第1講如何做好焊接工藝評定

如何做好焊接工藝評定一、序二、進行焊接工藝評定工作的依據(jù)三、焊接工藝評定的適用范圍四、焊接工藝評定的特點五、焊接工藝評定的條件六、焊接工藝評定解決的問題七、焊接工藝評定的規(guī)定八、焊接工藝評定的程序及實施（重點）九、根據(jù)焊接工藝評定報告編制焊接工藝指導書一、序(一)、焊接工藝評定概念

焊接工藝評定工作是整個焊接工作的前期準備。焊接工藝評定工作是驗證所擬定的焊件及有關產品的焊接工藝的正確性而進行的試驗過程和結果評價。它包括焊前準備、焊接、試驗及其結果評價的過程。

焊接工藝評定也是生產實踐中的一個重要過程，這個過程有前提、有目的、有結果、有限制范圍。所以焊接工藝評定要按照所擬定的焊接工藝方案進行焊前準備、試件焊接、試件檢驗、測定試件的焊接接頭是否具有所要求的使用性能的各項技術指標，最后將全過程積累的各項焊接工藝因素、焊接數(shù)據(jù)和試驗結果整理成具有結論性、推薦性的資料，形成“焊接工藝評定報告”。(二)、焊接工藝評定的意義

焊接工藝評定是保證鍋爐、壓力容器和壓力管道焊接質量的一個重要環(huán)節(jié)。焊接工藝評定是鍋爐、壓力容器和壓力管道焊接之前技術準備工作中一項不可缺少的重要內容，是國家質量技術監(jiān)督機構進行工程審驗中必檢的項目，是保證焊接工藝正確和合理的必經(jīng)途徑，是保證焊件的質量，焊接接頭的各項性能必須符合產品技術條件和相應的標準要求的重要保證。

因此，必須通過相應的實驗即焊接工藝評定加以驗證焊接工藝的正確性和合理性。通過焊接工藝評定還能夠找出在滿足焊接接頭質量的前提下盡可能提高焊接生產效率和最大限度的降低生產成本的工藝，獲取最大的經(jīng)濟效益。(三)、焊接工藝評定目的焊接工藝評定的目的是：

（1）

是鍋爐、壓力容器和壓力管道及設備制造、安裝、檢修等生產過程和焊工培訓教學應遵循的技術文件。（2）

是焊接質量管理所要執(zhí)行的關鍵環(huán)節(jié)或重要措施。（3）

是反映一個單位施焊能力和技術水平高低的重要標志。（4）

是行業(yè)和國家相關的規(guī)程所做規(guī)定的必須進行的項目。（四）、焊接工藝評定的歷史和發(fā)展

上世紀80年代末，電力系統(tǒng)高溫、高壓機組不斷涌現(xiàn)，尤其近年來超臨界、超超臨界機組的不斷出現(xiàn)，新鋼種、新材料的不斷出現(xiàn)；國家和行業(yè)的標準如《蒸汽鍋爐安全監(jiān)察規(guī)程》、《壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》和《電力工業(yè)鍋爐壓力容器監(jiān)察規(guī)程》等規(guī)程都嚴格規(guī)定要進行焊接工藝評定；而在機組的安裝、設備的檢修實際工作中也都不同程度出現(xiàn)了由于焊接工藝不當影響焊接質量，并造成了一定的損失。在這種形勢下，為了適應電力工業(yè)焊接技術發(fā)展要求，出版了第一本電力行業(yè)的焊接工藝評定規(guī)程SD340－89《火力發(fā)電廠鍋爐、壓力容器焊接工藝評定規(guī)程》。

SD340－89出版后，我們電力行業(yè)的焊接工作者做了大量的基礎工作，當時的東北電管局和華北電管局等地都由上級主管部門專項撥款，按照這一規(guī)程進行了系統(tǒng)的、規(guī)范的焊接工藝評定，做到了材質按級按類覆蓋、規(guī)格尺寸按壁厚和管徑分別覆蓋、規(guī)范參數(shù)按大小線能量覆蓋和焊接方法的覆蓋，完善了電力工業(yè)的焊接工藝、焊接技術管理的基礎工作，徹底扭轉了過去只注重焊工技藝操作水平的外觀和無損探傷合格，不管其焊接熱輸入量的大小和焊接工藝影響焊接質量、焊接接頭性能，認識到整體的焊接工藝實施才是保證焊接質量、滿足使用要求的重要條件。

該規(guī)程實施十幾年來，我們電力行業(yè)焊接工作者積累了豐富的經(jīng)驗，對焊接工藝評定的涵義、內容以及實施的工作程序有了更深一層的理解?；鹆Πl(fā)電廠超臨界、超超臨界機組不斷發(fā)展，原有的低碳鋼的水冷壁、低合金鋼的過熱器、再熱器、聯(lián)箱以及蒸汽管道已經(jīng)滿足不了要求，越來越多的高合金鋼的新材料T23、T91、P91、T92、P92、T122、P122、E911、E122、NF12、TP347HFG、super304H、HR3C、NF707等鋼材的出現(xiàn)使焊接工藝評定工作的難度也越來越大，對焊接工藝評定可靠性的要求越來越高，材料的焊接制約著超臨界、超超臨界機組材料的使用和發(fā)展，每一種新材料的出現(xiàn)必須首先要經(jīng)過我們的焊接工藝評定合格才能應用機組設備中。由此看出焊接工藝評定合格與否制約著高合金鋼技術的發(fā)展和超超臨界機組的發(fā)展。

二、進行焊接工藝評定工作的依據(jù)

如何正確的理解焊接工藝評定的實質、內容、試驗程序、檢驗過程、結果評定及適用范圍，合理合法執(zhí)行相關標準進行焊接工藝評定，必須清楚進行焊接工藝評定工作的依據(jù)。首先應以《蒸汽鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程》、《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》、DL612—1996《電力工業(yè)鍋爐壓力容器監(jiān)察規(guī)程》、電力行業(yè)DL/T868—2004《焊接工藝評定規(guī)程》等規(guī)程作為焊接工藝評定工作的主要依據(jù)，在焊接工藝評定過程中還要始終嚴格執(zhí)行其他各有關規(guī)程。其主要規(guī)程有：JB4708—2000《鋼制壓力容器焊接工藝評定》、電力行業(yè)DL/T869—2004《焊接技術規(guī)程》、

DL/T819---2002《火力發(fā)電廠焊接熱處理技術規(guī)程》以及一些相關檢驗規(guī)程和其他有關規(guī)范標準和鋼管制造手冊等，這些規(guī)程分別對焊接工藝評定工作都做了具體的要求和提供了技術數(shù)據(jù)，對指導各企業(yè)正確實施焊接工藝評定起到了重要作用。三、焊接工藝評定的適用范圍焊接工藝評定的適用范圍是：（1）

焊接工藝評定適用于鍋爐、管道、壓力容器和承重鋼結構等鋼制設備的制作、安裝、檢修的焊接工作以及焊工培訓和焊工技術考核，在這些工作實施前都要進行的焊接工藝評定，來確定所擬訂的焊接工藝的正確性。（2）

焊接工藝評定適用于焊條電弧焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護焊、藥芯焊絲電弧焊、氣焊、埋弧焊等焊接方法。（3）

焊接工藝評定適用于從事制造、安裝或檢修工作的企業(yè)。

（4）

焊接工藝評定是具有針對性的，各種產品的技術條件要求是不同的，如果產品是壓力容器，則其工藝評定的試驗結果應該符合壓力容器的技術條件標準的要求；如果產品是承重鋼結構，則其工藝評定試驗結果應該符合該承重鋼結構的技術條件的標準要求等，焊接工藝評定工作就是以滿足產品的技術條件作為焊接工藝評定試驗合格標準的首要要求。

四、焊接工藝評定的特點焊接工藝評定的特點是：（1）焊接工藝評定是解決任一鋼材在具體條件下的焊接工藝問題，而不是選擇最佳工藝參數(shù)，具有一定的范圍，供大多數(shù)人接受。（2）焊接工藝評定是解決在具體工藝條件下的使用性能問題，但不能解決消除應力、減少變形、防止焊接缺陷產生等涉及到的整體質量問

題。

（3）焊接工藝評定要以原材料的焊接性能為基礎，通過焊接工藝評定可靠的技術條件試驗，去指導生產，避免了把實際產品當試驗件的弊病。

（4）焊接工藝評定試驗過程中應該排除人為因素，不要把焊接工藝評定與焊工技能評定混為一談。主持焊接工藝評定工作的人員應該有能力分辨出產生缺陷的原因是焊接工藝問題還是焊工的技能問題，如果是技能問題應通過焊工培訓來解決。（5）現(xiàn)有的焊接工藝評定規(guī)程所規(guī)定需要進行的試驗，主要是焊接接頭的常溫力學試驗。即通過了外觀檢驗、無損檢測和常溫力學試驗，一般認為就通過了焊接工藝試驗。對于電力行業(yè)高溫、高壓管道的新鋼種這個結果是不完全可靠，還要考慮接頭的高溫持久試驗、蠕變試驗、應力腐蝕等試驗。五、焊接工藝評定條件

（1）電力工業(yè)發(fā)電設備中需以焊接方法實現(xiàn)聯(lián)接的任何鋼材，均應進行焊接工藝評定。（2）評定前應了解其鋼材的焊接性。鋼材技術參數(shù)、焊接裂紋敏感性等。（3）

所有應用的各種焊接材料均應進行焊接工藝評定。（4）

所有應用的焊接方法均應進行焊接工藝評定。（5）

影響焊接接頭力學性能的焊接條件和影響焊接線能量的工藝規(guī)范參數(shù)均應進行焊接工藝評定。六、焊接工藝解決的問題焊接工藝評定可以解決的問題是：（1）驗證施焊單位是否具有焊接工藝評定的能力以及所擬定的焊接工藝方案是否正確，能否達到產品技術條件所要求的質量標準，是焊接工藝實行的可靠依據(jù)。（2）

根據(jù)焊接工藝評定報告制訂焊接作業(yè)指導書指導實際焊接工作。七、焊接工藝評定的規(guī)定焊接工藝評定的規(guī)定（1）焊接工藝評定應以規(guī)程或技術標準的規(guī)定為依據(jù)進行。（2）焊接工藝評定的鋼材和所選定的焊接材料應有可靠的質量證明資料和焊接性評價資料。（3）焊接工藝評定應在焊接性評價資料的基礎上，制訂評定工藝方案之后，于正式施焊產品之前所進行的工作。（4）所用的設備、器具和測定儀器等應處于正常工作狀態(tài)和檢定周期內。（5）焊接工藝評定試件的焊制，應由本單位技術熟練的焊工擔任，并應進行測量記錄。

（6）參與焊接工藝評定的人員其資質條件應符合有關規(guī)程的要求。（7）工藝評定試驗的合格標準應符合產品技術條件的規(guī)定。若產品技術條件沒有規(guī)定合格標準，則試驗包括力學試驗、彎曲試驗及產品技術條件規(guī)定的其他試驗，其合格標準按規(guī)程執(zhí)行。（8）焊接工藝評定全過程的技術資料積累，應完整齊全。八、焊接工藝評定的程序及實施（重點）

焊接工藝評定的程序是：編制和下達焊接工藝評定任務書—編制焊接工藝評定方案—焊制試件和檢驗試件—編制焊接工藝評定報告—根據(jù)焊接工藝評定報告編制焊接工藝指導書（或稱焊接工藝卡）（一）、編制和下達焊接工藝評定任務書

任務書的主要作用是下達評定任務，因此，其主要的內容應為：評定目的、評定項目和承擔評定任務人員的資質條件等。

<一>、評定目的以焊接過程中得到性能優(yōu)良的焊接接頭為評定目的。

<二>、評定指標的確定根據(jù)規(guī)程和鋼材的理論基礎知識（焊接性）等，確定各項技術指標。按照《焊接工藝評定規(guī)程》DL/T869-2004的規(guī)定，要求焊縫金屬的化學成分和力學性能（強度、塑性、韌性等指標）應與母材相當或不低于母材相應規(guī)定值的下限。

<三>、評定項目的確定根據(jù)工程的實際工作情況要求，按規(guī)程適用范圍做好項目的相關覆蓋，確定好評定項目。

焊接工藝評定的項目確定應從以下幾方面來考慮：1、鋼材2、評定試件厚度3、焊接方法4、試件的類型5、焊接材料6、管子試件直徑7、試件的焊接位置8、預熱與層間溫度9、焊后熱處理10、規(guī)范參數(shù)和操作技術

1、鋼材：

焊接工程應用的鋼材品種和規(guī)格繁多，如每種均進行“評定”，不但復雜且數(shù)量很多，為減少評定數(shù)量，且又能取得可靠的工藝，將鋼材按其化學成分、冶金性能、焊后熱處理條件、力學性能、設計和使用條件等因素綜合考慮．劃分成類級別進行評定。按規(guī)程要求可以進行替代覆蓋。

1)、電力工業(yè)火力發(fā)電廠常用鋼材按類級別劃分，它們的劃分方法是：按用途劃分成A、B、C等三個類別，而級別則以力學性能、化學成分和組織類型綜合劃分為I、Ⅱ、Ⅲ三個級別。幾個規(guī)程鋼材類別劃法已統(tǒng)一，具體是：

(1)碳素鋼及普通低合金鋼為一類，代號為“A”。其級別為：碳素鋼(含碳量≤0．35％)代號為：AI。普通低合金鋼(6s≤400MPa)代號為：AⅡ。普通低合金鋼(6s>400MPa)代號為AⅢ。

(2)熱強鋼及合金結構鋼為一類，代號為“B”。其級別為：

珠光體鋼代號為：BI

貝氏體鋼代號為：BII

馬氏體鋼代號為：BⅢ(3)不銹鋼為一類，代號為；“C”。其級別為：馬氏體不銹鋼代號為：CI

鐵素體不銹鋼代號為：CⅡ

奧氏體不銹鋼代號為：CⅢ

2)鋼材類級別在“評定”應用中有哪些基本基本規(guī)定：

(1)首次應用的鋼材，必須進行“評定”。

(2)“評定”用的鋼材與實際(工程)應用的鋼材應相同。

(3)同類同級，但不同牌號鋼材的“評定”工藝，可以相互替代。

(4)同類別中，高級別鋼材的“評定”工藝適用于低級別鋼材，反之不可。

(5)高類別“評定”合格的工藝，在一定條件下可以替代低類別鋼材，但其工藝必須以代替鋼材類級別的評定條件和工藝參數(shù)施焊，否則不可。

(6)對B類馬氏體鋼和不銹鋼，由于其合金含量比較前述鋼材已經(jīng)達到幾倍關系，因此，簡單的替代關系不再適用。

3)常用的國外鋼材，按國內鋼材類級劃分，可與國內相應類級的鋼材同等對待。劃分不上的要進行工藝評定。

4)異種鋼的劃分：異種鋼焊接接頭的含義是：異種鋼焊接接頭鋼材組合基本上分為兩大類：一類為金屬組織類型相同化學成份不同，如低碳鋼與低合金鋼的焊接接頭，它們均屬珠光體組織類型，且物理性能差別較小，僅是化學成分不同；另一類為金屬組織類型和化學成分都不相同而物理性能差別較大，如低合金珠光體鋼與高合金馬氏體鋼或奧氏體不銹鋼的焊接接頭。

異種鋼焊接接頭的主要特征是：其形成的焊接接頭存在著化學成分、金相組織、力學性能和焊接殘余應力分布等的不均勻性，而焊接過程就需針對這些問題，采取必要的工藝措施加以解決。在DL／T752-2001《火力發(fā)電廠異種鋼焊接技術規(guī)程》中對異種鋼接頭是根據(jù)鋼材供貨金相組織形態(tài)劃分的，以電力工業(yè)常用鋼材及其鋼材組合形式，分為3類6組:

(1)A類異種鋼接頭焊接接頭一側為奧氏體鋼，另一側為其它組織鋼材。具體類型有：A+M、A+B、A+P等3組。

(2)M類異種鋼接頭焊接接頭的一側為馬氏體鋼，另一側為其它組織鋼材，具體類型有：M+B、M+P等2組。

(3)B類異種鋼接頭焊接接頭的一側為貝氏體鋼。另一側為珠光體鋼。具體類型有：B+P只一組。

2、鋼材“評定”厚度在“評定”時的適用范圍：

1)對接時：適用于焊件厚度的范圍為：

(1)評定試件厚度為1．5≤δ<8(mm)時，適用于焊件厚度的范圍規(guī)定是：下限值為1．5mm，上限值為2δ，且不大于12mm。

(2)評定試件厚度為8≤δ≤40(mm)時，適用于焊件厚度的范圍規(guī)定是：下限值0．75δ，上限值2δ。評定試件當厚度大于40mm，上限值不限。

(3)管狀對接接頭試件直徑140mm，而壁厚≥20mm，適用于焊件厚度為評定試件厚度。

2)角接時：已進行評定的角接接頭厚度δ，適用于焊件厚度的范圍與對接接頭厚度規(guī)定相同，但試件厚度按下列規(guī)定計算：板一板角焊縫試件厚度為腹板的厚度。管板角焊縫試件厚度為管壁厚度。管座角焊縫試件厚度為支管壁厚度。此外，埋弧雙面焊、不等厚、小徑厚壁等要仔細查閱規(guī)程按規(guī)程執(zhí)行。3、焊接方法在“評定”時的規(guī)定：

1)各種焊接方法應單獨“評定”，不得互相代替。

2)采取一種以上焊接方法組合形式的“評定”，其中每種焊接方法可單獨“評定”，亦可組合“評定”。應用時每種焊接方法的焊縫金屬厚度，應在各自“評定”的適用范圍內。例如：采用氬弧焊焊接根層(厚度3mm)，焊條電弧焊填充和蓋面工藝(厚度共9mm)進行焊接工藝評定。

以上2種焊接方法組合評定。則評定合格的工藝除組合工藝有效外，還適用于：

(1)氬弧焊單獨焊接：評定焊縫金屬厚度為3mm，其適用厚度范圍為（1.5～6）mm。

(2)焊條電弧焊單獨焊接：評定焊縫金屬厚度為8mm，其適用厚度范圍為（6.75～18）mm。上述Ds/Ws焊縫焊接工藝也可單獨進行氬弧焊、焊條電弧焊焊接工藝評定合格后，組合使用。

3)氣焊焊接方法的“評定”，適用于焊件的最大厚度與“評定”試件厚度相同。4、試件的類型在“評定”中規(guī)定

1)板狀試件“評定”合格的工藝適用于管狀試件，反之亦可。但要考慮各種焊接位置。例：板平立仰可以代替水平固定管，板垂直可以代替垂直管。

2)對接試件的“評定”，適用于角接試件。

3)全焊透試件的“評定”，適用于非全焊透試件。

4)板狀角焊縫試件評定合格的焊接工藝，適用于管與板或管與管的角焊縫，反之亦可。

5、焊接材料在“評定”時的規(guī)定：

1)焊條、焊絲、焊劑等焊接材料，隨著焊接過程的進行要熔化，并以填充金屬形式熔入焊縫金屬中，是焊縫金屬的主要組成部分，選定和改變它們對焊接接頭的焊縫金屬性能有極大影響，但是它們品種繁多，給“評定”帶來很大困難·為減少評定數(shù)量，合理進行“評定”，因此，焊接材料的選擇與鋼材的選用原則一樣，按類級別劃分，（規(guī)程有表可查）以利于“評定”工作進行。

2)對于國外的焊條、焊絲和焊劑，可在應用前查詢有關資料或經(jīng)試驗驗證，確認符合要求后方可使用。其化學成分、力學性能與國內焊材表中某種相近?？蓜澣胂鄳惣墑e中，與國內焊材等同對待。未列入焊材表中的焊條、焊絲和焊劑，如化學成份、力學性能、工藝特性與表中某種相近，可劃入相應類級中，可以應用。不能劃入者，應另行“評定”。

3)各類別的焊條、焊絲應分別評定。同類別而不同級別者，高級別的評定可適用于低級別；在同級別焊條中，經(jīng)酸性焊條評定者，可免做堿性焊條評定。

4)填充金屬由實芯焊絲改變?yōu)樗幮竞附z，或反之需評定。

5)改變可燃氣體或保護氣體種類，取消背面保護氣體需評定。

6)異種鋼焊接的材料選擇應該遵照DL/T752的規(guī)定原則。

7)對于國外材料，尤其是高合金鋼用焊接材料，應該充分掌握該材料的基本性能，一些重要的與產品使用性能直接相關的指標應該通過試驗取得驗證后才能使用。

6、評定管子試件直徑有何規(guī)定：

一般規(guī)程中對管子直徑的“評定”沒有嚴格規(guī)定，電力工業(yè)中因各種管子規(guī)格繁多，考慮到工藝上差異較大·故作出如下規(guī)定：．

1)當“評定”試件管子外徑Do≤60mm、采用氬弧焊焊接方法時，其工藝適用于焊件管子的外徑不規(guī)定。

2)其它管徑的“評定”，適用于焊件管子外徑的范圍為：下限O.5Do，上限不規(guī)定。

7、評定試件的焊接位置有何規(guī)定：電力工業(yè)針對行業(yè)特點，對“評定”的焊接位置和適用范圍做了專門規(guī)定，(見規(guī)程上表)有如下情況時，還應遵循下列規(guī)定：

1)在立焊位中，當根層焊道從上向焊改為下向焊或反之，應重新評定。

2)直徑由≤60mm管子的氣焊、鎢極氬弧焊，除對焊接工藝參數(shù)有特殊要求外，一般僅對水平管進行“評定”，即可適用于焊件的所有焊接位置。

3)管子全位置自動焊時，必須采用管狀試件進行“評定”，不可用板狀試件“評定”替代。

8、預熱與層間溫度預熱溫度的確定一般以斜Y坡口不產生焊接冷裂紋試驗為準，或者查閱資料計算和參照規(guī)程。

1)預熱溫度與以下因素有關：

(1)被焊鋼材的含碳量和合金含量。

(2)焊件的結構形狀和接頭的拘束度。

(3)焊接材料的擴散氫含量。

(4)焊件和周圍的環(huán)境溫度。

2)理論公式理論公式有日本有伊藤公式，它與碳當量、擴散氫含量和壁厚有關。Pw=Pcm+H/60+δ/600Pcm=C+Mn/20+Si/30+Cr/20+Mo/15+V/10+Cu/20+5B(%)H：擴散氫含量，低氫型焊條大約3ml/100gδ：壁厚預熱溫度＝1440Pw-392

以上公式計算出預熱溫度，可以作為參考值。

3）評定試件預熱溫度超過擬訂的參數(shù)時，應該重新評定：（1）評定試件預熱溫度降低超過50℃；（2）有沖擊韌性要求的焊件，層間溫度提高50℃。

9、后熱與焊后熱處理

1）中間需要進行檢驗和不能一次將試件焊完，要進行后熱處理。

2）焊后不能馬上進行熱處理的試件，要進行后熱處理。

3）焊后熱處理應嚴格按照各類鋼材的熱處理規(guī)范要求進行并符合DL/T819和DL/T868的規(guī)定。

4）焊后熱處理溫度的選擇還要考慮以下因素：（1）熱處理溫度不應超過鋼材的Ac1線，一般應在鋼材的Ac1線以下50℃左右。（2）對調質鋼，應低于調質處理時的回火溫度。（3）對異種鋼，按合金成分低一側鋼材的Ac1線選擇。

10、規(guī)范參數(shù)和操作技術當焊接規(guī)范參數(shù)和操作技術出現(xiàn)變化時，應按其參數(shù)類型重新評定或變更工藝指導書。

1）氣焊時，火焰性質的改變，由氧化焰改變?yōu)檫€原焰，或反之；

2）自動焊時，改變導電咀到工件間的距離；

3）焊接速度變化范圍比評定值大10%；

4）從手工焊改為自動焊，或反之；

5）各種焊接器具型號或尺寸的改變；

6）增加或取消焊縫背面清根；

7）焊前或層間清理的方法或程度的改變；

8）對焊縫焊后有無錘擊

9）從無擺動改為擺動法，或反之；

10）左向焊改變?yōu)橛蚁蚝?，或反之?/p>

11）由立向上焊改變?yōu)榱⑾蛳潞福?/p>

12）自動焊中焊絲擺動寬度及頻率和兩端停頓時間的改變

13）從單面焊改變?yōu)殡p面焊；

14）多道焊改變?yōu)閱蔚篮?；等等?？梢愿鶕?jù)以上十個方面要求或其它特殊條件綜合考慮來如何確定焊接工藝評定的項目。（二）、編制焊接工藝評定方案以低合金耐熱鋼10CrMo910Φ273×28和高合金耐熱鋼

P91Φ325×30鋼為例介紹編制工藝評定方案的方法為例介紹編制工藝評定方案的方法。1、編制工藝評定方案的基礎條件

1）、復核焊條、鋼材材質單

復核焊條、鋼材材質單，其技術指標應符合相關標準的規(guī)定，必要時進行化學成分、機械性能復驗。

2）、判斷鋼材焊接性（1）低合金耐熱鋼10CrMo910Φ273×28的焊接性可以采用斜Y型焊接冷裂紋試驗方法直接判斷鋼材焊接性，也可查閱資料或者采用國際焊接協(xié)會推薦的碳當量公式間接判斷鋼材焊接性。

在有可靠的鋼材焊接性評價資料的基礎上，確認該鋼材的焊接性能，以便確定焊接時的其他工藝參數(shù)和規(guī)范。

使用國際焊接協(xié)會推薦的碳當量公式評價鋼材焊接性時，應以當次爐批號的材質單的化學成分來計算。國際焊接協(xié)會推薦的碳當量公式：Cqe=C+Mn/6+Si/6+Cr/5+Mo/5+V/5+Ni/15+Cu/15根據(jù)以上計算公式判斷鋼材焊接性。

（2）P91高合金鋼采用插銷冷裂紋試驗和斜Y型焊接冷裂紋試驗判斷鋼材焊接性，確定焊接時的其他工藝參數(shù)。其碳當量公式不適合P91高合金耐熱鋼判斷鋼材的焊接性。

3）了解鋼材焊接特點了解鋼材焊接特點，焊接時針對鋼材焊接特點來確定工藝要求。（1）低合金耐熱鋼10CrMo910的焊接特點是：具有一定的淬硬傾向容易產生焊接冷裂紋。（2）高合金鋼P91焊接特點是：容易產生焊接冷裂紋、焊縫韌性低、熱影響區(qū)軟化及Ⅳ型裂紋。

4）清楚評定鋼材的應用范圍

（1）10CrMo910Φ273×28mm是20萬機組的主蒸汽管道，壁厚28mm，適用的厚度范圍21mm～56mm。（2）P91鋼Φ325×30mm是30萬機組的主蒸汽管道，壁厚30mm，適用的厚度范圍22.5mm～60mm。

2、工藝條件的確

定

1）選擇焊接材料（1）低合金耐熱鋼10CrMo910一般焊絲選擇TIG-R40，焊條選擇E6015-B3；（2）高合金鋼P91焊絲、焊條有很多國家生產，通過生產實際應用采用德國的蒂森焊絲、焊條效果很好。

2）確定焊接方法此兩種規(guī)格的鋼材均選擇氬弧焊打底其余焊條電弧焊。

3）設計坡口尺寸坡口尺寸的設計原則是：在保證融合良好的情況下，填充金屬越少越好。一般采用雙V型或綜合型。

4）確定接頭型式、焊接位置結合現(xiàn)場實際情況10CrMo910鋼和P91鋼均為管狀試件，選擇水平固定、垂直固定的管狀對接試件。

5）確定焊接過程保護方式

10CrMo910鋼不用內壁充氬；P91鋼要進行內壁充氬，否則會產生氧化和發(fā)渣現(xiàn)象。

6）確定焊接線能量

焊接線能量：由焊接能源輸入給單位長度焊縫上熱能稱為焊接線能量。主要參數(shù)有：焊接電壓U；焊接電流I和焊接速度V。焊接線能量與焊接方法有關，焊接方法不同焊接線能量大小不同，氬弧焊較小，次之焊條電弧焊，埋弧焊最大。焊接接頭高溫停留時間和焊接接頭的冷卻時間t8/5與焊接線能量大小有關，影響焊接接頭沖擊韌性。

根據(jù)稻垣道夫等人通過大量實踐總結出了焊接條件下熱循環(huán)的線能量、預熱溫度、焊件厚度及形狀等因素與t8/5之間的經(jīng)驗函數(shù)關系[1]：其中：

E—焊接線能量（kJ/cm）

T0—預熱溫度（℃）

h—焊件厚度（mm）t8/5—800℃～500℃的冷卻時間（s）β、Tc、h0、α、K和n為經(jīng)驗參數(shù)，焊條電弧焊時：β＝1（平板堆焊或多層焊最后一道）或β≈2（T型接頭）Tc＝600h0＝14.6α＝6K＝1.35n＝1.5根據(jù)以上經(jīng)驗函數(shù)關系，制作了線算圖以方便測算出焊接線能量。隨著計算機的普及，采用稻垣道夫經(jīng)驗公式代替線算圖直接計算焊接線能量已經(jīng)簡便易行。

在工藝評定中如何確定焊接線能量，我們可以根據(jù)焊接CCT曲線合理都推斷出最佳焊接線能量也就是最佳的焊接工藝參數(shù)，通過CCT曲線選擇合適的t8/5，如果提高焊接熱輸入量，加大焊接線能量，延長t8/5的冷卻時間可以提高接頭的抗冷裂性，但對于一些高合金鋼，過高的熱輸入量明顯降低接頭的沖擊韌性、強度、硬度和蠕變強度。（1）根據(jù)10CrMo910鋼的化學成分可以估算出其碳當量，焊接性較差，在一定的應力下容易產生冷裂紋。對10CrMo910鋼我們希望得到的組織為貝氏體加少量馬氏體。由圖1中的10CrMo910鋼CCT曲線上可以看到，符合這一條件的冷卻曲線在第5條到第7條之間，相應的在20秒到109秒之間，此時出現(xiàn)的貝氏體含量10%為98%，其余為馬氏體組織。

見圖3和圖4，如果冷卻速度過快，t8/5時間過短，產生過多的馬氏體組織，淬硬傾向大，應力大，容易產生焊接裂紋；如果冷卻速度過慢，t8/5時間過長，淬硬傾向小，晶粒粗大，沖擊韌性降低。選擇熱影響區(qū)硬度值在380HV～420HV.之間，金相組織比較均勻細小，綜合性能較好，則我們可以根據(jù)相關的線算圖圖2上求得Emax=46kJ/cm，Emin=14kJ/cm。見圖4按以上條件采用稻垣道夫公式計算出焊接線能量為20.2kJ/cm～40.1kJ/cm之間，用兩種方法計算出的結果基本相符。根據(jù)實際焊接情況選擇的焊接線能量：水平固定焊接選用E=33kJ/cm

垂直固定焊接選用E=22kJ/cm。

評定時選擇焊接線能量的范圍：水平固定焊接選用Emax=38kJ/cm，

Emin=30kJ/cm垂直固定焊接選用Emax=25kJ/cm，

Emin=20kJ/cm

在評定時，Emax和Emin合格，在這個范圍之內就合格。

（2）從P91鋼的CCT曲線[5]看，見圖2—5，當焊接條件在第3條到第5條曲線時，可獲得符合要求的焊接組織馬氏體，此時的t8/5在10秒到15秒之間，硬度在HV410左右，例如，當焊件的壁厚為30mm，預熱溫度為200℃時，從線算圖可測算出其線能量為17kJ/cm～22kJ/cm之間見圖2—6。按以上條件采用稻垣道夫公式計算出焊接線能量為17.8kJ/cm～21.6kJ/cm之間，用兩種方法計算出的結果基本相符。P91等高合金鋼更要嚴加控制焊接線能量，它沒有10CrMo910鋼線能量的范圍，必須采用合適焊接線能量才能保證沖擊韌性。一般選擇在20kJ/cm，評定時，選用Emax=18kJ/cm，Emin=23kJ/cm，Emax和Emin合格，在這個范圍之內的規(guī)范就合格。

7）確定焊接規(guī)范參數(shù)

焊接線能量與焊接電流、焊接電壓和焊接速度有關。根據(jù)E=IU/V，計算焊接速度，V=IU/E

焊接電壓：每個人的操作手法一定，弧長一定，焊接電壓變化不大。焊接電流：焊接電流大小的控制要保證焊縫金屬熔合良好，不產生未焊透，未熔合，夾渣等缺陷，。我們可以根據(jù)以上公式計算出最慢焊接速度和最快焊接速度。

V：焊接速度等于焊接長度/焊接時間，它是控制焊接線能量關鍵指標，用焊接的長度長短來控制焊接每一層的焊縫厚度，焊接長度愈短，焊縫愈厚，焊接線能量就大。反之，焊接長度愈長，焊縫愈薄，焊接線能量就小。

所以，用焊接速度——焊接長度——焊縫厚度來控制焊接線能量具有可操作性，要求每位焊接工程師在進行焊接工藝評定方案時，給出焊接每一層或每一道的焊縫厚度，焊接工程師在焊接工藝指導書中給出的焊接速度應該是給到一根焊條焊接的長度，這個長度用做試驗來確定。一根焊條焊接的長，線能量就小，一根焊條焊接的短，線能量就大。新的電力行業(yè)DL/T869—2004《焊接技術規(guī)程》在工藝參數(shù)上也是規(guī)定每層厚度的。（1）對于10CrMo910鋼壁厚28mm，大約要焊接7～8層左右。（2）對于P91鋼壁厚30mm，大約焊接9～10層。8）確定預熱、層間溫度

通常焊接低合金熱強鋼10CrMo910鋼一般充分注意了預熱溫度和層間溫度不得低于工藝評定規(guī)定的溫度，但對其上限一般未予充分的注意和限制，認為預熱溫度和層間溫度高一些對防止裂紋會更安全些。但是，預熱溫度和層間溫度高增加了1100度粗晶區(qū)的停留時間，降低接頭的沖擊韌性。尤其對于P91這類新型熱強鋼來說應必須嚴格限制其預熱溫度和層間溫度不能超過工藝評定規(guī)定的溫度，過高的預熱溫度和層間溫度不僅對防止裂紋來說沒有必要，反而有可能使焊縫韌性和接頭蠕變強度達不到要求。這就需要我們焊接工程技術人員制定焊接工藝評定方案時要充分注意到與以往常規(guī)不相同的這一點。根據(jù)DL/T819---2002《火力發(fā)電廠焊接熱處理技術規(guī)程》和有關資料。

（1）10CrMo910鋼氬弧焊打底預熱溫度250℃，其余焊條電弧焊預熱溫度300℃；層間溫度小于350℃。（2）P91鋼氬弧焊打底預熱溫度150℃，其余焊條電弧焊預熱溫度200℃；層間溫度小于300℃。預熱寬度從對口中心線開始，每側不少于焊件厚度的3倍，且不小于100mm。其它規(guī)范應符合DL/T819---2002《火力發(fā)電廠焊接熱處理技術規(guī)程》規(guī)定。

9）確定后熱和焊后熱處理規(guī)范

焊后熱處理規(guī)范也可以參照廠家提供的資料和DL/T819---2002《火力發(fā)電廠焊接熱處理技術規(guī)程規(guī)程規(guī)定。

P91馬氏體鋼要求焊接工作完成后，待焊縫冷卻至100℃后奧氏體全部轉變?yōu)轳R氏體再升溫進行焊后熱處理。P91鋼焊接完成后，要進行后熱處理。防止產生冷裂紋。（1）對于10CrMo910鋼Φ273×28焊后熱處理溫度740℃±10℃，恒溫1.5小時。（2）對于P91鋼Φ325×30焊后熱處理溫度760℃±10℃，恒溫4.0小時。

4、資質

參與編制、審核和批準工藝評定方案的人員資質條件，必須與有關規(guī)程規(guī)定相符。

（三）、焊制試件

1、選用焊接性良好穩(wěn)定可靠的逆變式弧焊電源。

2、焊接材料按規(guī)定的要求烘干保存。

3、焊制試件必須在有效的監(jiān)控下，嚴格按工藝評定方案的要求及規(guī)定的規(guī)范參數(shù)施焊。

4、施焊過程中對每一步驟都應有專人認真記錄，應配備能保存記錄數(shù)據(jù)的參數(shù)記錄儀記錄，記錄要妥善保存，以備審定。

5、施焊的全過程按照DL/T869—2004《焊接技術規(guī)程》要求進行。

（四）、試件檢驗

試件的檢驗以任務書的評定目的為準，以使用條件應達到的標準來確定檢驗項目，一般均進行熔敷金屬金相組織、化學成分和力學性能試驗。電力工業(yè)針對發(fā)電設備的工況條件需求的其它檢驗。

1、主要檢驗項目有：

1）焊縫外觀檢查焊縫金屬的余高不應低于母材，咬邊的深度和長度不超過標準，焊縫表面沒有裂紋、未熔合、夾渣、弧坑和氣孔。

2）焊縫的無損探傷檢查：管狀試件的射線探傷按DL/T821的規(guī)定進行，焊縫質量不低于Ⅱ級標準。

無損探傷檢驗與焊接接頭力學性能是沒有關聯(lián)的，但“評定”中對焊接缺陷狀況的了解卻很必要，同時也考慮到在切取試片時應予避開，為此列入檢驗項目中是應該的。而斷口檢查主要目的是檢查焊縫金屬斷面宏觀焊接缺陷，屬于焊工操作技能測定范圍，不能直接用于測定力學性能，故取消。

3）拉伸試驗（尺寸試樣）（1）試樣的余高以機械方法去除，與母材平齊。（2）試件的厚度：厚度小于30mm時可用全厚度試件；厚度大于30mm時可加工成兩片或多片試樣。（3）每個試樣的抗拉強度不低于母材的下限。（4）異種鋼試樣的抗拉強度不低于較低一側母材下限。（5）兩片或多片試樣進行拉伸試驗，每組試樣的平均值不超過母材規(guī)定值的下限。

4）彎曲試驗（1）彎曲試樣可分為橫向面彎（背），縱向面彎（背），橫向側彎。（2）T小于10時，T=tT大約t時，t＝10

試樣的寬度40、20、10

（3）試樣的余高以機械方法去除，保持母材原始表面，咬邊和焊根缺口不允許去除。（4）橫向側彎表面存在缺陷應以較嚴重一測為拉伸面。（5）影響彎曲試驗的三個主要因素是：試樣的寬與厚之比、彎曲角度和彎軸直徑。SD340-89規(guī)程的彎曲試驗方法和相關的規(guī)定未與材料本身延伸率相對應，因此，試樣彎曲外表面伸長程度對部分鋼材已超過了伸長率規(guī)定的下限值，故不盡合理。為使彎曲試驗對塑性測定更趨于合理，新規(guī)程做了如下規(guī)定：彎曲試驗方法按GB／T232金屬彎曲試驗方法進行。

彎曲試驗條件規(guī)定為：試樣厚度≤10，彎軸直徑(D)4t。支座間距(Lmm)6t+3，彎曲角度180度。對于標準和技術條件規(guī)定延伸率下限值小于20%的鋼材，若彎曲試驗不合格，而實測值延伸率<20％，則允許加大彎軸直徑進行試驗，（6）試樣彎曲到規(guī)定角度后，每片試樣的拉伸面上，在焊縫和熱影響區(qū)內任何方向上都不得有長度超過3mm的開裂缺陷，棱角上的裂紋除外，但由于夾渣缺陷所造成的開裂應計入。

5）沖擊試驗對承壓、承重部件只要具備做沖擊試樣條件者，均應進行沖試驗，因此，當滿足下列條件時要做：

（1）當焊件厚度如不足取樣(5×10×55mm)時，則可不做。（2）當焊件厚度≥16mm時，需做沖擊試驗，10×10×55mm.

（3）評定合格標準：三個試樣平均值不應低于相關技術文件規(guī)定的下限，其中一個不得低于規(guī)定值的70％。

6）金相檢驗管板角接，同一切口不得有兩個檢驗面。

7）硬度試驗焊縫和熱影響區(qū)的硬度不應低于硬度值的90％，不超過母材布氏硬度加100HB，且不超過下列規(guī)定：合金總含量小于3％時，硬度小于等于270HB

合金總含量等于3~10時，硬度小于等于300HB

合金總含量大于10時，硬度小于等于350HB

2、以上試樣的制備、切取和評定按有關標準進行。

3、檢驗后必須由具備相應資質條件的人員出具正式報告。

4、檢驗程序和要求必須符合規(guī)程規(guī)定。

(四）、編制焊接工藝評定報告

焊接工藝評定報告是工藝評定最后的成果，是評定全過程的總結，是焊接技術文件的重要組成部分，是指導焊接工作的基本文件。根據(jù)試件焊制時的各項數(shù)據(jù)和檢驗的各項原始報告和記錄，由負責評定工作的焊接工程師做出綜合評定結論并填寫《焊接工藝評定報告》。焊接工藝評定報告必須以認真、嚴肅的態(tài)度進行編制，內容應全面和完整，結論應準確、可靠，不得任意編造、弄虛作假，綜合評定結論是工藝評定過程所取得的各項數(shù)據(jù)的匯總和對評定的總體評價以及指導焊接工作的依據(jù)，因此，編寫綜合評定結論時，必須通過對評定各環(huán)節(jié)所積累的數(shù)據(jù)和資料進行認真分析、歸納和總結，提出滿足使用條件要求的各項工藝數(shù)據(jù)和相應條件。完成評定后資料應匯總，評定資料應建檔保存。

焊接工藝評定報告是其企業(yè)技術儲備的重要資料。這些技術儲備重要資料要以技術檔案資料方式保存在企業(yè)的檔案之內。當單位預計或遇到需要完成的焊接工程時，應該首先從自己的技術檔案查詢。如果沒有這一工程任務所必須具備的焊接工藝評定文件，或雖然有近似的焊接工藝評定文件，然而根據(jù)本標準發(fā)現(xiàn)其適用范圍與將面臨的焊接工程不符合/或不可覆蓋，單位應該安排進行焊接工藝評定工作。焊接工藝評定審查報告：焊接工藝評定報告編制之后，應進行審核，除自己初審之外還應組織專門審核會，對全部資料、評定試件、評定試樣、評定結論進行審查，還要編制審查工藝評定報告，批準后方可應用于實際焊接工作中。焊接工藝評定審查報告應包括的內容：審查范圍和項目、審查過程情況、審查的依據(jù)、要點和結論。完整的焊接工藝評定資料應包括的內容：資料應包括：評定任務下達指令書、評定任務書、評定編號法、焊接性評價資料（或焊接工藝設計資料）、評定工藝方案、焊制試件過程的詳細記錄、評定各項檢查、檢驗和試驗的原始報告、評定工藝報告、評定審查報告等。九、根據(jù)焊接工藝評定報告編制焊接作業(yè)指導書

焊接作業(yè)指導書是指導實際焊接工作的文件之一，是焊工實際施焊時不可缺少的技術