二、焊接工艺评定

焊接工艺评定随着焊接结构不断向大型化、重型化和高参数方向发展，对产品的焊接质量提出了越来越严格的要求。并以设计规范、制造法规或规程等形式，对生产企业的焊接质量控制作出了全面而科学的强制性规定，其中，焊接工艺评定就是在法规中明确规定的对控制产品的焊接质量最重要和最有效的方法和程序之一。一、焊接工艺评定的定义：焊接工艺评定是通过对焊接接头的力学性能或其它性能的试验证实焊接工艺规程的正确性和合理性的一种程序。焊接工艺评定是从焊接工艺角度，确保产品焊接接头使用性能的重要措施。它是按照所拟定的焊接工艺（包括焊前准备，焊接材料、设备、方法、顺序、操作的最佳选择，以及焊后处理等），根据标准所规定的焊接试件、检验试样测定焊接接头是否具备所要求的性能。经过焊接工艺评定，提出“焊接工艺评定报告”，并结合实践经验制订“焊接工艺规程”，作为焊接生产的依据。焊接工艺评定的目的：在于验证按所设计的焊接工艺规程焊接的接头，其力学性能或其它性能是否符合产品设计的要求。每家制造焊接结构的企业都应按国家有关标准、监督规程或技术协议，自行组织，并完成焊接工艺评定工作，任何单位、制造厂不准将焊接工艺评定的关键工作：如焊接工艺规程设计书的编制、评定试板的焊接等委托另一个单位完成，但如果本企业因设备或检测手段不完备，可将试件的下料和坡口加工，试板的无损检验、试板取样及加工、力学性能试验及其它性能的检验等委托其它单位完成，但承包商或制造厂仍应对整个工艺评定工作及试验结果负全部责任。二、焊接工艺评定条件与规则1、焊接工艺评定的条件：焊接工艺评定的前提条件是材料在选用与设计前，必须经过（或有可靠的依据）严格的焊接性试验，例如焊接裂纹试验，材料在焊接热循环和应力状态下的抗裂纹能力（包括高温裂纹、冷裂纹、再热裂纹与层状撕裂等），长期承受高温、高压与低温条件下的冲击韧性等力学性能，以及脆断转变温度等。但这些属于试验研究与设计选材的范畴，不属于焊接工艺评定的任务，然而它们又是评定的前提因素，也即是工艺评定的基础。焊接工艺评定所选用的设备、仪表与辅助机械均应处于正常工作状态，钢材与所有焊接材料必须符合相应的标准，并需由本单位技能熟练的焊接人员施焊和进行热处理，不得由外单位人员操作或在外单位进行工艺评定。2、焊接工艺评定规则：焊接工艺评定工作是企业重要的质保活动，因此必须规范化。我国已制定了多种焊接工艺评定标准，它们是《蒸汽锅炉安全技术监察规程》，部颁标准JB4420-89《锅炉焊接工艺评定》，JB4708-89《钢制压力容器焊接工艺评定》以及JB/T6963-93《钢制件熔化焊工艺评定》等。下面以JB4708-89《钢制压力容器焊接工艺评定》为例进行介绍：该标准主要以焊接工艺因素对焊接接头力学性能的影响程度作为是否需要重新评定焊接工艺的依据，并规定出了焊接工艺评定规则，替代范围、试验方法和合格指标。锅炉与压力容器的焊接工艺评定项目原则上按焊接工艺重要参数来确定。任何一种重要参数不同于原焊接工艺规程的规定，或其变化超过了法规所容许的范围都必须作相应的焊接工艺评定试验。焊接工艺评定项目以接头形式分类，并以下列三种基本接头形式作为评定试件的接头形式，其包容了产品结构中可能出现的各种接头形式。（1）、开坡口全焊透对接接头：可用于评定所有开坡口的全焊透对接接头和角接头，包括开坡口的全焊透T形接头。（2）、开坡口局部焊透对接接头：可用于评定所有开坡口的局部焊透对接接头和角接接头，包括开坡口局部焊透的T形接头。（3）、不开坡口的角接接头：可用于评定所有不开坡口的角接接头，包括接管与筒体的角焊缝。在锅炉与压力容器制造中，制造法规并不对产品结构上的所有焊缝提出焊接工艺评定的要求，而只是下列焊缝必须作焊接工艺评定试验：《锅炉安全技术监察规程》，要求对下列接头需进行焊接工艺评定：1）、受压元件之间对接接头；2）、受压元件之间或受压元件与承载的非受压元件之间连接的全焊透的T形焊缝或角焊缝。按《压力容器安全监察规程》和GB150/T-1988《钢制压力容器》的要求：压力容器结构中的A类、B类纵环缝必须进行焊接工艺评定，管接头与筒体连接的D类焊缝，无论是组合焊缝还是角焊缝，也需进行焊接工艺评定，此外，接管与法兰及端盖焊接等C类焊缝均需经焊接工艺评定合格后才能投入生产。3、焊接工艺评定的程序：前已明确，焊接工艺评定的主要目的在于证明某一焊接工艺能否获得力学性能符合要求的焊接接头。其评定的方式是通过对焊接试板所作的力学性能试验，来判断该工艺是否合格。因此，焊接工艺评定是评定焊接工艺的正确性，而不是评定焊工技艺。焊接工艺评定对焊接工人只要求熟练，并没有“考试合格”的要求。两者的关系是：先有焊接工艺评定的合格，而后才有焊工技能评定的合格。焊接工艺评定报告并不直接指导生产，只是焊接工艺规程的支持文件。据此，焊接工艺评定的程序是：提出评定项目—下达焊接评定任务书—编制焊接工艺规程设计书—焊接评定试板—无损检测—力学性能等测试—合格—焊接工艺评定报告。（1）、焊接工艺评定立项：企业按产品相应的技术规程或技术条件的要求及工艺评定标准的规定设计评定试验内容。（按产品施工图（设计图）或新产品焊接工艺方案和产品制造过程中出现的结构、材料、工艺的重大更改等提出必要的焊接工艺评定项目）。（2）、下达焊接工艺评定任务书：焊接工艺评定立项后，通过审批程序，根据产品的技术条件编制焊接工艺评定任务书。其内容应包括：产品订货号、接头形式、母材金属牌号及规格、对接头性能的要求、检验项目和合格标准。（3）、编制焊接工艺规程设计书：（焊接工艺评定指导书）按照焊接工艺评定任务书提出的条件和技术要求编制焊接工艺规程设计书。（4）评定试板的焊接：试板的焊接应由熟练的焊工，按焊接工艺规程设计书规定的各种工艺参数焊接。试板焊接过程中应监控并记录焊接工艺参数为实测数据。如试板要求作焊后热处理，则应记录热处理过程中试板的实际温度和保温时间。如热处理设备装备有自动温度记录仪，则可利用打印机记录纸的复印件。（5）评定试板的检验：评定试板的检验项目按接头的类别规定如下：1）、开坡口对接接头：检验项目主要有外观检查、无损探伤、力学性能试验即拉伸和弯曲试验。弯曲试样分横向和纵向两种，横向弯曲还分面弯和背弯，当接头厚度大于10mm时，可用侧弯代替面弯和背弯。如产品技术条件要求焊接接头作冲击韧性试验，则焊接工艺评定试板应取焊缝金属和热影响区冲击试样。2）、角接接头：角接接头原则上只作横剖面的宏观检查。（6）编写焊接工艺评定报告：完成所要求的各试验项目，且试验结果全部合格后，即可编写焊接工艺评定报告。焊接工艺评定报告的内容大体上分成两大部分。第一部分是记录焊接工艺评定试验的条件，包括试板材料牌号、类别号、接头形式、焊接位置、焊接材料、保护气体、预热温度、焊后热处理制度、焊接能量参数等；第二部分是记录各项检验结果，其中包括外观检查、无损探伤、拉伸、弯曲、冲击、硬度、宏观金相，着色试验和化学成分分析结果等。编写焊接工艺评定报告最重要的原则是如实记录，无论是试验条件和检验结果都必须是实测记录数据，并应有相应的记录卡和试验报告等原始证据。焊接工艺评定报告是一种必须由企业管理者代表签字的重要质保文件，也是技术监督部门和用户代表审核企业质保能力的主要依据之一。因此，编写人员必须认真负责，如实填写，不得错填和涂改。报告应经有关人员校对和审核。焊接工艺评定试验可能由于接头某项性能不符标准要求而失败。在这种情况下，首先应分析失败的原因，然后重新编制焊接工艺规程设计书，重复进行上述程序，直至评定试验结果全部合格。4、焊接工艺评定报告的管理：焊接工艺评定报告是焊接生产企业质量控制和保证和重要证明文件，是国家技术监督部门和用户对企业质保体系评审和产品质量监督中的必检项目，也是焊接生产企业获取国内和国际生产许可和质量认证的重要先决条件之一，因此焊接工艺评定报告应严格管理，每一个企业都应建立完善的管理制度。焊接工艺评定报告，应按企业制定的工艺文件编号制度统一编号，并注明报告填写日期。评定报告应由完成该项评定试验的焊接工程师填写，并在报告上签名以示负责。为保证评定报告的完整性和正确性，评定报告应经企业主任焊接工程师审核，最后交企业管理者或企业管理者代表审批签名，以代表企业对报告的真实性和合法性负责。为充分体现报告的真实性，通常将评定试板的力学性能、宏观金相检验等报告原件作为焊接工艺评定报告的附件一并归档备查。焊接工艺评定报告经审批后，由企业负责工艺评定的单位复印两份，一份交企业质量管理部门，供技术监督机构或用户对企业进行质保体系评审时核查，另一份交焊接工艺部门，作为编制焊接工艺规程的依据。评定报告的原件存企业的档案部门。5、正确理解和贯彻工艺评定标准：对于焊接结构生产企业来说，应致力于全面正确地理解标准内容的实质，不折不扣地认真贯彻执行，既要使焊接工艺评定成为控制产品焊接质量的有效手段，不流于形式，又要吃透标准条款，灵活掌握，即在标准容许的范围内经济合理地完成焊接工艺评定工作，特别是要避免重复不必要的工艺评定项目。严格工艺评定立项的审核和批准程序。当准备采用焊接新工艺或修改原工艺的重要参数时，应作仔细的经济分析，防止不考虑企业的经济效益，盲目采用新工艺或新材料。焊接工艺评定是焊接质量管理的重要环节之一，但保证焊接质量只作焊接工艺评定是不够的，还必须做好焊工考试，材料管理以及产品焊接整个过程中的一系列的质量管理工作。焊接方法是制定焊接结构制造工艺方案时首先应考虑的工艺要素.焊接方法的选择取决于焊件材料、对接头质量的要求、焊接工作量、焊件结构外形和壁厚、焊接生产的经济性以及本企业的焊接设备和工艺装备条件等诸多因素。其选择原则应该是在确保焊件质量符合相应标准和产品技术条件要求的前提下，尽可能提高焊接效率，降低生产成本，以获取最大的经济效益。近年来，焊接方法的发展甚为迅速，一些传统的焊接方法也不断产生新的演变。因此，对于每一个焊接结构设计人员和焊接工艺人员来说，全面了解各种焊接方法的发展现状，优缺点和适用范围是十分必要的。关于焊接方法的一般原理和所用设备请参考有关焊接手册的相关内容。目前在焊接工程中已列广泛实际应用的焊接方法有：气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊、钨极惰性气体保护焊、等离子弧焊、电渣焊、气电立焊、电子束焊、激光焊、电阻焊、螺柱焊、摩擦焊、堆焊等。