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焊接工藝評定

 

焊接工藝評定簡介:焊接工藝評定(Welding Procedure Qualification Record,簡稱WPQR) 為驗證所擬定的焊件焊接工藝的正確性或進行焊工能力考核而進行的試驗過程及結果評價。

 

焊接工藝評定目的:

1.評定施焊單位是否有能力焊出符合相關國家或行業標準、技術規范所要求的焊接接頭。

2.驗證施焊單位所擬訂的焊接工藝指導書是否正確。

3.為制定正式的焊接工藝指導書或焊接工藝卡提供可靠的技術依據。

4.考核焊工能力。

 

焊接工藝評定應用范圍:

1、適用于鍋爐,壓力容器,壓力管道,橋梁,船舶,航空航天,核能以及承重鋼結構等鋼制設備的制造、安裝、檢修工作。

2、適用于氣焊,焊條電弧焊,鎢極氬弧焊,熔化極氣體保護焊,埋弧焊,等離子弧焊,電渣焊等焊接方法。

 

評定過程:

1、擬定預備焊接工藝指導書 (Preliminary Welding Procedure Specification,簡稱PWPS)

2、施焊試件和制取試樣

3、檢驗試件和試樣

4、測定焊接接頭是否滿足標準所要求的使用性能

5、提出焊接工藝評定報告對擬定的焊接工藝指導書進行評定

 

工藝評定相關標準

評定參考標準:

 

工藝評定的標準國內標準

SY∕T4103-1995 (相當于API 1104)

NB/T47014-2011 《承壓設備用焊接工藝評定》

SY∕T0452-2002 《石油輸氣管道焊接工藝評定方法》(注:供石油,化工工藝評定)

JGJ81-2002 《建筑鋼結構焊接技術規程》(注:公路橋梁工藝評定可參照執行)

GB50236-98 《現場設備,工業管道焊接工程施工及壓力管道工藝評定》

《蒸汽鍋爐安全技術監察規程(1996)》注:起重行業工藝評定借用此標準

 

歐洲標準

ISO15614-1 鋼的電弧焊和氣焊∕鎳和鎳合金的電弧焊

ISO15614-2 鋁和鋁合金的電弧焊

ISO15614-3 鑄鐵電弧

ISO15614-4 鑄鋁的修補焊

ISO15614-5 鈦和鈦合金的電弧焊∕鋯和鋯合金的電弧焊

ISO15614-6 銅和銅合金的電弧焊

ISO15614-7 堆焊

ISO15614-8 管接頭和管板接頭的焊接

EN 288 或ISO 15607 - ISO 15614系列標準

 

美國標準

AWS

D1.3-98 薄板鋼結構焊接規程

D1.6:1999 不銹鋼焊接

D1.1∕D1.1M:2005 鋼結構焊接規程

D1.2∕D1.2M:2003 鋁結構焊接規程

D1.5∕D1.5M:2002 橋梁焊接

D14.3∕D14.3M:2005 起重機械焊接規程

 

 

外觀檢測 無損探傷 拉伸測試 表面裂紋檢測 彎曲測試 沖擊測試 硬度測試 低倍金相測試
  • 測試范圍:

    全焊透的對接焊縫、T型接頭、支接管、角焊縫等。

     

    詳述的試驗不提供接頭力學性能方面的信息。這些性能與應用有關時,應進行附加的的評定,如對接焊縫評定(焊縫及熱影響區表面無裂紋、未融合、夾渣、弧坑、氣孔,焊縫咬邊深度不應超過0.5mm等等)。

     

    外觀檢測

  • X射線檢驗

    測試范圍:

    全焊透的對接焊縫、T型接頭、支接管等。

     

    射線檢驗是檢驗焊縫內部缺陷準確而可靠的方法之一,它可以顯示出缺陷在焊縫內部的形狀,位臵和大小。 X射線檢驗的原理:它是利用X射線高能射線程度不同地透過不透明物體,使照相底片得以感光,從而進行焊接檢驗。 焊縫在射線檢查之前,必須進行表面檢查,表面上的不規則程度應不妨礙對底片上缺陷的辨認,否則應加以休整。

     

    超聲波檢測技術

    測試范圍:

    全焊透的對接焊縫、T型接頭、支接管等。

     

    超聲檢測技術等級分為A、B、C三個檢測級別。超聲檢測技術等級選擇應符合制造、安裝、在用等有關規范、標準及設計圖樣規定。

     

    不同檢測技術等級的要求

    1.A級檢測 A級檢測技術適用于與承壓設備有關的支承件和結構件焊接接頭檢測。

    2.B級檢測 B級檢測技術適用于一般承壓設備對接焊接接頭的檢測。

    3.C級檢測 C級檢測技術適用于重要承壓設備對接焊接接頭檢測。采用C級檢測時應將焊接接頭的余高磨平。

     

    母材檢測的要點如下:

    檢測方法:接觸式脈沖反射法,采用頻率2MHz~5MHz的直探頭,晶片直徑10mm~25mm。

     

    檢測靈敏度:將無缺陷處第二次底波調節為顯示屏滿刻度的100%。

     

    凡缺陷信號幅度超過顯示屏滿刻度20%的部位,應在工件表面作出標記,并予以記錄。

     

    無損探傷

    雙孔測定探頭前沿及K值的示意圖

     

     

    缺陷位置的測定

    水平定位法:

    當儀器按水平1:n調節掃描速度時,應采用水平定位法來確定缺陷的位置。若儀器按水平1:1調節掃描速度時,那么顯示屏上缺陷波前沿(模擬機)所對應的水平刻度值就是缺陷的水平距離。

     

    深度定位法當儀器按深度1:n調節掃描速度時,應采用深度定位法來確定缺陷的位置。若儀器按深度1:1調節掃描速度時,那么顯示屏上缺陷波前沿(模擬機)所對應的水平刻度值就是缺陷的深度。

     

  • 測試范圍:

    全焊透的對接焊縫。

     

    對接接頭橫向拉伸試驗的試樣和試驗應符合GB/T2651規定。

     

    對于外徑大于50mm的管子,應去除兩面多余的焊縫金屬,使得試樣厚度與管壁厚度相同。

     

    對于外徑小于或等于50mm的管子,采用較小管子的整個截面時,允許保管管子內表面的焊縫余高。

     

    除非試驗之前另有規定,試樣的拉伸強度一般不低于母材的下限值。

     

    對于異種母材的接頭,拉伸強度一般不得低于較低強度母材的下限值。

     

    拉伸測試

  • 測試范圍:

    全焊透的對接焊縫、T型接頭、支接管、角焊縫等。

     

    表面裂紋的定義:

    縫中原子結合遭到破壞,形成新的界面而產生的縫隙稱為裂紋。

     

    裂紋的分類

    根據裂紋尺寸大小,分為三類:(1)宏觀裂紋:肉眼可見的裂紋。(2)微觀裂紋:在顯微鏡下才能發現。(3)超顯微裂紋:在高倍數顯微鏡下才能發現,一般指晶間裂紋和晶內裂紋。

     

    表面裂紋檢測方法:

    1.滲透法

    滲透法是一種簡單而有效的工作表面無損檢測方法。它主要用于檢測工件表面的細致缺陷。

    熒光檢測是將工件浸入一種附著力強、表面張力小的熒光液中,然后把工件從中取出,并將工件表面熒光液洗凈,接著在上面噴涂一層顯示劑,目的是將深入缺陷中的熒光液吸出。經過上述處理,把工件置于紫外線的輻射作用下,便能使深入缺陷的熒光液發光,缺陷被發現。

    著色檢測是利用物理學中的毛細、滲透、吸附現象,利用顯示劑呈現工件表面缺陷的方法。它是使用一種不含熒光物質而帶色的滲透液,一般為深紅色,方法同熒光法,此法不需要紫外光源,可以在明亮的可見光中進行。

     

    2.磁粉法

    磁粉法使通過對被檢工件施加磁場使其磁化,在工件的表面或近表面缺陷處將有磁力線逸出工件表面而形成漏磁場,有磁極的存在就能吸附附加在工件表面的磁粉形成聚集磁痕,從而顯示出缺陷的存在。

     

    表面裂紋檢測

  • 測試范圍:

    全焊透的對接焊縫。

     

    對接接頭彎曲試驗的試樣和試驗應符合GB/T2653規定。

     

    厚度小于12mm時,應做兩個正彎和兩個背彎試驗,當厚度大于或等于12mm時,建議用四個側彎代替兩個正彎和兩個背彎試驗。

     

    對于板子的異種鋼或異種成分對接接頭,可以采用一個縱向背彎或一個縱向正彎試樣代替四個橫向彎曲試驗。

     

    彎頭的直徑應為試樣厚度的四倍,延伸率大于(或等于)20%的母材,彎曲角度應為180°。

     

    彎曲測試

  • 測試范圍:

    全焊透的對接焊縫。

     

    沖擊試樣和試驗應符合相關標準(GB/T2650)的要求。

     

    沖擊試驗一般采用V型缺口試樣,缺口可以開在焊縫金屬或熱影響區上。

     

    VWT型試樣表示缺口開在焊縫金屬,VHT型試樣表示缺口開在熱影響區。

     

    試樣應在母材表面2mm以下沿焊縫垂直截取。每個規定部位,各截取一組(3個)試樣。

     

    熱影響區缺口應距離融合線1~2mm,焊縫金屬缺口則開在焊縫中心線上。

     

    厚度大于50mm時,應取兩組附加試樣,一組取自焊縫金屬,一組取自恰好位于中間厚度的熱影響區或焊縫根部。

     

    除非應用標準另有要求,沖擊功一般應符合對應的母材標準,每組三個試樣的平均值應滿足規定的要求,單個值可以低于規定的最低平均值,但不得低于該數值的70%。

     

    對于異種剛接頭,應采用每側母材熱影響區的試樣進行沖擊試樣。

     

    用一個試件評定多個焊接方法時,沖擊試樣應取自每個焊接的焊縫金屬和熱影響區。

     

    沖擊測試

  • 全焊透的對接焊縫、T型接頭、支接管、角焊縫等。

     

    硬度試樣應按有關標準進行。為了測量和記錄焊接接頭的硬度分布,壓痕應打在焊縫、熱影響區和母材上。厚度小于5mm的材料,應在表面2mm處打一排 壓痕。厚度超過5mm的材料,應在焊接接頭的上下表面2mm處各打一排壓痕。雙面焊縫、角焊縫和T型接頭對接焊縫??稍诟繀^域增加一排壓痕。

     

    每排壓痕應至少包裹三個下列區域的硬度測試點:

    1.焊縫

    2.熱影響區

    3.母材

     

    最大硬度值對應表

    允許的最大硬度值對應表

  • 測試范圍:

    全焊透的對接焊縫、T型接頭、支接管等。

     

    金屬材料焊接成型的過程中,焊接接頭的各區域經受了不同的熱循環過程, 因而所獲得的組織也有很大的差異,從而導致機械性能的變化。對焊接接頭進行金相分析,是對接頭性能進行分析和鑒定的一個重要手段,它在科研和生產中已得到 了廣泛的應用。焊接接頭的金相分析包括宏觀和顯微分析兩方面。

     

    焊接接頭

    焊接接頭的宏觀照片

     

    顯微分析是借助于光學顯微鏡或電子顯微鏡(>100×)進行觀察、分析焊縫的結晶形態、焊接熱影響區的組織、分布特點以及微觀缺陷等。

     

    管線鋼的焊接接頭組織分析

    管線鋼主要是指用于焊接輸送石油、天然氣的大口徑鋼管用熱軋卷板或寬厚板?,F代管線鋼屬于低碳或超低碳的微合金化鋼,是高技術含量和高附加值的產品。

    由于管線鋼的低碳或超低碳微合金化,它的焊接接頭的組織變化仍然屬于前面討論的范疇,同樣存在熔合區、過熱區、正火區和不完全重結晶區。

     

    熔合區

    熔合區

     

    過熱區

    過熱區

     

    正火區

    正火區

     

    不完全重結晶區

    不完全重結晶區

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