楊錦輝

（浙江省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，浙江 杭州 310020）

焊接工藝評(píng)定是指為使焊接接頭的力學(xué)性能、彎曲性能或堆焊層的化學(xué)成分符合規(guī)定，對(duì)預(yù)焊接工藝規(guī)程進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)和結(jié)果評(píng)價(jià)的過程。為了確保焊接工藝的正確性，從本質(zhì)上提高壓力容器的安全性能，《壓力容器監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則》（TSG R7004-2013）、《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、《移動(dòng)式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、《壓力容器》（GB150-2011）等標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定都對(duì)焊接工藝評(píng)定提出了較高要求。

焊接工藝評(píng)定的專業(yè)性、實(shí)踐性很強(qiáng)，容易出現(xiàn)一些錯(cuò)誤；現(xiàn)行的NB/T 47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)較之老標(biāo)準(zhǔn)變化較大，企業(yè)大量按老標(biāo)準(zhǔn)已評(píng)定合格的焊接工藝評(píng)定項(xiàng)目需根據(jù)其在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)下的適用性，進(jìn)行修改、轉(zhuǎn)化、補(bǔ)充或廢止重做，工作量和難度都較大。本文結(jié)合筆者多年容器制造、檢驗(yàn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就焊接工藝評(píng)定的一些基本概念、沖擊試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、熱處理保溫時(shí)間、焊接線能量等一些易出錯(cuò)問題進(jìn)行分析。

一、相關(guān)概念的正確理解

1 焊接接頭與焊縫

焊接接頭形式由被焊接兩金屬件的相互結(jié)構(gòu)位置確定，常用的有對(duì)接接頭、角接接頭、搭接接頭、T字接頭。焊縫指焊件經(jīng)焊接后所形成的結(jié)合部分，通常可分為對(duì)接焊縫、角焊縫、塞焊縫、槽焊縫、端接焊縫等。焊接接頭形式與焊縫形式是兩個(gè)不同的概念。如對(duì)接接頭可能是對(duì)接焊縫連接，也可能是角焊縫連接；角接接頭可能是角焊縫連接，也可能是對(duì)接焊縫連接或?qū)雍缚p加角焊縫組合方式連接（如壓力容器結(jié)構(gòu)上常用的全焊透角接接頭）。

焊接工藝評(píng)定的對(duì)象是焊縫而不是焊接接頭。在NB/T 47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)中，將焊接工藝評(píng)定試件形式分為對(duì)接焊縫試件和角焊縫試件，沒有對(duì)塞焊縫、槽焊縫、端接焊縫的焊接工藝評(píng)定作出規(guī)定。

2 預(yù)焊接工藝規(guī)程（pWPS）、焊接工藝評(píng)定報(bào)告（PQR）、焊接工藝規(guī)程（WPS）和焊接作業(yè)指導(dǎo)書（WWI）

焊接工藝評(píng)定的過程為：根據(jù)金屬材料的焊接性能，按照設(shè)計(jì)文件規(guī)定和制造工藝擬定預(yù)焊接工藝規(guī)程（pWPS）；接著施焊試件和制取試樣，檢測(cè)焊接接頭是否符合規(guī)定的要求，并形成焊接工藝評(píng)定報(bào)告（PQR）對(duì)預(yù)焊接工藝規(guī)程進(jìn)行評(píng)價(jià)；最后根據(jù)合格的焊接工藝評(píng)定報(bào)告，編制用于具體產(chǎn)品施焊的焊接工藝文件（WPS）。一個(gè)pWPS對(duì)應(yīng)一個(gè)PQR；一個(gè)PQR可對(duì)應(yīng)多個(gè)WPS（針對(duì)不同的具體產(chǎn)品）；也可能多個(gè)PQR對(duì)應(yīng)一個(gè)WPS（如組合焊接形式）；并且pWPS、PQR、WPS工藝文件之間的參數(shù)也是不盡相同的。

如在WPS的基礎(chǔ)上，加上與制造焊件有關(guān)的加工和操作細(xì)則性文件，則可稱之為焊接作業(yè)指導(dǎo)書（WWI）。是否需要WWI，由容器的復(fù)雜程度和制造廠的具體情況決定（如也可采取WPS加容器制造過程工藝卡的形式來代替）。

二、焊接工藝評(píng)定適用性審查

隨著壓力容器焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)從JB4708-1992到JB4708-2000、再到NB/T 47014的更替，材料分類、試樣沖擊試驗(yàn)溫度、折彎角度、厚度覆蓋范圍等方面都有較大變化；許多原先評(píng)定合格的焊接工藝評(píng)定項(xiàng)目可能已經(jīng)不適用，需要進(jìn)行修改、轉(zhuǎn)化、補(bǔ)充或廢止重做。

正是在這種情況下，很多的小微企業(yè)不得不通過民間借貸的方式進(jìn)行融資。然而民間借貸融資的方式在中國(guó)尚處于半公開、半地下的運(yùn)行階段。沒有統(tǒng)一的、完善的運(yùn)行機(jī)制以及合理的抵押擔(dān)保制度，更沒有相應(yīng)的監(jiān)管部門和風(fēng)險(xiǎn)防范措施。正是民間借貸市場(chǎng)的不完善，導(dǎo)致了資金需求方和資金供給方之間的信息極度不對(duì)稱，存在著巨大的道德風(fēng)險(xiǎn)等潛在風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)常出現(xiàn)攜款出逃的違約行為。

1 評(píng)定適用性審查步驟

進(jìn)行焊接工藝評(píng)定審查時(shí)，先對(duì)照容器焊縫及坡口示意圖（從設(shè)計(jì)圖紙中看），查看焊縫編號(hào)圖及每條焊縫的焊接工藝規(guī)程或焊接作業(yè)指導(dǎo)書；重點(diǎn)查看焊縫有無遺漏及焊接方法、母材金屬、填充金屬、預(yù)熱、焊后熱處理、焊接位置等是否對(duì)應(yīng)適用；接著再審核焊接工藝評(píng)定對(duì)焊接工藝規(guī)程的覆蓋性。如已有評(píng)定合格的焊接工藝評(píng)定項(xiàng)目無法適用此焊縫時(shí)，則需在容器施焊前對(duì)此焊縫進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。

2 焊接工藝評(píng)定之間的適用性

板狀對(duì)接焊縫試件評(píng)定合格的焊接工藝，適用于管狀焊件的對(duì)接焊縫，反之亦可。對(duì)接焊縫試件評(píng)定合格的焊接工藝，也適用于焊件中的角焊縫，并且評(píng)定受壓角焊縫焊接工藝時(shí)，必須采用對(duì)接焊縫評(píng)定。這是因?yàn)榻呛缚p試件評(píng)定時(shí)本身未經(jīng)過力學(xué)測(cè)試，用于非受壓（受力 ）焊縫尚可，不可用于受壓焊縫。因此，考慮到焊接工藝評(píng)定的易操作性和適用性，一般都采用板狀對(duì)接焊縫試件。

3 新老標(biāo)準(zhǔn)母材的分類、分組變化情況

從JB4708-2000 《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定》到NB/T 47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》 ，壓力容器鋼材種類有部分撤銷和增加，同時(shí)材料的類別、組別劃分有較大變化。如Q245R老標(biāo)準(zhǔn)中沒有；低溫鋼16MnDR老標(biāo)準(zhǔn)類別號(hào)為Ⅵ，組別號(hào)為Ⅵ-2，而新標(biāo)準(zhǔn)類別號(hào)為Fe-1，組別號(hào)為Fe-1-2。我們應(yīng)按新標(biāo)準(zhǔn)重新進(jìn)行分類、轉(zhuǎn)化，重新編制PQR和WPS、并重新確定焊接工藝評(píng)定的適用范圍。

4 新老標(biāo)準(zhǔn)的沖擊試驗(yàn)要求變化

JB4708-2000 《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不同材料試樣的沖擊試驗(yàn)溫度都為常溫，沖擊吸收功平均值合格指標(biāo)都為27J；而在NB/T 47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)中，試樣的沖擊試驗(yàn)溫度低于或等于鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定沖擊試驗(yàn)溫度，沖擊吸收功平均值合格指標(biāo)根據(jù)材料類別和抗拉強(qiáng)度下限值不同分別為20J到38J不同的數(shù)值。

在GB150-2011標(biāo)準(zhǔn)中，也有對(duì)低溫容器試樣沖擊試驗(yàn)的相應(yīng)要求。我們?cè)趯?duì)焊接工藝評(píng)定進(jìn)行審查時(shí)，特別要注意評(píng)定報(bào)告中的沖擊試驗(yàn)溫度和沖擊吸收功平均值是否滿足現(xiàn)行NB/T 47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)的要求，如不符合，則需要補(bǔ)項(xiàng)沖擊試樣。

5 新老標(biāo)準(zhǔn)的彎曲試驗(yàn)要求變化

對(duì)于彎曲試驗(yàn)的要求，標(biāo)準(zhǔn)JB4708-2000 和 NB/T 47014-2011的要求基本相似，但我們?cè)谶M(jìn)行工藝評(píng)定審查時(shí)，還是發(fā)現(xiàn)存在彎曲角度不到180度的問題。經(jīng)溝通與分析，得知這些是企業(yè)按照J(rèn)B4708-1992標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定的老工藝。該老標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)焊縫的單面焊或雙面焊情況，彎曲試驗(yàn)角度從50度到180度不等，并且彎心直徑和支承輥之間距離都跟現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)不符。如遇到該情況，必須按照現(xiàn)行工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)重新進(jìn)行焊縫的焊接工藝評(píng)定。

6 試件厚度、焊件厚度、焊縫熔敷金屬厚度

評(píng)定合格試件適用于焊件母材厚度的有效范圍最小值與是否規(guī)定進(jìn)行沖擊試驗(yàn)有關(guān)，并且NB/T47015-2011和JB4708-2000標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值有一定區(qū)別，在壓力容器生產(chǎn)利用老焊接工藝評(píng)定和WPS時(shí)需特別注意。例如，已有焊接工藝評(píng)定試件厚度10mm，需做沖擊試驗(yàn)，老標(biāo)準(zhǔn)適用于焊件母材厚度的有效范圍最小值為7.5mm,即可焊接8mm鋼板；現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)適用于焊件母材厚度的有效范圍最小值為10mm,遇到8mm鋼板即需重新進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。

我們?cè)谂袛嗪附庸に囋u(píng)定的適用范圍時(shí)，還需要考慮試件適用于焊件焊縫金屬厚度的有效范圍。例如，厚度10mm焊接工藝評(píng)定試件，鎢極氬弧焊打底，焊縫熔敷金屬厚度2mm；埋弧自動(dòng)焊蓋面，焊縫熔敷金屬厚度8mm。雖然該評(píng)定適用于焊件母材厚度的有效范圍最大值可為20mm,但如果鎢極氬弧焊焊縫熔敷金屬厚度超過4mm，或者埋弧自動(dòng)焊焊縫熔敷金屬厚度超過16mm，都是不適用的。

7 試件焊后熱處理保溫時(shí)間的適用性

當(dāng)規(guī)定進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí)，焊后熱處理的保溫溫度或保溫時(shí)間范圍改變后要重新進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。低于下轉(zhuǎn)變溫度進(jìn)行焊后熱處理時(shí)，試件保溫時(shí)間不得少于焊件在制造過程中累計(jì)保溫時(shí)間的80%。這就要求試件在做焊后熱處理時(shí)，要充分考慮到容器在成形后可能需要進(jìn)行恢復(fù)性能熱處理等因素，應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)保溫?zé)崽幚肀貢r(shí)間。

8 焊接工藝參數(shù)和焊接線能量

在進(jìn)行資料審查時(shí)，發(fā)現(xiàn)很多單位的工藝評(píng)定報(bào)告、焊接工藝卡上都沒有焊接線能量的項(xiàng)目和數(shù)值。很多人認(rèn)為有了焊接電流、電壓、速度等參數(shù)就可以了，殊不知，以上工藝參數(shù)在埋弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊、等離子弧焊等焊接方式中，只屬于專用焊接工藝評(píng)定的次要因素，而焊接線能量才屬于補(bǔ)加因素。焊接線能量的計(jì)算公式為：q =IU/V，其中焊接速度V的單位應(yīng)為cm/s，而焊接工藝及平時(shí)所用焊接速度V的單位為cm/min,兩個(gè)不同單位計(jì)算出的線能量數(shù)值大不相同，計(jì)算時(shí)一定要注意。

9 焊接位置的適用范圍

焊接工藝評(píng)定和焊接操作人員考試變更焊接位置后的要求不同。焊工變更焊接位置，如其僅具備橫焊資格，但是實(shí)際工作中需進(jìn)行仰焊，則還需要進(jìn)行仰焊位置項(xiàng)目考試。但NB/T47014-2011 規(guī)定：只有采用焊條電弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊、鎢極氣體保護(hù)焊、等離子弧焊，從評(píng)定合格的焊接位置改變?yōu)橄蛏狭⒑笗r(shí)焊接位置是補(bǔ)加因素，其余情況下，焊接位置都是次要因素，變更焊接位置不需要重新做焊接工藝評(píng)定。

結(jié)語

本文通過新、老焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的主要不同點(diǎn)分析，結(jié)合筆者的多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，歸納了焊接工藝評(píng)定過程中一些常見問題，給出了一些應(yīng)對(duì)建議。希望通過此文，能對(duì)容器制造企業(yè)、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)在提高壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量、提升安全性能上提供一定的參考和幫助。

[1]GB/T 3375，焊接術(shù)語[S].

[2]TSG R7004-2013，壓力容器監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則[S].

[3]NB/T47014-2011，承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定[S].

[4]TSG R0004-2009，固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].

[5]GB150-2011，壓力容器[S].