下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
凡受国家安全监督的焊接结构制造单位，为了保证产品的焊接质量，在投产前和在生产过程中因某些工艺条件改变，必须按规定进行焊接工艺评定。这是企业进行焊接质量管理的重要环节。
焊接工艺评定就是为验证所拟定的焊件焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果评价。基本做法是利用所拟定的焊接工艺对试件进行预焊接，然后检验所焊接头的质量。凡符合要求的，评为合格，该焊接工艺可用于生产；否则为不合格，必须重新拟定焊接工艺，再次评定，直至符合要求为止。
焊接工艺评定试验不是金属材料的焊接性试验，它是在材料焊接性试验之后，产品投产之前，在施焊单位的具体条件下进行的。试验用的试件必须反映产品结构的特点，其形状和尺寸由国家标准统一规定；焊接试件所用的工艺为准备采用的焊接工艺；评定的内容是对用该工艺焊接的接头的力学性能、弯曲性能或堆焊层的化学成分符合规定，对预焊工艺规程进行验证性试验和结果评价的过程。评定接头质量的标准是国家有关法规和产品的技术要求。因此，通过焊接工艺评定可以证明施焊单位是否有能力制造出符合有关法规、标准和产品技术要求的焊接接头；通过评定试验，施焊单位可获得符合产品质量要求的可靠焊接工艺，并以此为依据编制直接指导生产的焊接工艺规程，最终达到确保产品焊接质量的目的。
焊接工艺评定的最终目的是使产品的焊接质量获得可靠保证。在执行过程中既不要盲目地评定，造成人力和物力的浪费；也不要出现漏评，使焊接质量失去控制。为了做到用最少的评定工作量就能涵盖（包容）整个产品的焊接工艺，一方面要掌握标准中的各项规定，其中注意评定规则、替代范围、试验方法和合格标准；另一方面要分析产品结构特点，尤需注意那些明显影响焊接接头使用性能的重要因素，如母材金属和填充金属的类、组别，材料厚度范围，各种焊接接头的焊缝形式，可能的焊接位置等，改变任何影响使用性能的因素，都必须进行焊接工艺评定。在此仅介绍焊接工艺评定工作中几个主要环节。主要依据是表1-21所列的标准，此外还有一些相关文献。评定时，一定要正确选择标准。
表1-21 焊接工艺评定时应遵循的标准
各生产单位产品质量管理机构不尽相同，工艺评定程序可能有一定差别，但各类焊接工艺评定都按评定规则、评定方法、检验要求和结果评价的程序编写。对于承压设备（锅炉、压力容器、压力管道）来说，包括对接焊缝和角焊缝焊接工艺评定、耐蚀堆焊工艺评定、复合金属材料焊接工艺评定、换热管与管板焊接工艺评定和焊接工艺附加评定以及螺柱电弧焊工艺规则、试验方法和合格指标。图1-10是焊接工艺流程图。
图1-10 焊接工艺流程图
在图1-10中出现了WPS、PQR等一系列的英文缩写，其意义见表1-22。
表1-22 焊接工艺评定常用英文缩写及代号
所谓评定规则，是对不同的焊接方法而言的。其要点有：
①当变更任何一个重要因素时，都需要重新进行焊接工艺评定。
②当增加或变更任何一个补加因素时，则可按增加或变更的补加因素，增焊冲击韧性用试件进行试验。
③当增加或变更次要因素时，不需要重新评定，但需要重新编制预焊工艺规程。
（1）试件形式 试件分为板头和管状两种，管头指管道和环。
①试件形式如图1-11所示，摩擦焊试件接头形状应与产品规定一致。
图1-11 对接焊缝与角焊缝试件形式
②评定对接焊缝预焊接工艺规程时，采用对接焊缝试件。对拉焊缝试件评定合格的焊接工艺，适用于焊件中的对接焊缝和角焊缝。
评定非受压角焊缝预焊工艺规程时，可仅采用角焊缝试件。
（2）板状对接焊缝试件，评定合格的焊接工艺，适用于管状焊件的对接焊缝，反之亦可。
任一角焊缝试件评定合格的焊接工艺，适用于所有形式有焊件角焊缝。
（3）当同一条焊缝使用两种或两种以上焊接方法或重要因素、补加因素不同的焊接工艺时，可按每种焊接方法（或焊接工艺）分别进行评定；亦可使用两种或两种以上的焊接方法（或焊接工艺）焊接试件，进行组合评定。
组合评定合格的焊接工艺用于焊件时，可以采用其中一种或几种焊接方法（或焊接工艺），但应保证其重要因素、补加因素不变。只需其中任一种焊接方法（或焊接工艺）所评定的试件母材厚度，来确定组合评定试件适用于焊件母材的厚度有效范围。
（4）试件制备
①母材、焊接材料和试件的焊接必须符合拟定的预焊接工艺规程的要求。
②试件的数量和尺寸应满足制备试件的要求，试样也可以直接在焊件上切取。
③对接焊缝试件厚度应充分考虑适用于焊件厚度的有效范围。
（1）对接焊缝试件和试样的检验
①试件检验项目：外观检查、无损检测、力学性能试验和弯曲试验。
②外观检查和无损检测（按JB/T4730.1～6—2005）结果不得有裂纹。
③力学性能试验和弯曲试验。
a.力学性能试验和弯曲试验项目及取样数量除另有规定外，应符合表1-23的规定。
表1-23 力学性能试验和弯曲试验项目及取样数量
①一根管接头全截面试样可以代替两个带肩板形拉伸试样。
②当试件焊缝两侧的母材之间或焊缝金属和母材之间的弯曲性能有显著差别时，可改用纵向弯曲试验代替横向弯曲试验。纵向弯曲试验时，取在弯和背弯试样各2个。
③当试件厚度 T ≥10mm时，可以用4个横向侧弯试样代替两个面弯和背弯试样。组合评定时，应进行侧弯试验。
④当焊缝两侧的母材的代号不同时，每侧的热影响区都应取3个冲击试样。
⑤当无法制备5×10×55小尺寸冲击样时，免做冲击试验。
b.当规定进行冲击试验时，仅对钢材和含镁量超过3％的铝镁合金焊接接头进行夏比V型缺口冲击试验，铝镁合金焊接接头只取焊缝区冲击试样。
c.当试件采用两种或两种以上焊接方法（或焊接工艺）时，拉伸试样和弯曲试样的受拉面应包括每一种焊接方法（或焊接工艺）的焊缝金属和热影响区；当规定做冲击试验时，对每一种焊接方法（或焊接工艺）的焊缝金属和热影响区都要经受冲击试验的检验。
d.拉伸试样和弯曲试样的尺寸，根据相关标准或技术文件确定允许公差。
④力学性能试验和弯曲试验的取样要求：
a.取样时，一般采取冷加工方法，当采用热加工方法时，则应去除热影响区；
b.允许避开焊接缺陷、缺欠制取试样；
c.试件去除焊缝余高前允许对试样进行冷校平；
d.板状对接焊缝试件上试样取样位置见图1-12；
图1-12 板状对接焊缝试件上试样位置图
e.管状对接焊缝试件上试样取样位置见图1-13。
图1-13 管状对接焊缝试件上试样的位置
注：1.1—拉伸试样；2—面弯试样；3—背弯试样；4—侧弯试样；5—冲击试样2.③⑥⑨
为钟点记号，表示水平固定位置焊接时的定位标记
⑤拉伸试验：按照上述要求取样、试验，拉伸试验按GB/T 228—2002规定的试验方法测定焊接接头的抗拉强度。钢质母材不低于标准规定抗拉强度的下限值即为合格。
⑥弯曲试验：弯曲试验按GB/T2653—2008的检测方法测定焊接接头的完好性和塑性。对接焊缝试件的弯曲试样弯曲到规定的角度后，其拉伸面上的焊缝和热影响区内，沿任何方向不得有单条长度大于3mm的开口缺陷，试样的棱角开口缺陷一般不计，但由于未熔合、夹渣或其它内部缺陷引起的棱角开口缺陷长度应计入。
⑦冲击试验：试样形式、尺寸和试验方法应符合GB/T229—2007的规定。当试件尺寸无法制备标准试样（宽度为10mm）时，则应依次制备宽度为7.5mm或5mm的小尺寸冲击试样。钢质焊接接头每区三个标准试样为一组的冲击吸收功平均值应符合设计文件或要关技术文件规定，且不低于表1-24中的规定值；至多允许有一个试样的冲击吸收功低于规定值，但不得低于规定值的70％。
表1-24 钢材及奥氏体不锈钢焊缝的冲击功最低值
（2）角焊缝试件和试样 角焊缝的检验项目应包括外观检验和金相检验。
①角焊缝的试件及试样的尺寸。
板状角焊缝试件和试样的尺寸见表1-25和图1-14。
图1-14 板状角焊缝试件及试样
注：最大焊脚等于 T 2 ，且不大于20mm
表1-25 板状角焊缝试件尺寸
金相试样尺寸：只包括全部焊缝、熔合区和热影响区即可。
②管状角焊缝的试件和试样尺寸见图1-15。
图1-15 管状角焊缝试件
金相试样的尺寸只要包括全部焊缝、熔合区和热影响区即可。
③试件外观检查：不允许有裂纹；金相检验为宏观检验，焊缝的根部应焊透，焊缝、热影响区不得有裂纹、未熔合；角焊缝两焊脚之差不大于3mm。
由于各种焊件的要求不同，焊接工艺评定的内容有所差别，在现场应根据产品的技术要求选择评定的方案，确定评定方法和检验要求。
有关评价结果要依据上面的评定方法和检验要求，通过焊接工艺评定的试验，及对试件样的检验，确定是否符合产品要求，符合要求的，即可确定焊接生产工艺，不符合要求的应重新评定。
在各种试验完成之后，已经证明了正确的焊接工艺，则应书写焊接工艺评定报告。评定报告的内容如下。
（1）预焊接工艺规程（pWPS）的确定 通常由生产单位的设计或工艺技术管理部门，根据新产品结构、材料、接头形式、所采用的焊接方法和钢板厚度范围，以及老产品在生产过程中因结构、材料或焊接工艺的重大改变，需重新编制焊接工艺规程时，提出实验方案，拟定预焊接工艺规程（pWPS）。预焊接工艺规程是试验的焊接工艺。预焊接工艺规程就是对试件进行焊接的工艺依据。并要以此规程进行试验焊接。表1-26为NB/T47014—2011中推荐的预焊接工艺规程的表格。
表1-26 预焊接工艺规程（pWPS）
（2）对试件进行评定（pWPS） 根据预焊接工艺规程进行焊接的焊件，要经过有关国标和产品的技术要求进行检验和评定。
（3）撰写焊接工艺评定报告（PQR） 根据以上试验和评定，在已确定正确的焊接工艺方案后，便要写出完整的焊接工艺评定报告。焊接工艺评定报告要记载验证性试验及其检验结果，对拟定的预焊接工艺规程进行评价的报告，即“焊接工艺评定报告”。表1-27为NB/T47014—2011中推荐的焊接工艺评定报告的表格。
表1-27 焊接工艺评定报告
以上的所有工作，目的只有一个，就是制定出正确的生产工艺。通过焊接工艺评定，验证了拟定的焊接工艺，能够焊出符合要求的焊接接头，便可以此为依据制定焊接生产工艺。并在生产中实施（WPS）。图1-10所示的焊接工艺流程为：
第一个菱形框“要求使用WPS”，向右的“否”为不要求使用，则无下步行动。
向下的第二个菱形中“可使用的WPS（或PQR）？”，向右“是”的意思是说有现成的工艺规程可用，便可按产品要求直接制定焊接工艺规程（WPS）。
向下的几个矩形表示：拟定预焊接工艺规程（pWPS）→评定预焊接工艺规程（pWPS）→形成焊接工艺评定报告→合格后便以此为依据制定焊接工艺规程，并实施生产。
若焊接工艺评定认为pWPS不合格，则重新拟定pWPS，再重新进行评定。或者提出反馈意见。这就是方框“形成PQR”向左并分上下两条线的意义。