焊接工艺评定

焊接性能试验包括焊接工艺性能试验和焊接接头 使用性能试验。 焊接工艺性能试验：主要指焊接裂纹敏感性试验、 焊接气孔敏感性试验； 焊接接头使用性能：包括力学性能、耐腐蚀性能、 抗疲劳性能、抗断裂性能。 目的1： 通过焊接性能试验可以了解焊接方法、 焊接工艺对金属材料的适应性。如一般的钢材只 要有足够的脱氧剂，在碱性或酸性的熔渣、惰性 气体甚至活性气体的CO2气体保护下也能顺利的 进行焊接，并可获得优良的焊接接头。而钛在高 温时会剧烈的与氧、氮反应，又不能用一般的脱 氧剂还原，不宜用氧化性的气体或熔渣保护下进 行熔化焊，只适用于惰性气体保护的熔化焊或在 真空条件下焊接。

世界上许多国家，对于重要的焊接结 构都制定了焊接工艺评定标准或法规，我 国也制定了一些焊接产品的焊接工艺评定 标准，如NB/T47014-2011（JB/T4708） 《承压设备焊接工艺评定》 、《蒸汽锅 炉安全技术监察规程》中的附录Ⅰ“焊接工 艺评定”、JGJ81-2002《建筑钢结构焊接 工艺规程》中的第五章“焊接工艺试验”、 SY/T0452-2002《石油天然气金属管道焊接 工艺评定》等，这些标准由于是针对不同 的产品或者制定的部门不同，在一些细节 上有一些差异，但其基本要求都是相同的。

焊接过程是特殊过程。承压设备焊接的结果不容易经 济的通过检验和试验完全验证，有些问题要在承压设备使 用后才能暴露出来。例如没有制造过低温承压设备的单位 在焊制前不弄清低温钢的焊接性能，不掌握焊接线能量对 低温钢的低温冲击韧性的影响，焊接工艺错误的选用了过 大的焊接线能量，又没焊接工艺的正确性作验证性试验， 就会使焊件的低温冲击韧性不能满足使用要求。这个问题 在制造过程中，尽管通过焊缝外观检查、无损检测、压力 试验和密封性试验，也不可能暴露的，可能直到承压设备 在低温的使用状态下脆断，才暴露出来。对产品焊接试板 作低温力学性能试验，可在承压设备使用前暴露出过大的 焊接线能量的焊接工艺，会使焊件低温冲击韧性不足的问 题，但这时产品已经投料制造，生米已做成熟饭，会造成 不应有的损失。承压设备焊接过程中拟定的焊接工艺是否 正确要预先验证，焊接工艺要在施焊前评定合格或要在合 格的焊接工艺评定覆盖范围之内。在产品施焊前就确认焊 接工艺能保证焊接接头的使用性能。


做焊接性能试验时要根据金属材料的特 点，要有针对性。奥氏体不锈钢从凝固到 冷却至室温都保持奥氏体组织，不发生马 氏体转变，没有冷裂纹倾向。 有些制造安装单位对奥氏体不锈钢做焊 接热影响区最高硬度试验或斜外坡口焊接 裂纹试验，那就多此一举了。



3.1.2焊接性能试验与焊接工艺评定的区别 3.1.2.1 焊接性能试验与焊接工艺评定有不同的 目的和任务。 焊接性能试验主要解决金属材料如何焊接问 题，但不能回答在具体工艺条件下焊接接头的使 用性能是否满足要求这个实际问题，这只有依靠 工艺评定来完成。 按标准进行的焊接工艺评定只考虑了常规的 力学性能，对焊接过程中母材的马氏体组织、魏 氏组织、低熔点杂质在晶界的聚集，晶间贫铬的 发生，σ相的析出等组织变化和裂纹敏感性、热影 响区软化或脆化、耐蚀性能、回火脆性等性能都 要靠焊接性能试验来了解。
3.1.3.2焊接工艺评定试验的内容: 对拟定的焊接工艺通过焊接试件、 加工试样、进行各种检验、检测和理 化试验，对焊接工艺的正确性和覆盖 范围作出结论。


金属材料的焊接性能试验常常是 在材料开发时就已经由开发单位进行， 承压设备制造安装单位认为有必要金 属材料焊接性试验时，也必须在焊接 工艺评定之前进行。



一、焊接工艺评定概述 1．基本概念 焊接工艺评定是指为验证所拟定的焊件焊接 工艺的正确性而进行的试验过程及结果评价。 NB/T47014《承压设备焊接工艺评定》对焊接 工艺评定的定义：为使焊接接头的力学性能、弯 曲性能或堆焊层的化学成分符合规定，对预焊接 工艺规程（pWPS）进行验证性试验和结果评价的 过程 通过焊接工艺评定应该得到指导生产的焊接 工艺，它是制定焊接工艺规程的重要依据。所以 凡是重要的焊接结构如锅炉、压力容器、压力管 道、桥梁、重要的建筑结构等，在制定焊接工艺 规程之前都要进行焊接工艺评定。



3.1.3焊接性能试验与焊接工艺评定有不同的内容。 3.1.3.1金属材料焊接性能试验一般包括下列内容： A.首先根据化学成分，金相组织和性能进行焊接 性分析，预计焊接特点并提出相应措施与办法； B.从金属材料焊接特点出发，选择与其相适应的 焊接方法；通过试验确定若干适用的焊接方法。 当焊接方法确定后，依据焊缝性能不低于母材性 能的原则进行焊接材料的筛选或研制；在选定某 种焊接材料后着手进行焊接工艺试验，确定适合 的焊接规范参数。 C.在确定焊接方法、焊接材料、焊接规范参数过 程中，主要进行焊接性试验，即焊接接头工艺性 能和使用性能试验。

在1980年前后，我国从国外进口了一批牌号为SM53C 的低合金钢。从所提供的化学成分和机械性能来看，与国 产的16MnR很相近，当时许多压力容器制造单位未经焊接 性能试验甚至未作焊接工艺评定就将SM53C作为16MnR的 替代品制造压力容器，用焊接16MnR的焊接工艺来焊接 SM53C。在制造过程中和制成压力容器后，发现产生许多 冷裂纹。当时化工部对这个问题很重视，召集有关专家和 各厂焊接工程技术人员开会研究分析，弄清了SM53C的碳、 锰、硅、硫、磷与16MnR相近，但这种钢在日本是用回收 的废钢冶炼的，不但有微量铬、钼、镍、铜、钒、硼，而 且还有锌、锡等，杂质种类和含量较多，尽管单个元素含 量不高，但碳当量偏高，冷裂纹的敏感性较高，只适于焊 制一般钢结构，不宜用于焊制安全性能要求高压力容器。 相当一部分SM53C制作的压力容器停用，造成了不小的损 失。



焊接工艺评定与钢材焊接性能试验是两个关联、又有 所区别的概念，他们之间不能互相代替。 3.1.4焊接性能试验与焊接工艺评定的联系 焊接性能试验是焊接工艺评定的前提和基础，是拟定预焊 接工艺规程的依据， 没有充分掌握金属材料的焊接性能试验就很难拟定出完整 的焊接工艺评定。如果未弄清金属材料焊接性能就拟定预 焊接工艺规程，采用的焊接工艺参数和焊接工艺措施往往 不能有的放矢地解决金属材料焊接性能方面问题，容易产 生焊接焊接缺陷，不能保证焊接接头的使用性能。通过焊 接性能试验，摸清金属材料的焊接性能，才可以保证焊接 接头满足预期的使用要求，焊接工艺评定试验才容易合格。 对母材的焊接性能掌握的越透彻、越全面，编制焊接工艺 指导书就越有针对性和指导作用，焊接工艺就更完善、更 合理、更先进，焊接的效果就越好。



2．焊接工艺评定的目的——是验证施焊单位拟定焊接工 艺的正确性，并评定施焊单位的能力 焊接工艺评定有以下几个目的： 1）评价施工单位能否焊出符合有关要求的焊接接头 在焊接工艺评定标准中都有明确规定：对于焊接工艺 评定的试件，要由本单位操作技能熟练的焊接人员施焊， 且焊接工艺评定要在本单位进行；同时，要求焊接工艺评 定的试验条件必须与产品的实际生产条件相对应，或者符 合替代规则，且所使用的焊接设备、仪器处于正常的工作 状态。因此，焊接工艺评定在很大程度上能反映出施工单 位所具有的施工条件和施工能力。 2）验证施焊单位所拟订的焊接工艺是否正确，也就是说 按照事先所拟订的焊接工艺指导书所焊接的接头是否具有 所要的。对金属材料焊接性 能的掌握，可以参考开发新材料的单位提供的技 术资料，可以借鉴其他单位的经验，重要的试验 可以重复验证或新做。但不要求进行焊接工艺评 定的单位一定要进行完整的焊接性能试验，更没 有要求每次评定前都相应进行一次焊接性能试验。 拟定的“预焊接工艺规程”与产品特点、制造条 件及人员素质有关，每个单位都不完全一样，因 此，焊接工艺指导书应在本单位进行，不允许 “照抄”或“输入”外单位的焊接工艺评定。 焊接性能试验是对金属材料焊接性能的了解， 条件性非常强，焊接性能试验标准不规定合格指 标；而焊接工艺评定有明确的合格指标。


目的2： 通过焊接性能试验可以了解焊接 材料的匹配性。如做直Y坡口焊接裂纹试验， 可以作为母材与焊条组合的裂纹试验，选 用焊接材料。 目的3： 通过焊接性能试验可以合理的选 择焊接工艺参数，如通过焊接热模拟试验， 测定与实际焊接热循环相当的加热冷却条 件下对钢材的组织与性能的影响，可以合 理的选择预热温度、层间温度、焊接线能 量等焊接工艺参数。

焊接工艺评定又是压力容器制造安装单位的技术资源 和技术储备，是各单位焊接技术和焊接质量控制水平和能 力的标志，也是获得优良焊接质量的保证。焊接工艺评定 越多，用不同的焊接方法焊接不同的材料、不同的厚度， 不同的热处理方法焊制不同的承压设备的能力就越强。例 如，没有做过尿素高压设备带极堆焊焊接工艺评定的单位， 就不能证明它具有做尿素高压设备带极堆焊的能力，没进 行过纤维素焊条或药芯焊丝气体保护焊向下焊接工艺评定 的单位，就不能证明它具有焊接长输管线的能力。焊接工 艺评定也是对施焊单位能力的评定。这种能力同样也是要 预先鉴定的。焊接工艺指导书要由本单位的焊接工程师根 据本单位具体条件来拟定，要由本单位技能熟练的焊接人 员使用本单位焊接设备焊接试件，试验的数据要由本单位 焊接工程师整理成焊接工艺评定报告并作出结论。不允许 引用外单位的焊接工艺评定报告，也不允许由外单位代替 进行焊接工艺评定。
焊接工艺评定
在焊接产品制造过程中，产品的焊接工 艺是否合理、先进，关系到产品的质量。通 过金属焊接性试验或根据有关焊接性能的技 术资料，可以制定产品的焊接工艺，然而， 这样制定的焊接工艺不能直接用于焊接施工。 为了确保产品的质量，在正式焊接施工之前， 还必须进行焊接工艺评定。不仅如此，对于 已经评定合格并在生产中应用的很成熟的工 艺，若因某种原因需要改变一个或一个以上 的焊接工艺参数，也需要重新进行焊接工艺 评定。


3．焊接工艺评定试验的特点 焊接工艺评定试验是与金属焊接性试验、 产品焊接试板试验、焊工操作技能评定试 验不相同的试验。