1.5 焊接工藝評定及焊接工藝規(guī)程

1.5.1 焊接工藝評定

保證焊接質(zhì)量依靠五大控制環(huán)節(jié)，即“人、機、料、法、環(huán)”。

1）“人”指焊工的操作技能和經(jīng)驗。

2）“機”指焊接設備的高性能和穩(wěn)定性。

3）“料”指焊接材料的高質(zhì)量。

4）“法”指正確的焊接工藝規(guī)程及標準化作業(yè)。

5）“環(huán)”指良好的焊接作業(yè)環(huán)境。

焊前依據(jù)焊接試驗和焊接工藝評定，制訂的焊接工藝規(guī)程是“法規(guī)”，是確保焊接質(zhì)量的重要因素。

焊接工藝評定是保證產(chǎn)品焊接質(zhì)量的重要措施，有關焊接工藝評定的規(guī)范和國家標準，規(guī)定了焊接工藝評定的內(nèi)容和方法。通過焊接工藝評定，可驗證施焊單位擬訂的焊接工藝的正確性，并評定施焊單位的生產(chǎn)加工能力。同時，焊接工藝評定也為制訂正式的焊接工藝規(guī)程提供可靠的依據(jù)。

1.焊接工藝評定的目的

焊接工藝評定是通過對焊接接頭的力學性能或其他理化性能的檢測，來證實焊接工藝規(guī)程的正確性和合理性的一種質(zhì)量控制程序。每個焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)企業(yè)均應按照國家有關標準或是國際通用的法規(guī)，如美國ASME鍋爐與壓力容器法規(guī)第九卷和AWSDl.1鋼結(jié)構(gòu)焊接法規(guī)等，自行組織并完成焊接工藝評定工作。

焊接工藝評定是企業(yè)質(zhì)量保證體系和產(chǎn)品質(zhì)量計劃中最重要的工作之一，同時也是焊接工藝管理中很重要的一個環(huán)節(jié)。

在大型和重要焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)當中，焊接結(jié)構(gòu)制造質(zhì)量的控制程序如圖1-102所示，主要包括產(chǎn)品圖樣的評審和工藝性審查、產(chǎn)品焊接技術條件或企業(yè)焊接質(zhì)量標準的編制、焊接工藝方案的編制、焊接工藝評定及工藝文件的編制、焊工及檢驗人員的考核、原材料及焊接材料入廠檢驗標準的制訂和控制、焊接生產(chǎn)工藝過程的控制、焊后熱處理工藝過程的控制、焊件工序質(zhì)量及成品質(zhì)量的檢驗、產(chǎn)品焊接質(zhì)量問題的分析和改進等。

概括起來，進行焊接結(jié)構(gòu)工藝性審查的目的是確保結(jié)構(gòu)設計的合理性、工藝的可行性、結(jié)構(gòu)使用的可靠性和經(jīng)濟性。此外，通過焊接結(jié)構(gòu)工藝性審查可及時調(diào)整和解決工藝性方面存在的問題，加快工藝規(guī)程編制的速度，縮短新產(chǎn)品生產(chǎn)準備周期，減少或是避免在生產(chǎn)中發(fā)生重大技術問題。通過焊接結(jié)構(gòu)工藝性審查，還可以提前發(fā)現(xiàn)新產(chǎn)品中關鍵零件或是關鍵加工工序所需的設備和工裝，以便提前安排定貨和設計。

圖1-102 焊接結(jié)構(gòu)制造質(zhì)量的控制程序

2.焊接工藝評定的程序

焊接工藝評定的程序主要按產(chǎn)品的類型和質(zhì)量等級而定。對于大型承載結(jié)構(gòu)或是受壓焊接結(jié)構(gòu)，可以按照下列程序進行焊接工藝的評定。

（1）焊接工藝評定的立項

1）按照焊接工藝方案立項。對于新型結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，通常要求編制焊接工藝方案，其中包括所需完成的焊接工藝評定項目。焊接工藝方案按規(guī)定審批程序通過后，所列的焊接工藝評定項目即可列入工作計劃。

2）按照新產(chǎn)品施工圖樣立項。在新產(chǎn)品施工圖樣轉(zhuǎn)入工廠工藝部門做技術準備工作時，可根據(jù)所采用的新結(jié)構(gòu)材料、擬使用的新焊接方法或焊接工藝以及接頭的壁厚范圍提出焊接工藝評定項目。

3）按照產(chǎn)品制造過程中重大的更改立項。在大型焊接結(jié)構(gòu)的制造過程中，可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)、材料和工藝的重大更改而需重新編制焊接工藝規(guī)程。按照相應的標準規(guī)定，凡重要工藝參數(shù)變更后，焊接工藝規(guī)程需重新進行焊接工藝評定。

（2）焊接工藝評定任務書的制訂。焊接工藝評定立項計劃批準后，應當根據(jù)產(chǎn)品的技術條件制訂焊接工藝評定任務書。其內(nèi)容應當包括產(chǎn)品名稱及訂貨號、接頭形式、母材金屬牌號及規(guī)格、焊接方法、對接頭性能的要求、檢驗項目和合格標準、所依據(jù)的標準名稱和編號等。

焊接工藝評定指導書大多選用表格的形式，表1-24為焊接工藝評定指導書的格式。

表1-24 焊接工藝評定指導書

（續(xù)）

表1-24中各欄目內(nèi)容填寫的要求如下：

1）名詞術語要標準化和通用化。其中所用名詞術語必須是《焊接術語》（GB/T 3375—1994）中規(guī)定的術語，不應當采用本企業(yè)的習慣術語。

2）要用詞簡潔、易懂，切忌用詞模糊不清，含義不確切。

3）書寫字跡應當工整，簡體字應當符合規(guī)范，數(shù)字不得連寫，不準涂改。

4）插圖描繪要符合制圖標準，尺寸及公差應標注清晰、正確，焊接順序和焊接層次可以用數(shù)字標注，焊接方向可用箭頭表示。

5）物理量名稱及符號應當符合GB 3102.1—1993《空間和時間的量和單位》，計量單位應當采用法定計量單位。

（3）編制焊接工藝規(guī)程設計書 按照焊接工藝評定任務書提出的原始條件和技術要求編制焊接工藝規(guī)程設計書。設計書的格式和內(nèi)容類似于焊接工藝規(guī)程。但是在工藝規(guī)程設計書中原則上只要求填寫所評定的焊接工藝重要參數(shù)，而不必詳細列出次要參數(shù)。而為便于正式焊接工藝規(guī)程的編制，大多數(shù)焊接工藝規(guī)程設計書也均列出焊接工藝的次要參數(shù)，特別是那些對評定試板焊接質(zhì)量有較大影響的次要參數(shù)。

（4）編制焊接工藝評定試驗計劃 評定試驗計劃的內(nèi)容應當包括為完成所列焊接工藝評定試驗的全部工作，從試板備料、坡口加工、試板組裝和焊接、焊后熱處理（設計書規(guī)定時）、無損檢測、取樣加工和理化檢驗等的計劃，到試驗用料、費用預算、負責單位、協(xié)作單位分工及進度要求等。

（5）評定試板的焊接 評定試板的焊接應當由考試合格的熟練焊工，按照焊接工藝規(guī)程設計書規(guī)定的各種焊接參數(shù)完成。試板焊接過程中應記錄重要焊接參數(shù)的實測數(shù)據(jù)，如果試板要求焊后進行熱處理，則應當記錄熱處理過程中的試板實際溫度和保溫時間。

根據(jù)擬訂的焊接工藝評定指導書焊接試件時，應當注意做到以下幾點：

1）按照標準規(guī)定的圖樣，選用材料并加工成待焊試件。根據(jù)鋼制壓力容器焊接結(jié)構(gòu)特點，焊接工藝評定用的試件主要有如圖1-103所示的幾種。

圖1-103 焊接工藝評定所用試件形式

a）板材對接焊縫試件 b）管材對接焊縫試件 c）板材角焊縫試件 d）管材與板材對接焊縫試件 e）管、管角接焊縫試件

對接焊縫試件，試件厚度應充分考慮焊件厚度的有效范圍，其他尺寸應當滿足制備試樣的要求，如圖1-104所示參考。

對于角焊縫試件，可以分為板材角焊縫、管與板角焊縫、試板尺寸如圖1-105所示，其中300是指最小長度為300mm。

2）使進行焊接工藝評定所用的焊接設備、裝備和儀表處于正常工作狀態(tài)，尤其是焊工必須是本企業(yè)熟練的技師或是持證焊工。

3）試件焊接是焊接工藝評定的關鍵環(huán)節(jié)之一，要求焊工按焊接工藝評定指導書的規(guī)定檢查鋼材，清理試件，組對焊口，調(diào)整好工藝規(guī)范等。同時，應當有專人做好實焊記錄，它是現(xiàn)場焊接的原始資料。

圖1-104 對接焊縫試件形式

圖1-105 角焊縫試件尺寸

a）板材角焊縫試件及其焊腳尺寸（T₂） b）管與板材角焊縫試件及其焊腳尺寸（等于管壁厚）

（6）評定試板的檢驗 焊接工藝評定試板原則上不做無損檢測，應當在試板焊接后或焊后熱處理后直接取樣進行力學性能或其他理化性能的檢驗。焊接工藝評定試板的檢驗項目根據(jù)接頭的類別而定。

1）全焊透對接接頭（包括開坡口的對接接頭）。其力學性能檢驗項目有拉伸試驗和彎曲試驗。彎曲試樣分為橫向及縱向兩種。橫向彎曲又分面彎和背彎。當接頭厚度大于10mm時，可以用側(cè)彎代替面彎和背彎?？v向彎曲試樣也分面彎和背彎。板材對接試件的力學性能取樣方法如圖1-106所示。管材對接焊縫試件的力學性能取樣方法，如圖1-107所示。

圖1-106 開坡口對接接頭評定試板的取樣部位

a）接頭橫向試樣 b）接頭橫向側(cè)彎試樣 c）縱向彎曲試樣

圖1-107 管材對接焊縫試件取樣位置

a）拉伸試樣為整管時 b）不要求沖擊試樣時 c）要求沖擊試樣時

1—拉伸試樣 2—面彎試樣 3—背彎試樣 4—側(cè)彎試樣 5—沖擊試樣

③、⑥、⑨、⑿—鐘點記號，為水平定位焊時的定位標記

如果產(chǎn)品技術條件要求做焊接接頭沖出韌度試驗，則焊接工藝評定試板也應當取焊縫金屬和熱影響區(qū)的沖擊韌度試樣，并在技術條件規(guī)定的溫度下進行沖擊韌度試驗。

2）角接接頭。對角接接頭原則上只做橫剖面的宏觀檢查。其評定試板，包括管接頭角焊縫試件和套管角接試件的取樣部位如圖1-108所示，試樣數(shù)量分別是5片和4片。

3）電阻焊接頭。電阻焊接頭應當做焊縫橫剖面的宏觀檢查、剪切試驗和剝離試驗。電阻對焊接頭的檢驗項目同全焊透熔焊對接接頭。

4）螺柱焊接頭。螺柱焊接頭應當做錘擊或彎曲試驗、抗扭試驗或是拉伸試驗以及螺柱接頭橫剖面的宏觀金相檢驗。

5）耐蝕堆焊層。耐蝕堆焊層應做表面滲透檢測、彎曲試驗和堆焊層的化學成分分析。耐蝕堆焊層評定試板的尺寸至少是150mm×150mm。堆焊層的尺寸：寬至少為38mm，長約150mm，堆焊層的厚度應當不小于焊接工藝設計書的要求。其試板形狀和尺寸如圖1-109所示，試樣的截取部位如圖1-110所示。

圖1-108 角接接頭評定試件取樣部位

a）板-板角接 b）管-板、管-管角接

圖1-109 耐蝕堆焊層評定試板的形狀和尺寸

圖1-110 耐蝕堆焊層評定試板取樣部位

a）縱向彎曲 b）橫向彎曲

6）耐磨堆焊層。耐磨堆焊層應做表面滲透檢測、硬度測定、橫剖面的宏觀金相檢驗及堆焊層的化學成分分析。

（7）編寫焊接工藝評定報告 按照要求完成上述試驗項目且試驗結(jié)果全部合格后，即可編寫焊接工藝評定報告。報告的內(nèi)容大體分為兩大部分：第一部分是記錄焊接工藝評定的試驗條件，包括試板材料牌號、類別號、接頭形式、焊接方法、焊接位置、焊接材料、保護氣體、預熱溫度、焊后熱處理參數(shù)和焊接工藝電參數(shù)等；第二部分是記錄各項檢驗結(jié)果，其中包括拉伸、彎曲、沖擊、硬度試驗、宏觀金相檢驗和滲透檢測及化學成分分析等。

編寫焊接工藝評定報告最重要的準則是如實記錄，無論是試驗條件還是檢驗結(jié)果都必須是實測的數(shù)據(jù)，并應有相應的記錄卡及檢驗報告做原始憑證。焊接工藝評定報告是必須由企業(yè)負責人簽字的重要質(zhì)量文件，是企業(yè)向技術監(jiān)督部門或用戶代表顯示其質(zhì)量控制能力的主要質(zhì)量記錄文件。所以，編寫人員必須認真負責，如實填寫，不得錯填和涂改。

焊接工藝評定試驗可能由于接頭的某項性能不符標準或技術條件的要求而失敗。在這種情況下，首先應分析失效的原因，然后重新編制焊接工藝規(guī)程設計書，重復進行上述程序，直到評定試驗結(jié)果全部合格。

1.5.2 焊接工藝規(guī)程

1.焊接工藝規(guī)程的內(nèi)容

焊接工藝規(guī)程是指導焊工按法規(guī)要求焊制產(chǎn)品焊縫的工藝文件。所以，一份完整的焊接工藝規(guī)程應當列出為完成符合質(zhì)量要求的焊縫所必需的全部焊接參數(shù)，除了規(guī)定直接影響焊縫力學性能的重要工藝參數(shù)以外，也應當規(guī)定可能影響焊縫質(zhì)量和外形的次要工藝參數(shù)。具體項目包括：焊接方法、母材金屬類別及牌號、厚度范圍、焊接材料種類、牌號、規(guī)格、預熱和后熱溫度、熱處理方法和制度、焊接工藝電參數(shù)、接頭形式及坡口形式、操作技術和焊后檢查方法及要求。對于厚壁受壓部件焊縫還應當規(guī)定焊接順序和焊縫層次。在必要時，也可以列入其他有用的工藝參數(shù)，如襯墊材料、背面通成形氣體等。

2.焊接工藝規(guī)程的編制程序

對于一般的焊接結(jié)構(gòu)和非法規(guī)產(chǎn)品，可以直接按產(chǎn)品技術條件、產(chǎn)品圖樣、工廠有關焊接標準、焊接材料和焊接工藝試驗報告以及已積累的生產(chǎn)經(jīng)驗數(shù)據(jù)編制焊接工藝規(guī)程，經(jīng)過一定的審批程序即可以投入使用，無須事先經(jīng)過焊接工藝評定。對于受監(jiān)督的重要焊接結(jié)構(gòu)和法規(guī)產(chǎn)品，每一份焊接工藝規(guī)程必須有相應的焊接工藝評定報告作為支持，即應當根據(jù)已評定合格的工藝評定報告來編制焊接工藝規(guī)程，只有經(jīng)評定合格的焊接工藝規(guī)程才能用于指導生產(chǎn)。焊接工藝規(guī)程原則上是以產(chǎn)品接頭形式為單位進行編制，如壓力容器殼體縱縫、環(huán)縫、筒體接管焊縫、封頭入孔加強板焊縫等都應當分別編制一份焊接工藝規(guī)程。如果容器殼體縱、環(huán)縫采用相同的焊接方法、相同的主要工藝參數(shù)，則可以用一份焊接工藝評定報告來支持縱、環(huán)縫兩份焊接工藝規(guī)程。如果某一焊接接頭需要采用兩種或兩種以上焊接方法焊成，則這種焊接接頭的焊接工藝規(guī)程應以相對應的兩份或是兩份以上的焊接工藝評定報告為依據(jù)。

本章小結(jié)及綜述

本章主要講述了焊工崗位技能基礎，包括焊接工藝基礎，焊接材料的分類、型號及儲存，焊接設備及工具，焊接方法以及焊接工藝評定等內(nèi)容。

焊接與其他連接方法相比較具有節(jié)省金屬材料、減輕結(jié)構(gòu)重量、簡化加工與裝配工序、接頭的致密性好、能夠承受高壓、易實現(xiàn)機械化和自動化生產(chǎn)、提高生產(chǎn)率和質(zhì)量、改善勞動條件等一系列特點。

焊工的安全技能水平的高低直接影響工程的質(zhì)量和安全，通過對本章的學習，焊工應掌握焊接工藝中焊接接頭的形式及位置、焊接方法等方面知識。