接位置不需重新评定，故焊接工艺评定试件位置通常位于平焊，在表1中接头这一类中取消面焊时的钢垫板都是次要因素有人认为，焊接位置改变、取消面焊时的钢垫板或焊接衬垫，增加了焊接难度，因而要求重新评定，这个问题的实质是混淆了焊接工艺评定与焊工技能评定这两个概念，焊接工艺评定的目的在于评定出合格的焊接工艺，焊接接头的使用性能要符合要求；焊工考试的目的在于考出合格的焊工，能够焊出没有超标缺陷的焊缝，应当在焊工技能考试范围解决的问题不要硬拉到焊接工艺评定中去解决，能不能焊好其他位置的焊缝，能不能焊好取消钢垫板的单面焊是焊工技能问题，不能通过焊接工艺评定去解决，而要通过焊工培训提高操作技能去解决,4电特性表1特性中单独的变更电流值或电压值只是次要因素，将焊接速度考虑进来的焊接线能量则成了补加因素。当规定冲击韧性试验时，增加线能量要重新评定焊接工艺，但若经过高于上转变温度的焊后热处理或奥氏体母材的除外。线能量是指每条焊道的线能量，当规定进行冲击试验时每条焊道的线能量都应严格控制。,5.3.1.2 各种焊接方法的焊接工艺评定重要因素、补加因素和次要因素见表1。a）当变更任何一个重要因素时都需要重新评定焊接工艺。b)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。c)当变更次要因素时不需要重新评定焊接工艺，但需重新编制焊接工艺指导书。,当变更次要因素时，不需要重新评定焊接工艺，而不是不要评定焊接工艺，但需要重新编制“焊接工艺指导书”。例如当重要因素、补加因素不变时，对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于角焊缝焊件，其含意是，用对接焊缝试件的“焊接工艺评定报告”来重新编制角焊缝焊件的“焊接工艺指导书”。此时，角焊缝焊件的焊接工艺已由对接焊缝试件评定报告评定过了不需要重新评定，更不是不要评定。依据该份对接焊缝试件“焊接工艺评定报告”还可以编制焊工考试的“焊接工艺指导书”等等。因此依据一份评定合格的“焊接工艺评定报告”可以重新编制出多份焊件的焊接工艺指导书。,5.3.1.3 当同一条焊缝使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，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、焊接工艺焊接试件，进行组合评定。,例如，某压力容器产品纵焊缝拟采用氩弧焊打底，后用焊条电弧焊填充至1/3坡口深度，最后用埋弧焊填满坡口，可以用下列方式评定：1 分别评定拟定三份焊接工艺指导书在3个试件上评定（每个试件一种焊接方法）。2 组合评定拟定一份焊接工艺指导书（包含三种焊接方法）在1个试件上评定（三种焊接方法）。,3 混合评定 拟定二份焊接工艺指导书，其中一份指导书中包含两种焊接方法，另一份指导书中只有一种焊接方法。焊接2个试件，其中1个试件上有两个焊接方法，另1个试件上只有一个焊接方法。,5.3.2 母材本标准根据母材的化学成分、力学性能和焊接性能对母材进行分类分组（见表2）。,表2中所列钢号都是GB 150中的钢号。为了减少焊接工艺评定数量，依照焊接工艺评定标准原理，从钢材的化学成分、使用性能和焊接性能出发，将它们分类分组并规定出替代规则。分类分组不能作为压力容器钢材代用的依据。,表2类别号顺序与蒸气锅炉安全技术监察规程附件I焊接工艺评定中钢材分类一致，主要为了方便既制造锅炉又制造压力容器的单位。锅炉不使用低温钢和不锈钢，所以放在类别号的最后。,5.3.2.3 未列入表2的钢号评定规则a)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，或另分类别、组别；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。b)国外钢材首次使用时应按每个钢号（按该国标准规定命名）进行焊接工艺评定。当已掌握该钢号焊接性能，且其化学成分、力学性能与表2中某钢号相当，且某牌号已进行过焊接工艺评定时，该进口钢材可免得焊接工艺评定。可在本单位的技术文件中将此国外钢材归入某钢号所在类别、组别内。,未列入表2的钢号有两种情况：一是国外材料，二是新材料或未列入GB 150等标准的材料。压力容器安全技术监察规程第22条规定，压力容器受压元件采用国外材料应符合下列要求：1 应选用国外压力容器规范允许使用材料，其使用范围应符合材料生产国相应规范和标准的规定，并有该材料的质量证明书。2 制造单位首次使用前，应进行焊接工艺评定和成型工艺试验，并对化学成分、力学性能进行复验满足技术要求后，才能投料制造。3 技术要求一般不得低于国内相应材料的技术指标。4 国内首次使用且屈服点规定值大于或等于490MPa的材料，应按本规程第7条规定办理批准手续。,国内材料生产单位生产国外牌号的材料时，应完全按照该牌号的国外标准规定的冶炼方法进行生产，力学性能和弯曲性能试验的试样形式、尺寸、加工要求、试验方法等验收要求也应执行国外标准，批量生产前应通过产品鉴定并经国家安全监察机构批准，可按本条规定办理批准手续。改革开放以来，国内压力容器已使用不少国外钢材，也进行了若干焊接工艺评定，在辽宁省劳动厅锅炉处支持下，辽宁省压力容器学会进行了大量深入有效工作，将国外钢材按JB 4708表2进行分类分组（见表9）供有关单位编制国外钢材分类分组的技术文件时参考。按照压力容器安全技术监察规程第22条和本标准的规定，表9不能作为国外钢材免做焊接工艺评定的依据。,表9,5.3.3 焊后热处理5.3.3.1 焊后热处理类别5.3.3.1.1 类别号为的母材分为：a)不进行焊后热处理；b)进行焊后固溶或稳定化热处理。5.3.3.1.2 除类别号为以外的母材分为：a)不进行焊后热处理；b)低于下转变温度进行焊后热处理；c)高于上转变温度进行焊后热处理(如正火)；d)先在高于上转变温度，继之在低于下转变温度进行焊后热处理(即正火或淬火后继之回火)；e)在上下转变温度之间进行焊后热处理。5.3.3.2 改变焊后热处理类别，需重新评定焊接工艺。,本次修订，对焊后热处理这一条文变动较大，首先是术语。,压力容器行业焊后热处理中通俗用语，例如“回火”、“退火”、“消除应力热处理”都是同一含意，即将焊件在炉内加热到相变点温度以下保持一段时间后炉内缓冷，与GB 72321987金属热处理工艺术语标准中“回火”、“退火”的定义相差甚远。钢板拼焊后热冲压成封头、搪瓷等工艺的目的显然不符合GBT 33751994中“焊后热处理”定义内容：“焊后，为改善焊接接头的组织和性能或消除残余应力而进行的热处理”，但热冲压和搪瓷高温确实改变了焊接接头组织和性能，所以在修订后的JB 4708术语中对“焊后热处理”作了定义，即“焊后，能改变焊接接头的组织和性能或残余应力的热过程”都称之为焊后热处理，这就包含了压力容器焊后所遇到的各种热过程。JB 47081992中焊后热处理类别：消除应力热处理、正火、正火加回火、淬火加回火。但这并没有反映压力容器产品焊后热处理的全部实质，而且加热温度和热处理过程与术语规定也不相同，标准修改以后对焊后热处理类别按照加热温度范围重新作了规定，则很明确。例如钢板拼焊后热冲压成封头，那么焊后热处理的加热温度和热处理过程则为高于上转变温度的热冲压加热温度和随之空冷的过程。,5.3.3.3 除气焊外，当规定进行冲击试验时，焊后热处理的温度和时间范围改变后要重新评定焊接工艺。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，试件加热温度范围不得超过相应标准或技术文件规定。低于下转变温度进行焊后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。,焊后热处理的温度范围和时间范围影响焊接接头冲击韧性(除气焊外)，这两个范围是指相应标准或技术文件所规定范围，例如JBT 47092000钢制压力容器焊接规程即对列入GB 150的钢材制压力容器焊后热处理的温度范围和时间范围作了规定，“技术文件”则指以可靠的钢材焊接性能为依据而编制的焊接工艺文件 试件的焊后热处理与焊件在制造过程中的焊后热处理基本相同是指焊后热处理类别相同，焊后热处理的温度范围和时间范围相同。只有低于下转变温度进行焊后热处理时，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。,5.3.4 试件厚度与焊件厚度评定合格的对接焊缝试件的焊接工艺适用于焊件厚度有效范围：若试件母材为2组和标准抗拉强度下限值大于540 MPa的强度型低合金钢按表3、表4规定；除此之外，按表5、表6规定。,评定合格的对接焊缝试件的焊接工艺适用于焊件厚度有效范围直接关系到评定数量多寡，有效范围的宽窄不仅有技术因素，而且管理作用也很大。国内对厚度适用围争论一直很大，议论纷纷，众说不一。这主要由于国外相类似标准规定范围也不相同，各国标准规定简要见表10，可见厚度适用范围基本上分两大类。应当从标准体系来看待厚度适用范围，美国ASME标准强调焊接工艺评定，而原西德AD压力容器规范则强调产品焊接试板，美国标准中厚度适用范围看起来较宽，实际上除了有7个限制性条文在制约外，还有当规定进行冲击试验时、焊后热处理累计保温时间等隐性限制，实际上适用于焊件厚度范围是有限的，AD规范厚度适用范围虽然较窄，但壁厚大于100 mm时，则另行协商。,1992年版的JB 4708标准起草于19861987年，当时国内焊接工艺评定刚刚起步，一、二类压力容器制造厂焊接技术力量薄弱，标准中厚度适用范围小一些，焊接工艺评定数量多一些，有利于把握压力容器焊接质量：10余年来情况已经发生很大变化，全国近3 000个单位进行了大量焊接工艺评定实践，焊接素质有了很大提高。通过大量焊接工艺评定试验数据表明，当重要因素、补加因素相同时，两倍试件厚度焊接接头力学性能与原厚度试件没有本质的变化；试件焊到一定厚度后当重要因素、补加因素不变时，再继续填充焊缝金属，其焊接接头力学性能也不会有多大的改变：在本次修订标准寸，将吸取这方面数据积累，并参照美国ASME锅炉压力容器规范和日本JIS B 82851993压力容器的焊接工艺评定试验对评定厚度覆盖范围重新作了规定。对常用钢材厚度覆盖范围给予放宽，对于钢材标准抗拉强度下限值大于540 MPa的强度型低合金钢，仍然按照原来规定的厚度覆盖范围；修改以后对大型、厚壁容器的焊接工艺评定可以减少数量，又不影响焊接质量。,在压力容器安全技术监察规程中对屈服点规定值下限大于490 Mpa 的材料制造压力容器非常重视，在下列四个方面有特别规定：(1)列为三类容器；(2)国内首次使用国外材料时，要到锅炉压力容器安全监察局办理批准手续；(3)焊缝表面不得有咬边；(4)每台压力容器应制作产品焊接试板本标准规定钢材标准抗拉强度下限值大于540 MPa(相当于屈服点规定值下限大于390 MPa)和-2组钢材评定后厚度适用范围没有放宽，比压力容器安全技术监察规程对钢材要求更加严格，GB 150中标准抗拉强度下限值大于540 MPa和-2组钢材，一般来说应用于大厚度、高参数压力容器，焊按性能差且不易掌握，在标准中规定厚度适用范围较窄，增加评定次数，有利于确保焊接接头使用性能。,GB 150 将钢材分为碳素钢、低合金钢和高合金钢。为了叙述低合金钢的焊接接点，而将它分为强度型碳锰低合金钢、耐热型铬于铬钼低合金钢低温型低温用低合金钢。,表 10,5.3.4.1 对于焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊，当焊件规定进行冲击试验时，试件评定合格后当T8 mm时适用于焊件母材厚度的有效范围最小值一律为0.75T，如试件经高于上转变温度的焊后热处理或奥氏体母材焊后经固溶处理时，仍按原规定执行。,当使用同样线能量焊接不同厚度的钢材时因为散热条件不同，因而焊接接头冲击吸收功有可能不一样，故焊件规定进行冲击韧性试验时，评定合格的焊接工艺用于焊件，焊件厚度与试件厚度关系应当较不规定进行冲击韧性试验时来得严格。在ASME和JIS B8285中规定，当试件母材厚度T6mm，适用于焊件母材厚度的有效范围最小值为T与16mm两者中取较小值。本标准考虑到表3与表5、表6之间的协调，也为了避免条文繁琐，而J年适用于焊件母材厚度的有效范围最小值定为0.75T，严于ASME，最大值仍为表3、表5、表6中规定的范围。,当进行焊接工艺评定需确定试件厚度与焊件厚度时，首先应看表7、表8，当符合表7、表8中所列焊接情况时，试件厚度与焊件厚度按两表规定执行。否则，则按表3、表4、表5和表6规定执行。本标准中所述及的“焊件”“试件”厚度，均包括母材和焊缝金属厚度两部分，要不就述及焊（试）母材厚度或焊（试）件焊缝金属厚度 当试件焊接工艺评定合格后，确定适用于焊件厚度时，应注意试件母材厚度对应焊件母材厚度、试件焊缝金属厚度对应焊件焊缝金属厚度进行计算。当焊件由两块或多块母材叠在一起时，确定适用于焊件厚度范围时应按单块板厚度计算，见图3。当焊缝金属总厚度由多种焊接方法或重要因素、补加因素不同的焊接工艺焊制的焊缝金属分厚度组成时，则焊缝金属总厚度等于若干分厚度，见图4。计算焊缝金属厚度时，余高不计算在内。,注：(1)焊件母材厚度分别为，不能将 当作母材厚度。(2)此焊缝为组合焊缝（对接焊缝加角焊缝）。图3,注：焊缝金属总厚度t等于板厚T,t=t1+t2+t3图4,举例说明如下：现有16MnR制压力容器纵缝接头，有冲击试验要求，该纵缝用三种焊接方法完成，其焊缝金属厚度如图5所示，焊接工艺评定厚度计算如下：,1 分别评定 拟定三份焊接工艺指导书，焊接3块试件（见图6），评定了纵缝焊接工艺。试件母材厚度和焊缝金属厚度适用于焊件厚度的有效范围见表11，满足了压力容器纵缝接头母材和焊缝金属厚度要求。,图5,（1）埋弧焊试件（2）焊条电弧焊试件（3）氩弧焊试件图6表11 适用于焊件厚度的有效范围,2 组合评定见图7，按照拟定的一份焊接工艺指导书用三种焊接方法完成试件，评定合格后适用于焊件厚度有效范围见表12，可见其范围完全满足压力容器纵缝接头母材和焊缝金属厚度。,注：试件用三种焊接方法完成图7,表12 适用于焊件厚度有效范围,用图5所示的纵缝接头作例说明表7序号1，焊件用钨极气体保护焊打底，如果另取试件，其母材厚度T13mm（见图8）经评定合格后，适用于焊件母材厚度的有效范围最小值为10.5mm，而最大值为40mm（按继续填充焊缝的焊条电弧焊，埋弧焊评定结果确定）。,对于不等厚对接焊缝焊件，可以用等厚的对接焊缝试件来评定，厚边和薄边母材的厚度都应在已评定的有效范围内，当一块对接缝试件同时覆盖不了厚边和薄边母材厚度时，应另选用一个合适的厚度增加一块试件进行评定，以便和前一块试件评定合格的焊接工艺共同覆盖厚边和薄边厚度。,图9为20号钢管插入筒体，筒体材料为16MnR，作为举例用来说明试件厚度与焊件厚度之间计算方法，该焊缝为对接焊缝加角焊缝的组合焊缝。结合表7来分析该组合焊缝产品既是序号2所述的部分分焊透的对接焊缝焊件，又是序号4所讲的不等厚对接焊缝焊件。按表7规定取图10所示试件，按与产品相同的焊接条件施焊并评定合格，适用于焊件厚度有效范围见表13。,图9 图11,用T=40mm试件评定合格的焊接工艺，适用于焊件厚度有效范围，对产品而言，筒体厚度、焊缝金属厚度都在其范围内，唯独管壁厚度在其范围之外，因此还需用板厚为T=10mm以相同焊接条件再施焊试件，见图11，评定合格的焊接工艺，适用于焊件厚度有效范围见表13，对产品而言，管壁厚度、焊缝金属厚度都在其范围内，此时用两份“焊接工艺指导书”（T=40mm，T=10mm）所评定得出的两份“焊接工艺评定报告”中重要因素、补加因素中相同部分，编制一,表13 适用于焊件厚度有效范围,5.3.4.4 对接焊缝试件评定合格的焊接工艺用于角焊缝焊件时，焊件厚度的有效范围不限；角焊缝试件评定合格的焊接工艺用于非受压角焊缝焊件时，焊件厚度的有效范围不限。,角焊缝的力学性能计算是由对接接头对接焊缝试件所测得数据来进行的，因此当重要因素、补加因素不变时，任意尺寸对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于所有尺寸的焊件角焊缝；任意尺寸角焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于所有尺寸的焊件角焊缝。,份产品（插入式接管）“焊接工艺指导书”，这份“焊接工艺指导书”应当认为是被评定合格的。也就是说一份“焊接工艺指导书”可以由一份或多份“焊接工艺评定报告”来验证。,5.3.4.5 组合评定合格，当作单一焊接方法（或焊接工艺）分别评定来确定适用于焊件母材的厚度有效范围。,结合图7可见，组合评定合格后适用于焊件母件厚度有效范围不得以三种焊接方法评定后所适用焊件母材最大厚度叠加（40+40+40+=120mm），而是当作一种焊接方法评定后所适用焊件母材最大值为40mm。,耐蚀堆焊工艺评定规则,修订后的JB 4708对耐蚀堆焊评定进行了一些变动，双层堆焊时分为过渡层与耐蚀层，为区别起见，将原标题耐蚀层堆焊改为耐蚀堆焊。双层堆焊时的过渡层堆焊和耐蚀层堆焊都应当遵守耐蚀堆焊评定规则，在过渡层上堆焊耐蚀层时，应当认为基体钢材已经发生改变。与对接焊缝重新评定焊接工艺的判断准则不同，耐蚀堆焊重新评定焊接工艺的判断准则是堆焊层的化学成分变化，依据这个准则编制出表9耐蚀堆焊重新评定焊接条件。,当变更堆焊方法或堆焊工艺时，将改变堆焊层化学成分，在试件同一高度方向上用不同堆焊方法、不同堆焊工艺进行组合评定合格后，不能将其中任一堆焊方法或堆焊工艺拿出来单独使用，对于在同一堆焊平面上使用两种或更多堆焊方法(或堆焊工艺)时，也应分别经堆焊工艺评定合格，方可用于焊件，此时，不取组合评定试件。同一焊接方法或不同焊接方法堆焊的两条焊道之间所出现的焊接缺陷问题属于操作技能范围，不在耐蚀堆焊工艺评定规则范围之内。,6.3 耐蚀堆焊重新评定焊接条件见表9。,表9堆焊层厚度类别中“堆焊层规定厚度低于已评定最小厚度”是指图样上堆焊层规定厚度，或已堆焊好的厚度低于已评定最小厚度时，需要重新评定。填充金属类别中“当堆焊首层时变更焊条直径”时可能会引起首层堆焊金属稀释率改变，故作为焊条电弧焊时的评定焊接条件。焊接位置类别中，国内到目前为止埋弧焊只有平焊位置堆焊，所以对埋弧焊而言，焊接位置不作为评定焊接条件。,7.1.3 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。,对接焊缝试件的数量与尺寸由能制备足够数量的试样来决定，标准不作规定，制取试样时应避开焊接缺陷。,7.1.5 耐蚀堆焊试件尺寸。试件应不小于150 mml50 mm，堆焊宽度等于或大于38 mm，长度应满足切取试样要求,耐蚀堆焊试件上只规定堆焊宽度等于或大于38mm，不规定堆焊道数，堆焊焊道之间搭接质量与焊工技能有关。,7.2 对接焊缝试件和试样的检验7.2.1 试件检验项目：外观检查、无损检测、力学性能和弯曲性能试验。外观检查和按JB 4730进行无损检测结果不得有裂纹。,JB 47082000钢制压力容器焊接工艺评定标准中对接焊缝试件评定焊接工艺的目的在于得到焊接接头力学性能符合要求的焊接工艺，在标准中规定了一整套的评定规则、试验方法和合格指标都是围绕焊接接头力学性能的。评定合格的焊接工艺目的不在于焊缝外观达到何种要求，也不在于焊缝能达到无损检测几级标准，所以虽然在试件检验项目规定了外观检查、无损检测，其主要目的在于了解试件施焊情况，避开焊接缺陷取样。,出现裂纹的原因比较复杂，首先要考虑钢材焊接性能是否完全掌握，焊接工艺是否正确，钢板冶金轧制缺陷、坡口宽窄对裂纹敏感性也有影响。从焊接工艺评定原理来讲，试件出现裂纹的焊接工艺评定合格，只说明对力学性能而言是合格的，对焊接裂纹而言是不合格的，如果改变焊接条件(例如加大坡口宽度，加大焊缝成形系数)消除了裂纹，而所改变的焊接条件又是次要因素，那么原来产生裂纹的焊接工艺不要重新评定了。鉴于焊接裂纹使人担心，产生原因复杂，故在条中规定“不得有裂纹”。我们常常在图样或技术条件中看到，设汁人员除要求按JB 4708进行焊接工艺评定外，对检验项目增加了内容，例如对强度材料要求增加硬度和金相(微观)试验，对铬钼耐热钢增加回火脆化试验，对耐蚀钢增加腐蚀试验项目等等。当要求增加检验项目时，应同时规定出评定规则、替代范围、试验方法和合格指标。应强调指出，当对试件增加检验项目后，JB 4708中的评定规则和有关条款并不保证适用于所增加的检验项目。,7.2.2.1 力学性能和弯曲性能试验项目和取样数量应符合表11的规定。7.2.2.2 当试件采用两种或两种以上焊接方法（或焊接工艺）时：a)拉伸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)当规定做冲击试验时，对每一种焊接方法（或焊接工艺）的焊缝区和热影响区都要做冲击试验。,表11中增加了试件母材厚度小于1.5mm这一栏，这主要考虑波纹管膨胀节中多层薄板情况。,表11 力学性能和弯曲性能试验项目和取样数量,对于试件采用两种或两种以上焊接方法（或焊接工艺）焊成，如果某种焊接方法（或焊接工艺）焊缝金属厚度小于6mm无法单独制备冲击试样时，可以与其他焊接方法（或焊接工艺）联合制备冲击试样，冲击试样缺口只要有一部分通过焊缝区（或热影响区）则便认为该焊缝区（或热影响区）已经得到冲击韧性检验，见图12。例如：试件板厚=14mm，用氩弧焊打底，焊条电弧焊填满，取10mm10mm55mm缺口冲击试样，氩弧焊焊缝金属厚度4mm，加工后剩余3mm，无法单独取冲击试样，实际制备焊缝金属冲击试样时如图12，冲击试样缺口轴线部分通过氩弧焊焊缝金属，则完成冲击试验后便认为氩弧焊焊缝金属得到检验，氩弧焊热影响区冲击试验也同样处理。,图12,7.2.2.4 拉伸试验7.2.2.4.1 取样和加工要求a)试样的焊缝余高应以机械方法去除，使之与母材齐平。试样厚度应等于或接近试件母材厚度T。b)厚度小于或等于30mm的试件，采用全厚度试样进行试验。c)当试验机受能力限制不能进行全厚度的拉伸试验时，则可将试件在厚度方向上均匀分层取样，等分后制取试样厚度应接近试验机所能试验的最大厚度。等分后的两片或多片试样试验代替一个全厚度试样的试验。,拉伸试样取样方法有了变更，在修订后标准中不再强调多片试样厚度每片为30mm，允许为切取多片试样时的切口占据的部分厚度不进行拉伸试验。切口宽度应尽量小，用薄锯条或薄铣刀对试样进行分层加工：,用机械方法去除焊缝余高过程中可能要加工到母材，所以规定拉伸试样厚度应等于或接近试件母材厚度丁，这是符合实际情况的。拉伸试样形式分为：a)紧凑型板接头带肩板形拉伸试样；b)紧凑型管接头带肩板形拉伸试样；c)管接头全截面拉伸试样。,本标准中拉伸试样与钢材、焊材的拉伸试样不同，其特点是试样受拉伸平行部分很短，通常等于焊缝宽度加12 mm，实质上是焊缝宽度加热影响区宽度，两侧立即以R=25 mm的圆弧过渡到夹持部分，其目的是强迫拉伸试样在焊接接头内(焊缝区、熔合区和热影响区)断裂，以测定焊接接头的抗拉强度b。,7.2.2.4.4 合格指标a)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值。b)试样母材为两种钢号时，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。c)同一厚度方向上的两片或多片试样拉伸试验结果平均值应符合上述要求，且单片试样如果断在焊缝或熔合线以外的母材上，其最低值不得低于母材钢号标准规定值下限的95(碳素钢)或97(低合金钢和高合金钢)。,本次修订标准时，变更了两片或多片拉伸试样的评定方法和合格指标。厚钢板横截面上拉伸强度不均匀，两片或多片试样的拉伸试验结果不是单片值而是平均值应符合要求，而其单片值，如果断在焊缝或熔合线以外的母材上，其最低值不得低于母材钢号标准规定值下限的95(碳素钢)，或97(低合金钢和高合金钢)。焊接接头拉伸试验后的屈服点是不定值，没有意义，不必记录。,7.2.2.5 弯曲试验7.2.2.5.1 试样加工要求试样的焊缝余高应采用机械方法去除，面弯、背弯试样的拉伸表面应齐平。,焊接接头的弯曲试样加工、试验方法与判废指标一直是压力容器标准中争论最多的问题之一，影响弯曲试验结果的因素也十分复杂。弯曲试验比起拉伸、冲击试验来，因为没有实物弯曲开裂数值作参照，因而难以确定弯曲试验的判废指标与试验方法。压力容器行业在严格执行弯曲试验规定时也十分认真学习对比先进工业国家标准，如美国ASME锅炉压力容器规范，普遍的提出下列疑问：,弯心直径D国内规定为30a(a为试样厚度)，美国ASME规定为4a，哪个规定严格?哪个规定合理?在同一台设备上同样的服役条件与同样的制造工艺，部分焊缝为双面焊，部分为单面焊，按照国内弯曲试验标准，它们的弯曲试验要求可以大不相同，相差一倍之多，这如何理解?同一台设备使用不同钢材，尽管它们的制造工艺与服役条件完全相同，但按国内标准规定它们的焊接接头弯曲试验要求可以不同，又作何解释?,正确认识焊接接头弯曲试验的目的是修订弯曲试验方法的关键，也是消除上述疑问的关键。焊接接头弯曲试验的目的在于测定焊接接头的完好性(连续性、致密性)和塑性，压力容器工作者希望焊接接头的焊缝区、熔合区和热影响区都在相同伸长率条件下考核其完好性这才是真正合理的，值得注意的是热影响区性能比起焊缝和母材来更难以控制，是焊接接头薄弱面，是弯曲试验检测重点。,原西德标准DIN 50121 T11978金属材料检验 熔化焊接头和堆焊层的弯曲试验、美国ASME 焊接和钎接评定(1995年版)、日本JISB 8282一1993压力容器焊接接头的力学性能试验都提出焊接接头弯曲试样外表面计算的纤维伸长率的计算公式：,当不同弯心直径时，计算出弯曲试样外表面纤维伸长率如表14。GB 150一1998中所列压力容器用钢板伸长率标准规定值如表15，相应焊接材料熔敖金属伸长率标准规定如表16。对比表14、表15和表16可见：当焊接接头弯曲试验弯心直径为3a时，弯曲试样受拉面最大仲长率为：25，已经超过绝大部分压力容器用钢板和焊接材料伸长率的规定值下限、若弯曲试验不合格则不能将原因归结到焊接接头完好性不够，而是超过材料本身伸长率，在此情况下进行弯曲试验，已经失去意义。,表 14,表 16 压力容器常用焊材熔敖金属伸长率标准规定值,表 15 GB 150中所列钢号伸长率标准定值,弯曲试验的弯心直径为3a时，是否表明比4a要求更严呢?回答是否定的。因为弯曲试验(特别是横向弯曲试验)要求试样的焊缝区、熔合区和热影响区应全都在试样受弯范围内，在近似相同伸长率条件下进行考核。试验结果表明，随着弯心直径减小，试样受弯范围也相应减少，主要集中在焊缝区受弯，而热影响区受弯程度大大减少，热影响区这个薄弱面在弯曲试验中得不到充分考核，这样减小弯心直径所谓提高弯曲试验要求不过是严在焊缝区、松在热影响区，这对提高焊接接头的弯曲性能，提高压力容器安全性能极为不利，4倍板厚的弯心直径进行弯曲试验时，焊缝区、熔合区和热影响区都在弯曲范围内，其表面伸长率近似相同(约20)承受弯曲试验考核，这不仅是合理的，也是严格的。,用不同钢材的单面焊、双面焊焊接接头制成的压力容器，无论在制造过程中或在使用过程中都受着同样的弯曲变形过程和弯曲后承压过程，从设计、制造、检验而言，就不应当规定单面焊和双面焊有不同的弯曲试验要求，也不应当规定不同钢材的焊接接头有不同的弯曲试验要求。在修订标准时，我们参照美国、日本相关标准，在压力容器焊接工艺评定标准中修改弯曲试验方法，规定不区分单面焊还是双面焊，也不区分钢材种类，焊接接头弯曲试验都规定弯心直径为4a，弯曲角度为180。,用弯曲试样受弯时其拉伸面在拉伸过程中极易受到试样表面加工质量影响，因为不同试样母材原始表面缺陷(如咬边、鱼鳞纹等)状况和程度不同，对应力集中敏感性也不一样，因而使弯曲试验不是在同一条件下考核，在较大应力集中的表面缺陷处弯曲试样开裂，掩盖了焊缝内部细小缺陷的实际。,当考核焊工技能时，弯曲试样保留焊缝一侧母材原始表面，似乎有些道理。当考核焊接接头弯曲性能时，再保留焊缝一侧母材原始表面就显然不近情理了。压力容器产品使用时大都保留了焊缝两侧母材原始表面，这种不利因素已被安全系数等设计规定所包容了。本次修订JB 4708时，对弯曲试样受拉面按照GBT 2321988金属弯曲试验方法和GB 26571989焊接接头弯曲及压扁试验方法中对试样表面规定“不得有划痕”，“不应有横向刀痕或划痕”等要求，规定了弯曲试样的拉伸表面应齐平，在同样表面加工质量条件下对比试样的弯曲性能，才能体现弯曲试验的本意。,7.2.2.5.3 试验方法a)弯曲试验按GBT 232和表12规定的试验方法测定焊接接头的完好性和塑性。b)试样的焊缝中心应对准弯心轴线。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。c)弯曲角度应以试样承受载荷时测量为准。d)对于伸长率标准或技术文件规定值下限小于20的母材，若弯曲试验不合格而其实测值20，则允许加大弯心直径重新按表12进行试验，此时弯心直径等于S（200-）(为伸长率的规定值下限)，支座间距离等于弯心直径加上(2S+3)mm。,修订后的标准，弯曲试验不再按钢材类别、单面焊、双面焊区分，一律按弯心直径等于4倍试样厚度、弯曲角度180。试样在离开试验机后都有回弹，在试样承载时测量弯曲角度表明试样已经具备的弯曲能力，这是合理的。在1995年版的ASME锅炉压力容器规范第卷焊接和钎接评定和JIS B82851993压力容器焊接工艺评定试验中都按钢材伸长率标准规定值下限20为界，分别规定弯心直径大小。从表15可见列入GB 150钢种也有不少钢号的伸长率标准规定值下限20，故在标准正文7.2.2.5.刘)中做了具体规定，先按D=4S进行弯曲，若不能通过且伸长率实测值占：520，则加大弯心直径重新试验。,表 12 弯曲试验尺寸规定,7.2.2.6 冲击试验7.2.2.6.1 试样a)试样取向：试样纵轴应垂直于焊缝轴线，缺口轴线垂直于母材表面。b)取样位置：在试件厚度上的取样位置见图12。焊缝区试样的缺口轴线应位于焊缝中心线上。热影响区试样的缺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。,1)T60 mm时，t1l2 mm；当丁60 mm时，t2=T4。2)双面焊时，t2从后焊面的钢材表面测量。图12 冲击试样位置图,冲击试验测定焊缝和热影响区的韧性。根据GB 6654一1996压力容器用钢板规定当钢板厚度60mm时，在l4板厚处取冲击试样，测定钢板的韧性，故焊接工艺评定试件的冲击试验也以板厚60 mm为界，对于厚度T601、IYll的试件在丁4处制取焊缝和热影响区冲击试样。在JB 4708一1992中就严格规定了热影响区冲击试样缺口轴线位置，我们在不少单位看到热影响区冲击试样缺口轴线没有按JB 47081992执行而是自行规定热影响区的缺口轴线与熔合线距离为某一数值而不是尽可能多的通过热影响区，这样试验结果不能反应热影响区韧性特征，应予以纠正。,有人建议热影响区试样的缺口轴线将“应尽可能多的通过热影响区”改为“位于热影响区的宽度中心”，我们认为不妥，标准正文图12所示为单面坡口，实际上双面坡口也很多，如图13所示，板厚为20mm、双面焊，小坡口为后焊面，通过作图可以看出，位于热影响区的宽度中心的A线几乎有一半在焊缝区内，按“尽可能多的通过热影响区”原则所作的B线，绝大部分通过热影响区，按B线加工缺口则试验结果较A线更能充分反映热影响区的冲击韧性特征。,7.2.2.6.3 合格指标每个区3个试样为一组的常温的冲击吸收功平均值应符合图样或相关技术文件规定，且不得小于27J，至多允许有1个试样的冲击吸收功低于规定值，但不低于规定值的70。,图 13,冲击试样的合格指标作了修改。母材经过焊接热循环的作用变成有复杂组织的热影响区，其性能特别是冲击韧性有变差倾向，对于调质钢而言，焊接热影响区不能进行调质处理，冲击韧性难以与母材相比。焊接工艺评定冲击试样的韧性指标原规定不低于母材标准规定值则较苛刻，现改为“应符合图样或相关技术文件规定，且不得小于27J”较妥，与GB 150附录E产品焊接试板的力学性能检验规定相同。,JIS B 82851993压力容器焊接工艺评定试验中规定焊接接头冲击试验吸收功不得小于表17中的数值，对比表17可见JB 4708对冲击韧性试验合格指标仍比日本规定要严格。,表 17,由于修改了弯曲、冲击试验的合格指标，所以新版JB 4708也适用于异种钢焊接接头的焊接工艺评定，解决了压力容器行业长期悬而未决的难题。,7.3 角焊缝试件和试样的检验7.3.1 检验项目：外观检查、金相检验(宏观)。外观检查不得有裂纹。7.3.2 金相检验(宏观),角焊缝试件切取金相检验(宏观)试样时应注意避开起弧与收弧处易产生缺陷部位。金相试样尺寸范围只要包括全部焊缝、熔合区和热影响区即可。,7.3.2.2 合格指标a)焊缝根部应焊透，焊缝