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ASME壓力容器焊接工藝評(píng)定要求

文章來源：壓力容器人 編輯：華道顧問

      焊接工藝評(píng)定工作是企業(yè)重要的質(zhì)保活動(dòng)，我國(guó)結(jié)合中國(guó)法規(guī)和國(guó)內(nèi)實(shí)際情況參照采用ASME《鍋爐壓力容器規(guī)范》，適當(dāng)吸收歐洲標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)條款編制了適用于我國(guó)壓力容器的焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47014《承壓設(shè)備用焊接工藝評(píng)定》。我們根據(jù)美國(guó)ASME鍋爐與壓力容器法規(guī)第九卷“焊接與釬焊評(píng)定”的有關(guān)規(guī)定，以及適用于普通鋼結(jié)構(gòu)的美國(guó)AWD1.1“鋼結(jié)構(gòu)焊接法規(guī)”有關(guān)章節(jié)的規(guī)定，簡(jiǎn)述ASME規(guī)范關(guān)于壓力容器焊接工藝評(píng)定的相關(guān)要求。
鍋爐與壓力容器焊接工藝評(píng)定原則
      鍋爐與壓力容器的焊接工藝評(píng)定立項(xiàng)的必要性，原則上按焊接工藝重要參數(shù)來確定。任何一種重要參數(shù)不同于原焊接工藝規(guī)程的規(guī)定，或其變化超過了法規(guī)所容許的范圍都必須作相應(yīng)的焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)。焊接工藝評(píng)定項(xiàng)目以接頭形式分類，并以下列三種基本接頭形式作為評(píng)定試件的接頭形式，其包括了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中可能出現(xiàn)的各種接頭形式。
      1)開坡口全焊透對(duì)接接頭，可用于評(píng)定所有開坡口的全焊透對(duì)接接頭和角接接頭，包括開坡口的全焊透T形接頭。
      2)開坡口局部焊透對(duì)接接頭，可用于評(píng)定所有開坡口的局部焊透對(duì)接接頭和角接接頭，包括開坡口局部焊透的T形接頭。
      3)不開坡口的角接接頭，可用于評(píng)定所有不開坡口的角接接頭，包括接管與筒體的角焊縫。
哪些焊縫需要進(jìn)行焊接工藝評(píng)定？
      鍋爐與壓力容器制造中，制造法規(guī)并不對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上的所有焊縫提出焊接工藝評(píng)定的要求，而只有下列焊縫必須作焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)。
      1)在焊接受壓部件上的各種形式的接頭。
      2)在非受壓承載焊接部件上的各種形式的接頭，如與受壓部件相接的所有永久性或臨時(shí)性吊耳和加強(qiáng)板連接的焊縫。
      3)非受壓且基本不承載的部件（如加大換熱面的附件――鮫片、絕熱層支撐銷釘?shù)龋┡c受壓部件相接的焊縫按下列原則確定：
      如采用手工、或機(jī)械化焊接方法，應(yīng)作角接焊縫焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)。
      如采用全自動(dòng)焊接方法，則不必作焊接工藝評(píng)定。

按焊接工藝重要參數(shù)確定焊接工藝評(píng)定規(guī)則

      1.焊接方法
      從一種焊接方法改用另一種焊接方法，應(yīng)作焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)。適用于鍋爐與壓力容器的焊接方法有：氣焊、焊條電弧焊、埋弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊、鎢極氣體保護(hù)焊、等離子弧焊、電渣焊、激光焊、電子束焊、閃光對(duì)接焊、感應(yīng)加熱壓力焊、電阻焊、鋁熱壓焊、氣壓焊、慣性及連續(xù)驅(qū)動(dòng)母材焊、螺柱電弧焊和螺柱電阻焊。
      在實(shí)際焊件的同一條焊縫上，如采用兩種或兩種以上不同的焊接方法，或不同的重要工藝參數(shù)焊接時(shí)，則可按每種焊接方法所焊的母材，金屬厚度分別對(duì)試件進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。也可以實(shí)際焊件焊縫擬使用的組合焊件方法或焊接工藝焊接同一付工藝評(píng)定試件。但每一種焊接方法，或焊接工藝所焊的焊縫金屬厚度均應(yīng)滿足能取出所要求的拉伸和彎曲試樣的要求。
對(duì)于焊條電弧焊、鎢極氣體保護(hù)焊、熔化極氣體保護(hù)焊、等離子弧焊和埋弧焊，或這些方法的組合，如已完成的焊接工藝評(píng)定采用厚度大于13mm的試件，則該焊接工藝評(píng)定報(bào)告可與另一種焊接方法的工藝評(píng)定報(bào)告聯(lián)用于同一條實(shí)際焊件的焊縫，包括根部焊道。
      2.母材金屬類別
      在鍋爐與壓力容器中所用母材金屬的種類繁多。如以母材金屬的鋼號(hào)或材料的牌號(hào)進(jìn)行評(píng)定，則評(píng)定的工作量十分大，且無此必要性。為了減少這種無實(shí)際意義的重復(fù)評(píng)定，美國(guó)ASME法規(guī)的作法是，將規(guī)定認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)材料，按其化學(xué)成分，力學(xué)性能和焊接性加以分類，即將合金成分相近，強(qiáng)度級(jí)別和焊接性接近的材料規(guī)入一類，并標(biāo)以P分類號(hào)。在同一類母材金屬中，又按強(qiáng)度和沖擊韌性的等級(jí)進(jìn)行分組，并將分組號(hào)標(biāo)在分類號(hào)的后面，例如SA106－A碳鋼屬于第1類第1組，其分類組別號(hào)的表示方法為P1－1。最新版的ASME法規(guī)已將在鍋爐和壓力容器中使用的近1000種鋼材分成23類52組。這種對(duì)母材金屬的分類是以大量的材料焊接性試驗(yàn)和焊接工藝試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及多年的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的。因此，列于同一類的各種母材金屬，如擬采用的焊接工藝規(guī)程中，其它的焊接工藝重要參數(shù)相同或在容許范圍之內(nèi)，則采用某種母材金屬的焊接工藝評(píng)定報(bào)告可互相通用。例如SA106－B和SA－36碳素結(jié)構(gòu)鋼同屬于P－1類，如采用相同的焊接方法、焊接材料以及相近的焊接工藝參數(shù)進(jìn)行焊接，且焊件厚度在工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)容許的范圍之內(nèi)，則SA－36鋼的焊接工藝規(guī)程可以根據(jù)已完成的SA106－B鋼的焊接工藝評(píng)定報(bào)告來編寫，而不必對(duì)SA－36鋼再作一次焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)。表3－7列出了美國(guó)ASME法規(guī)第九卷焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)中典型鋼種的分類分組實(shí)例。表3－8具體規(guī)定了各類母材金屬相互組焊時(shí)，工藝評(píng)定試件所用母材與所評(píng)定的母材類別之間的通用原則。
      由于我國(guó)的材料系列與美國(guó)材料系列存在很大的差別，且尚未推行法規(guī)材料的認(rèn)可體制，因此很難直接引用美國(guó)ASME法規(guī)第九卷所列的材料分類表。如果設(shè)計(jì)圖樣中規(guī)定采用ASME法規(guī)材料，則完全可按表3－8所列的材料分類通用原則，確定焊接工藝評(píng)定立項(xiàng)的必要性。
      當(dāng)采用國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)采用時(shí)，可按上述原則并對(duì)照ASME法規(guī)相近鋼種的化學(xué)成分和強(qiáng)度級(jí)別，將國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)材料進(jìn)行分類分組。以上列舉的我國(guó)焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)國(guó)產(chǎn)鋼材的分類作了探索和嘗試，但有的不夠全面，有的不符合分類原則。因?yàn)閺暮附庸に囋u(píng)定角度對(duì)材料分類是一項(xiàng)十分復(fù)雜和細(xì)致的工作，而且需要積累大量基礎(chǔ)資料才能達(dá)到完整、正確。在現(xiàn)階段，對(duì)于已掌握大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)并積累多年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的常用鋼種，可以做到較正確的分類和分組。對(duì)于有關(guān)數(shù)據(jù)尚不充分，生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)不足的鋼種和材料，則要求在焊接工藝評(píng)定之前完成必要的焊接性試驗(yàn)。在掌握較充分的實(shí)驗(yàn)資料后，將其逐步歸類。
      3.母材金屬的厚度和焊縫金屬的厚度
      母材金屬和焊縫金屬的厚度在一定程度上決定了接頭的性能。這一方面是因?yàn)椋�隨著厚度的增加，母材本身的強(qiáng)度性能會(huì)發(fā)生變化；另一方面焊接區(qū)的冷卻速度決定于接頭的壁厚，壁厚越大，冷卻速度越快，接頭強(qiáng)度性能越高。因此，對(duì)于特定的焊接工藝參數(shù)，母材或焊縫金屬的厚度有一定的適用范圍。適用范圍的大小與所采用的焊接方法有關(guān)。對(duì)于常用焊接方法，如焊條電弧焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊和埋弧焊等，開坡口對(duì)接接頭試板評(píng)定結(jié)果可適用于母材厚度為試板厚度2倍的產(chǎn)品接頭。而角焊縫的評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果，則可適用與所有母材厚度和所有角焊縫尺寸。
      在下列情況下，焊接工藝評(píng)定的母材厚度適用范圍減小到試板厚度的1.1倍。
      1)單道焊或多道焊焊縫，每層焊道的厚度大于13mm時(shí)。
      2)采用短路過渡熔化極氣體保護(hù)焊，且評(píng)定試板的厚度小于13mm時(shí)。
      3)試件焊后熱處理的溫度超過上臨界轉(zhuǎn)變溫度時(shí)。
      對(duì)于焊條電弧焊、埋弧焊、鎢極氣體保護(hù)焊和熔化極氣體保護(hù)焊多道焊縫，當(dāng)接頭厚度大于20mm時(shí)，焊接工藝評(píng)定適用的母材厚度范圍為試件厚度的1.33倍。
      對(duì)于不等厚對(duì)接接頭，焊接工藝評(píng)定的母材厚度適用范圍按下列規(guī)定處理：
      1)對(duì)接接頭較薄組件的厚度應(yīng)符合上述適用范圍。
      2)對(duì)接接頭中，較厚組件的厚度對(duì)于不要求缺口沖擊韌度的材料，其最大厚度不受限制。對(duì)于要求缺口沖擊韌度的材料，較厚組件的厚度應(yīng)在上述范圍之內(nèi)。如焊接工藝評(píng)定試件的厚度大于38mm，則其最大厚度亦可不受限制。
      4. 焊縫填充金屬
      按美國(guó)ASME法規(guī)第九卷的規(guī)定，焊接填充金屬與母材金屬相似，可以按材料的類別、合金充分、強(qiáng)度等級(jí)和品種等歸類。按焊接填充金屬的品種和標(biāo)準(zhǔn)號(hào)、焊條藥皮類型、焊絲-焊劑組合，可將碳鋼和合金鋼焊接填充金屬分成6類，鋁及鋁合金焊材分成4類，銅和銅合金焊材歸成1類，并標(biāo)以F-No分類號(hào)，詳見表3－9。對(duì)于各種鋼材的焊接填充金屬可按焊縫金屬的化學(xué)成分分成表3－10所示的12類，并標(biāo)以A-No分類號(hào)，填充金屬的分類與母材金屬的分類相似，其目的在于減少焊接工藝評(píng)定的工作量。即屬于同一類的焊接填充金屬可以相互通用。采用屬于某種F-No或A-No焊接填充金屬完成的焊接工藝評(píng)定報(bào)告適用于相同F(xiàn)-No或A-No類所屬任一種焊接填充金屬。

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