焊接工艺评定资料

焊接件的设计及焊接工艺评定

一、焊接件的设计要求及在设计图上的正确表述：

1、焊接结构钢材的选择：

选择原则：抗拉强度、刚度、塑性、冲击韧性、成形性、焊接性等。

另外还需要考虑：耐蚀性、耐磨性、耐热性及材料的价格和市场供货状况。

2、焊接结构的强度计算：

（1）、焊缝容许应力

各行业间的焊缝容许应力值常有差异，设计焊接结构时应遵循所纳入的行业的国家标准。

A、建筑钢结构焊缝强度设计值应符合：

GBJ64—84《建筑结构设计统一标准》；

GBJ17-88《钢结构设计规范》；

GBJ18—87《冷弯薄壁型钢结构技术规范》。

B、压力容器结构焊缝容许应力：

压力容器结构中的焊缝，当母材金属与焊缝材料相匹配时，其容许应力按母材金属的强度乘以焊缝系数φ计算

压力容器强度计算时的焊缝系数φ

a)最简单的结构形式；

b)最少的焊接工作量；

c)容易进行焊接施工；

d)焊接接头产生变形的可能性最小；

e)最低的表面处理要求；

f)最简便的焊缝检验方法；

g)最少的加工与焊接成本；

h)最短的交货期限。

3、焊接结构工作图(设计图):

焊接结构设计图是制造焊接结构产品的基本依据,通常由总图、部件图及零件图组成(各行业有差异,有些企业是由总图及部件图两部份组成,而由施工单位即制造单位的工艺人员绘制零件图).

通常焊接结构设计图除常规的要求外,还应包括以下内容:

1)、结构材料;

2)、焊接方法及材料;

3)、焊接接头形式及尺寸的细节(或局部放大图);

4)、允许尺寸偏差;

5)、焊前预热要求;

6)、焊后热处理的方法.(消除应力热处理).

注:接头形式:

焊接结构及焊接连接方法的多样化,以及结构几何尺寸、施工场合与条件等的多变形,使焊接接头形式及几何尺寸的选择有极大的差异.优良的接头形式有赖于设计者对结构强度的认识及丰富的生产实践经验.优良的接头不仅可保证结构的局部及整体强度,而且可简化生产工艺,节省制造成本;反之则可能影响结构的安全使用甚至无法施焊.例如相同板厚的对接接头,手工焊与自动埋弧焊的坡口形式及几何尺寸完全不同;两块板相连时采用对接或搭连接,其强度、备料、焊接要求及制造成本也迥然不同,这就需要根据技术经济效果综合考虑,认真选择.

我国关于不同焊法的接头形式的国家标准有:

GB985—88气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸；

GB986—88 埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸；

它们具有指导性，需要指出，在不同行业及各个工厂企业，由于习惯及一些特殊要求，在接头形式及符号上会出现差异。

4、焊接方法及焊缝符号在设计图上的表示：

设计标准、规范与法规是指导设计、制造、试验与验收的重要依据。从事焊接结构产品设计的人员，应通晓本专业范围所涉及的各类原材料、焊接材料、焊接设备、焊接工艺、无损检测、焊缝及焊接接头的力学性能检验与验收标准，此外，还应当熟悉与焊接有关的基础与通用标准。

焊接标记符号与辅助加工记号，已经批准实施的国家标准有：

GB324-88 焊缝符号表示法；

GB5185-85 金属焊接及钎焊方法在图样上的表示方法；

GB12212-90 技术制图焊缝符号的尺寸、比例及简化表示法；

GB7093.2《图形符号表示规则产品技术文件用图形符号》；

GB4457.3 《机械制图字体》；

GB4457.4 《机械制图图线》；

GB4458.1 《机械制图图样画法》；

GB4458.3 《机械制图轴测图》；

它们通过符号、数字或以技术要求方式在图样中标明。（凡应用标准规定的，可在图样上直接标注标准号及合格要求，以简化技术文件内容。）

在技术图样中，一般按GB324-88规定的焊缝符号表示焊缝，也可按GB4458.1和GB4458.3规定的制图方法表示焊缝。焊缝图形符号及其组成，应按GB7093.2《图形符号表示规则产品技术文件用图形符号》的有关规则设计和绘制，用于焊缝符号的字体和图线应符合GB4457.3和GB4457.4的规定。

焊接设计人员了解各种常用的及新推广的焊接方法、设备、材料、工艺基础知识，通晓现行的焊缝符号、标志方法、尺寸公差，熟悉最常用的焊缝质量检测方法与质量分等规定。

5、技术要求的一般内容：

技术要求

1）本设备采用焊丝气体保护焊焊接制造，符合GB/T12459-90，GB/T13401之规定；

2）所有焊缝必须开坡口，以达到单面焊双面成形的要求；

3）法兰焊接符合GB/T9124-2000附录B这规定；

4）焊丝材料与母体材料相匹配；

5）焊缝外观光洁、平滑，不允许有焊瘤、飞溅等缺陷存在；

6）本设备按〈钢制焊接常压容器〉JB/T4735-2004设计、制造、验收；

7）罐体的焊缝为连续密封焊，焊缝应符合JGJ81-2002的要求；

8）本零件的焊接须由持有按<<锅炉压力容器焊工考试规则>>

考试合格的焊工焊接。

9）转鼓焊缝的返修应经技术部门同意,返修次数不得超过2次。

10）焊缝应经X射线探伤检查,并符合JB/T9095的有关规定：

转鼓纵焊缝100％探伤检查,焊缝质量按GB3323 AB级照相的Ⅱ级

评定,环缝探伤检查的长度不得少于焊缝总长的20%,其质量按

GB3323 AB级照相的Ⅲ级评定。

11）焊接试样的机械性能测定按GB150附录G中有关规定的方法执行。

12）焊后应进行消除内应力及防止晶间腐蚀的热处理。后者按GB4334中规定执行。

6、焊接通用与基础标准：

GB324-88 《焊缝符号表示法》；

GB985-88 《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》；

GB986-88 埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸；

GB3323-87 钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级；

GB3375-82 焊接名词术语；

GB5185-85 金属焊接及钎焊方法在图样上的表示方法；

GB6417-86 金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明；

GB10854-89 钢结构焊缝外形尺寸

GB12212-90 技术制图焊缝符号的尺寸、比例及简化表示法。

二、焊接工艺评定：

随着焊接结构不断向大型化、重型化和高参数方向发展，对产出品的焊接质量提出了越来越严格的要求。并以设计规范、制造法规或规程等形式，对生产企业的焊接质量控制作出了全面而科学的强制性规定，其中，焊接工艺评定就是在法规中明确规定的对控制产品的焊接质量最重要和最有效的方法和程序之一。

（一）、焊接工艺评定的定义：

焊接工艺评定是通过对焊接接头的力学性能或其它性能的试验证实焊接工艺规程的正确性和合理性的一种程序。

焊接工艺评定是从焊接工艺角度，确保钢制压力容器焊接接头使用性能的重要措施。它是按照所拟定的焊接工艺（包括焊前准备，焊接材料、设备、方法、顺序、操作的最佳选择，以及焊后处理等），根据标准所规定的焊接试件、检验试样测定焊接接头是否具备所要求的性能。经过焊接工艺评定，提出“焊接工艺评定报告”，并结合实践经验制订“焊接工艺规程”，作为焊接生产的依据。

焊接工艺评定的目的：在于验证按所设计的焊接工艺规程焊接的接头，其致密性和理化性能是否符合产品设计的要求。

每家制造焊接结构的企业都应按国家有关标准、监督规程或技术协议，自行组织，并完成焊接工艺评定工作，任何单位、制造厂不准将焊接工艺评定的关键工作：如焊接工艺规程

设计书的编制、评定试板的焊接等委托另一个单位完成，但如果本企业因设备或检测手段不完备，可将试件的下料和坡口加工，试板的无损检验、试板取样及加工、力学性能试验及其它性能的检验等委托其它单位完成，但承包商或制造厂仍应对整个工艺评定工作及试验结果负全部责任。

（二）、焊接工艺评定条件与规则：

焊接工艺评定的前提是材料在选用与设计前，必须经过（或有可靠的依据）严格的焊接性试验，例如焊接裂纹试验，材料在焊接热循环和应力状态下的抗裂纹能力（包括高温裂纹、冷裂纹、再热裂纹与层状撕裂等），长期承受高温、高压与低温条件下的冲击韧性等力学性能，以及脆断转变温度等。但这些属于试验研究与设计选材的范畴，不属于焊接工艺评定的任务，然而它们又是评定的前提因素，也即是工艺评定的基础。

焊接工艺评定所选用的设备、仪表与辅助机械均应处于正常工作状态，钢材与所有焊接材料必须符合相应的标准，并需由本单位技能熟练的焊接人员施焊和进行热处理，不得由外单位人员操作或在外单位进行工艺评定。

焊接工艺评定规则：

焊接工艺评定工作是企业重要的质保活动，因此必须规范化。我国已制定了多种焊接工艺评定标准，它们是《蒸汽锅炉安全技术监察规程》，部颁标准JB4420-89《锅炉焊接工艺评定》，JB4708-89《钢制压力容器焊接工艺评定》以及JB/T6963-93《钢制件熔化焊工艺评定》。

锅炉与压力容器的焊接工艺评定项原则上按焊接工艺重要参数来确定。任何一种重要参数不同于原焊接工艺规程的规定，或其变化超过了法规所容许的范围都必须作相应的焊接工艺评定试验。焊接工艺评定项目以接头形式分类，并以下列三种基本接头形式作为评定试件的接头形式，其包容了产品结构中可能出现的各种接头形式。

1）、开坡口全焊透对接接头，可用于评定所有开坡口的全焊透对接接头和角接头，包括开坡口的全焊透T形接头。

2）、开坡口局部焊透对接接头，可用于评定所有开坡口的局部焊透对接接头和角接接头，包括开坡口局部焊透的T形接头。

3）、不开坡口的角接接头，可用于评定所有不开坡口的角接接头，包括接管与筒体的角焊缝。

在锅炉与压力容器制造中，制造法规并不对产品结构上的所有焊缝提出焊接工艺评定的要求，而只是下列焊缝必须作焊接工艺评定试验：

《锅炉安全技术监察规程》，要求对下列接头需进行焊接工艺评定：

（1）、受压元件之间对接接头；

（2）、受压元件之间或受压元件与承载的非受压元件之间连接的全焊透的T形焊缝或角焊缝。

按《压力容器安全监察规程》和GB150/T-1988〈钢制压力容器〉的要求：

压力容器结构中的A类、B类纵环缝必须进行焊接工艺评定，管接头与筒体连接的D 类焊缝，无论是组合焊缝还是角焊缝，也需进行焊接工艺评定，此外，接管与法兰及端盖焊接等C类焊缝均需经焊接工艺评定合格后才能投入生产。

按焊接工艺重要参数确定焊接工艺评定立项的则规有：

1．焊接方法；

2．母材金属类别；

3．母材金属的厚度和焊缝金属厚度；

4．焊接填充金属；

5．气体。

评定对接焊缝焊接工艺与角焊缝焊接工艺均可采用对接焊缝接头形式。坡口对接焊缝试件评定合格的焊接工艺，同样适用于角焊缝。评定组合焊缝（角焊缝加对接焊缝）焊接工艺时，根据焊件焊透情况决定采用何种试件形式进行评定。即当组合焊件为全焊透时，可采用与焊件接头的坡口形式和尺寸类同的对接焊缝试件进行评定；也可采用组合焊缝试件加对接焊缝试件（后者的坡口形式和尺寸不限定）进行评定。当组合焊缝焊件不要求全焊透时，若坡口深度大于焊件中较薄母材厚度的1/2时，则按角焊缝对待。

板材对接焊缝试件评定合格的焊接工艺，适用于管材的对接焊缝；板材角焊缝试件评定合格的焊接工艺，适用于管与板的角焊缝。反之亦然。

在焊接工艺评定时，将焊接工艺因素分为重要因素、补加因素和次要因素。当任何一项重要因素变更时，都需重新评定焊接工艺；当增加或变更任何一项补加因素时，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；当次要因素变更时，不必重新评定焊接工艺，仅需重新编制焊接工艺指导书。

凡属下列情况之一者，需重新进行焊接工艺评定：

1、改变焊接方法，需重新评定；

2、新材料或施焊单位首次焊接的钢种，需重新评定。为了减少焊接工艺评定数量，将

母材按其化学成分、力学性能和焊接性能进行分类、分组。凡一种母材评定合格的

焊接工艺，可用于同组别号的其他母材。表中组别号为Ⅵ—1母材的评定，适用于

Ⅱ—1的母材。高组别号母材的评定，适用于同组别号母材与低组别号母材所组成

的焊接接头。除上述两种情况外，母材组别号改变时，需重新评定。当不同类别号

的母材组成焊接接头时，即使母材各自都已评定合格，仍需重新评定。但类别号Ⅱ、组别号Ⅵ—1母材的评定，适用于该类别号或该组别号母材与类别号Ⅰ母材所组成

的焊接接头。

3、改变焊后热处理类别，需重新评定。如铬镍不锈钢焊后分为不作热处理和作热处理

（固溶或稳定化）。试件的焊后热处理，与焊件在制造时的焊后热处理基本相同。

在消除应力热处理的温度下，允许试件保温时间等于焊件制造时累计保温时间的

80%。

4、对接焊缝评定合格的焊接工艺，适用焊件的母材厚度和焊缝金属厚度有效范围见

表，超出适用有效范围需重新评定。

（三）、焊接工艺评定的程序：

前已明确，焊接工艺评定的主要目的在于证明某一焊接工艺能否获得力学性能符合要求的焊接接头。其评定的方式是通过对焊接试板所作的力学性能试验，判断该工艺是否合格。因此，焊接工艺评定是评定焊接工艺的正确性，而不是评定焊工技艺。焊接工艺评定对焊接工人只要求熟练，并没有“考试合格”的要求。两者的关系是：先有焊接工艺评定的合格，而后才有焊工技能评定的合格。焊接工艺评定报告并不直接指导生产，只是焊接工艺规程的支持文件。据此，焊接工艺评定的程序是：提出评定项目—焊接评定任务书—焊接试板—无损检测—力学性能等测试—合格—焊接工艺评定报告。

1、焊接工艺评定立项：

企业按产品相应的技术规程或技术条件的要求及工艺评定标准的规定设计评定试验内容。（按产品施工图（设计图）或新产品焊接工艺方案和产品制造过程中出现的结构、材料、工艺的重大更改等提出必要的焊接工艺评定项目。

2、下达焊接工艺评定任务书：

焊接工艺评定立项后，通过审批程序，根据产品的技术条件编制焊接工艺评定任务书。其内容应包括：产品订货号、接头形式、母材金属牌号及规格、对接头性能的要求、检验项目和合格标准。

3、编制焊接工艺规程设计书：

按照焊接工艺评定任务书提出的条件和技术要求编制焊接工艺规程设计书。

4、评定试板的焊接：

试板的焊接应由熟练的焊工，按焊接工艺规程设计书规定的各种工艺参数焊接。试板焊接过程中应监控并记录焊接工艺参数为实测数据。如试板要求作焊后热处理，则应记录热处理过程中试板的实际温度和保温时间。如热处理设备装备有自动温度记录仪，则可利用打印机记录纸的复印件。

5、评定试板的检验：

评定试板的检验项目按接头的类别规定如下：

1）、开坡口对接接头：检验项目主要有外观检查、无损探伤、力学性能试验即拉伸和弯曲试验。弯曲试样分横向和纵向向两种，横向弯曲还分面弯和背弯，当接头厚度大于10mm 时，可用侧弯代替面弯和背弯。

如产品技术条件要求焊接接头作冲击韧性试验，则焊接工艺评定试板应取焊缝金属和热影响冲击试样。

2）、角接接头：角接接头原则上只作横剖面的宏观检查。

6、编写焊接工艺评定报告：完成所要求的各试验项目，且试验结果全部合格后，即可编写焊接工艺评定报告。焊接工艺评定报告的内容大体上分成两大部分。第一部分是记录焊接工艺评定试验的条件，包括试板材料牌号、类别号、接头形式、焊接位置、焊接材料、保护气体、预热温度、焊后热处理制度、焊接能量参数等；第二部分是记录各项检验结果，其中包括外观检查、无损探伤、拉伸、弯曲、冲击、硬度、宏观金相，着色试验和化学成分分析结果等。

编写焊接工艺评定报告最重要的原则是如实记录，无论是试验条件和检验结果都必须是实测记录数据，并应有相应的记录卡和试验报告等原始证据。焊接工艺评定报告是一种必须由企业管理者代表签字的重要质保文件，也是技术监督部门和用户代表审核企业质保能力的主要依据之一。因此，编写人员必须认真负责，如实填写，不得错填和涂改。报告应经有关人员校对和审核。

焊接工艺评定试验可能由于接头某项性能不符标准要求而失败。在这种情况下，首先应分析失败的原因，然后重新编制焊接工艺规程设计书，重复进行上述程序，直至评定试验结果全部合格。

（四)、焊接工艺评定的范围：

三、焊接检验：

焊接检验应贯穿于整个制造过程，检验一般内容为：

1、材料证书与材料核对；

2、材料复验（化学成分、力学性能等）；

3、焊接工艺文件的确认；

4、焊工资格审查；

5、焊接时检查（如坡口、焊接材料、设备、管理、规范等）；

6、焊接施工记录检查；

7、外观检验；

8、尺寸检验；

9、耐压、密封性等试验；

10、钢印；

11、探伤检验；

12、质量证书检查；

13、制造厂结果报告检查；

焊接检查人员包括无损检验人员、焊接质量检验员、力学性能检验员、化学分析人员等。其中无损检验人员应持有规定探伤方法的等级合格证。

焊接检验主要方面：

焊前：

1．母材、焊接材料；

2．焊接设备、仪表、工艺装备；

3．焊接坡口、接头装配及清理；

4．焊接资格；

5．焊接工艺文件；

施焊过程中：

1．焊接规范参数；

2．执行焊接工艺情报况；

3．执行技术标准情况；

4．执行图样规定情况；

焊后：

1．实际施焊记录；

2．焊缝外观及尺寸；

3．后热、焊后热处理；

4．产品焊接试板、焊接工艺纪律检查试板；

5．无损检验；

6．压力试验；

7．致密性试验。

焊接接头：

一、钢结构焊缝外形尺寸

摘自GB10854-89，该标准规定了钢结构焊接接头的焊缝外形尺寸，适用于钢结构熔化焊对接和角接头的外形尺寸检验。

（一）总则

焊缝外形尺寸检验前，其焊缝及两侧必须清除熔渣、飞溅及其他污物。焊缝外形尺寸检

验主要用肉眼借助有关辅助量具进行，检验时要保证良好的照明。焊缝的坡口形式与尺寸应符合GB985和GB986的有关规定。焊缝外形尺寸的标注应按GB324的有关规定执行。

（二）外形尺寸

焊缝外形应均匀，焊道与焊道、焊道与基体金属之间应平滑过渡。I形坡口对接焊缝（包括I形带垫板对接焊缝）见图1-66。其焊缝宽度c=b+2a，余高h值应符合表1-63的规定。

非I形坡口对接焊缝（GB985、GB986中除I形坡口外的各种坡口形式的对接焊缝）见图1-67。其焊缝宽度c=g+2a，余高h值也应符合表1-63的规定。g值按下式计算（图1-68）

V形g=2tgβ（δ－p）+b

U形g=2tgβ（δ—R－p）+2R+b

焊缝最大宽度cmax和最小宽度cmin的差值，在任意50mm焊缝长度范围内不得大于4mm，整个焊缝长度范围内不得大于5mm。

在任意300mm连续焊缝长度内，焊缝边缘沿焊缝轴向的直线度f如图1-69所示，其值应符合表1-64的规定。

艺实施全过程的临督制度和责任记录制度。

外观检验及断口宏观检验使用放大镜的放大倍数应以5倍为限。也可用磁粉或渗透检验方法进行检验。无损检验应符合GB3323-87或GB11345-89（钢焊缝手工超声波探伤，另外还有JB1152-81锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤标准）标准的规定。在确定缺陷性质、尺寸及部位时，可能要使用多种检验方法。

凡应用本标准规定的缺陷分级者，可在图样上直接标注本标准号及分级代号，以简化技术文件内容。