锅炉焊接工艺评定技术规范与标准的对比分析和评价

第1页，共6页锅炉焊接工艺评定技术规范与标准的对比分析和评价ComparingIntroductionofWeldingProcedureQualificationCodesandStandardsforBoilerswithBriefComments东北压力容器制造（大连）有限公司NortheastPressureVesselsManufacture（Dalian）Co.,Ltd摘要本文对比分析了蒸规、JB4420、DL/T868等技术规范、标准在锅炉焊接工艺评定上的不同要求，以及这些要求在实际执行中的一些常见问题，提出了一些有操作性的具体建议。关键词锅炉焊接工艺评定技术规范标准对比分析AbstractBasedonanalysis,thispaperintroducesthedifferencesbetweentheweldingprocedurequalificationcodeandstandardsoftheboilerssuchasTechnicalSupervisionRegulationforSaftyofSteamBoilers,JB4420andDL/T868withbriefcommentsincomparing,andsomeproblemsormisreadingmaybecausedbythesedifferencesinpractice.Italsogivessomeoperationalsuggestions.KeyWordsBoilerWeldingprocedureQualificationCodeStandardComparing1前言目前，锅炉生产环节的焊接工艺评定依据的技术规范和标准比较杂，且相互之间存在诸多差异，往往引发歧义。如《蒸规》[1]、DL/T868[2]和JB4420[3]等都涉及了焊评的相关要求，为了叙述上的方便，将其列在表1中。从表1中可以看出，蒸规（附录I）是基础性的通用要求，适用于工业锅炉和电站锅炉；DL/T868（代替SD340）只适用于电站锅炉；而JB4420只适用于工业锅炉。从技术规范、标准体系层次上和行业性要求方面，在具体执行上，对于电站锅炉，应同时满足蒸规和DL/T868的要求；对于工业锅炉，应同时满足蒸规和JB4420的要求。本文主要就蒸规、DL/T868和JB4420的技术差别，作简要分析和评价。表1规范、标准的适用范围和相互关系规范、标准适用范围被下述标准引用《蒸规》(附录I)电站锅炉、工业锅炉（含蒸汽锅炉、热水锅炉、有机热载体锅炉）DL/T869[4]，JB/T1619[5]，JB/T10094[6]，GB/T17410[7]DL/T868电站锅炉DL/T819[8]，DL/T869SD340[9]电站锅炉DL/T752[10]JB4420工业锅炉JB/T1613[11]，下述标准因引用JB/T1613而间接引用：JB/T1609[12]、JB/T1611[13]、JB/T1619、JB/T10094[14]、GB/T174102主要差异2.1材料2.1.1分类、级第2页，共6页按照力学性能、化学成分等不同，《蒸规》将母材分为1～4四个类别；JB4420分成1～6六个类别，每个类别又细分级别I～III不等；而DL/T868分为A、B、C三个类别，每个类别又细分为I、II、III三个级别。《蒸规》中引入的材料种类最少（4类，24种），JB4420（6类，10组，30种）和DL/T868（3类，9级，41种）由于编制时间稍晚，逐步引入了一些成熟的钢种，比如增加了普低钢（Re400MPa）、马氏体热强钢和不锈钢。同一种材料基于不同的技术规范、标准，分属不同的类级（组），典型材料分类情况见下表2。表2典型材料的分类、级（组）材料按下述技术规范、标准分类、级（组）蒸规（附录Ⅰ）DL/T868JB442016Mng2A-IIII-112Cr1MoV3B-IIV-21Cr18Ni9Ti-C-IIIVI-1同时，上述规范、标准中，对于不同类、级（组）钢材之间的互相替代原则也做了不同规定，表3将这些要求进行了汇总。表3不同类、级（组）钢材之间的互相替代原则规范、标准基本要求典型实例《蒸规》(附录I)异种钢（异类）接头，即使两者分别进行过焊接工艺评定，仍应进行评定；但分类号为2的同类母材的焊接工艺评定适用于该类别号的母材与分类号为1的母材所组成的焊接接头16Mng→16Mng+20gDL/T868A类钢和B类钢同种钢同类、同级：合金含量高的可代低的，反之不可12Cr1MoV→12CrMo同类、异级：级别高的可代低的，反之不可1Cr5Mo→12CrMo异种钢AII、AIII、BI、BII同种钢的焊评可以代替该级别任一钢种与较低级别钢种的接头16Mng→16Mng+20g18MnMoNbg→18MnMoNbg+20g15CrMo→15CrMo+16Mng12Cr2MoWVTB→12Cr2MoWVTB+15CrMoBIII类钢以及其与A、B类钢组成的异种钢接头均应单独评定—C类钢按级别分别评定，不可替代—其与B、A类钢组成的焊接接头均应单独评定—JB4420同种钢同类别中高组别号木材的焊评适用于低组别号12Cr2MoWVTB→15CrMo异种钢异种钢（异类或异组）接头，即使两者分别进行过焊接工艺评定，仍应进行评定—由表3可见，同样是16Mng的焊评，按《蒸规》和DL/T868，适用于16Mng+20g组成的接头，但是按照JB4420，则不可以，必须单独进行一个16Mng+20g异种钢接头的焊评；再比如，按照DL/T868，15CrMo的焊评适用于15CrMo+16Mng异种钢接头，但是按照《蒸规》和JB4420，则不可以。2.1.2国外钢材的分类、级（组）基于国外钢材大量用于国内锅炉生产这一现实，《蒸规》规定：“国外钢材按每个钢号进行焊接工艺评定，但如果同时符合以下条件，可免做焊接工艺评定……。”DL/T868则在其附录A中列出了常见国外钢材的分类表，且在正文中明确：“可与国内相应类级的钢材同等对待”。JB4420规定：“凡与…中某一钢号等同的国外钢材，只要经焊接试验证明其焊接第3页，共6页性相近，可以不必重评。焊接性试验应符合GB4675和其他有关标准的要求。”《蒸规》和JB4420的规定是很接近的，但《蒸规》的要求更加复杂一些。考虑到国外锅炉钢材用于国内锅炉制造的经验已经比较成熟，重复对一些国外钢材进行焊接性试验（或焊接工艺评定试验），没有太大的必要，而DL/T868的规定更接近目前生产的实际。2.1.3对接试件适用厚度适用厚度包括两方面：母材厚度和熔敷金属厚度。A．评定母材厚度有效范围，见表4。表4评定母材厚度有效范围规范、标准工艺试件母材厚度t评定母材厚度有效范围下限值上限值《蒸规》(附录I)JB44201.5≤t＜81.52t，且不大于12t≥80.75t1.5tDL/T8681.5＜t≤81.52t，且不大于128＜t＜400.75t2tt≥400.75t不限《蒸规》和JB4420对于评定母材厚度较大时未进行细分，造成评定数量大增；DL/T868则更接近于ASME第IX卷，规定8＜t＜40时评定的上限为2t，且t≥40时评定的上限为“不限”，大大减少了焊评的数量。这些规定出入比较大，时常引起混乱。如某600MW超临界锅炉机组项目，施工单位提交的部分WPS/PQR见表5。表5WPS/PQR序号WPS支持的PQR焊接接头焊接方法材料/规格PWHTPQRNo材料/规格问题1三段抽汽焊接WS+Ds15CrMoφ325×13730±10℃×1HrGLHP-112Cr1MoVφ133×16未进行冲击试验；未进行硬度试验2后侧水冷壁排管出口集箱WS+DsSA335-P12φ219×52685±15℃×2.25HrGLHP-212Cr1MoVφ273×28按DL/T868上限能覆盖产品厚度，按《蒸规》则不能3末级过热器入口汇集集箱WS+DsSA335-P91φ508×70760±10℃×5HrGLHP-3A335P91φ450×454分离器蒸汽出口WS+DsSA335-P12+WB36φ324×55590±10℃×2.5HrGLHP-4WB36+12Cr1MoVφ273×22按《蒸规》及DL/T868，上限不能覆盖产品厚度B．评定的熔敷金属有效范围，见表6。表6评定的熔敷金属有效范围规范、标准工艺试件的熔敷金属厚度tw评定的熔敷金属厚度有效范围下限值上限值《蒸规》（附录I）JB44201.5≤tw＜8-2tw，且不大于12tw≥81.5twDL/T8681.5＜tw≤81.52tw，且不大于128＜tw＜400.75tw2twtw≥400.75tw不限相似的，《蒸规》和JB4420对于熔敷金属厚度较大时未进行细分；而DL/T868则不但规定8＜tw＜40时评定的上限为2tw，更规定tw≥40时评定的上限为“不限”。另一个较大的差异在于：《蒸规》和JB4420未规定评定适用熔敷金属厚度下限，而第4页，共6页DL/T868则采用了与母材相似的规定，对上下限均做出了规定。其他的特殊工艺措施的评定厚度范围的规定也有较大出入，这里不再赘述。2.1.4管径《蒸规》（附录I）和JB4420未将管径作为焊接工艺评定变素考虑，而DL/T868则规定：“当管子外径不大于60mm、采用全氩弧焊焊接方法的评定，适用于焊件管子的外径无规定。其他管径的评定，适用于焊件管子外径的范围为：下限0.5Do，上限无规定。”实际上，管径对于焊接工艺的影响很小，ASME规范和国内压力容器的焊评标准[15]都未将其作为工艺评定的重要变素。笔者认为，作为变素，将其放在焊接技能考核的范畴内更宜。2.2试件型式《蒸规》规定了四种试件型式：板状试件（平焊位置）、管状试件（转动或水平固定位置）、管-板试件（水平固定或仰焊位置）、板-板试件（船形焊位置）。DL/T868规定了五种试件型式：板状对接、管状对接、板状角焊缝、管-板角接头（相当于水平固定位置）、管座角接头试件（相当于仰焊位置，略有区别）。JB4420规定了四种试件型式：对接焊缝试件（包括对接接头、T型接头（管-管、管-板、板-板））、角焊缝试件（T型接头、管-板、膜式壁）、堆焊层焊缝（包括耐磨层、耐腐蚀层）、螺柱焊焊缝试件。《蒸规》、DL/T868和JB4420的规定各不相同，《蒸规》和DL/T868的规定更接近些。但是《蒸规》将试件型式和焊接位置捆绑定义，过于简单，不能严格反映锅炉的一些典型结构和焊接位置对力学性能的影响；DL/T868对于焊接位置的规定很科学，但试件型式中未考虑到堆焊层和螺柱焊焊缝，而且总的来说试件型式是按接头形式进行区分，不太科学；而JB4420与二者的差异较大，尤其是对于试件型式先按焊缝形式进行划分，然后按接头形式进行细分。2.3焊接位置《蒸规》(附录I)规定：“除对焊接参数有特殊要求的焊接位置外，对任一焊接位置的焊接工艺评定适用于其他焊接位置。一般板状试件采取平焊位置，管状试件采取水平转动或水平固定位置，板-板试件采取船形焊位置，管-板试件采取管子垂直固定位置。”DL/T868则参考ASME进行了细化，对于平、横、立、仰及特殊位置评定适用的焊件位置，做了详细规定，详见该标准表9（略）。JB4420的规定与《蒸规》（附录I）基本相同，表述上略有差异。考虑到《蒸规》、DL/T868、JB4420对冲击试验的要求不同，即对附加重要参数的定义不同，建立统一的焊接位置的适用范围（即不考虑是否有冲击试验要求），是不科学的。因为焊接位置主要影响冲击韧性，而一项已经进行过冲击试验的焊评，如适用于不需要进行冲击试验的产品，则焊接位置可以不作为重要因素考虑；如果用于需要进行冲击试验的产品，则焊接位置的改变必须作为重要因素考虑。可见，《蒸规》和JB4420的规定过于宽松，而DL/T868又过于苛刻。建议按照ASME和国内压力容器的做法，对焊接位置的适用范围做分别规定。2.4热处理《蒸规》（附录I）规定：“焊后热处理分为实行或不实行。若实行焊后热处