极限评定法在承压设备焊接工艺评定中的应用

极限评定法在承压设备焊接工艺评定中的应用

张圆磊1， 马 健2 (1.弗雷克森精密工业(苏州)有限公司， 江苏 苏州 215122； 2.上海石化机械制造有限公司， 上海 200540)

【摘 要】摘要： 介绍了承压设备焊接工艺评定的目的，极限评定法的定义、主要变素、一般应用注意事项和国外现行标准的执行细节。深入分析并讨论了承压设备焊接工艺评定中的问题及控制焊接工艺评定的措施，并提出用极限评定法进行承压设备焊接工艺评定。结合Q345R焊条电弧焊和09MnNiDR埋弧焊两个实例详细说明了极限评定法的应用。 【期刊名称】石油化工设备 【年(卷),期】2018(047)002 【总页数】5

【关键词】 承压设备； 焊接工艺评定； 极限评定法； 应用

焊接工艺评定试验是压力容器焊接质量控制系统的一个重要控制环节，这项工作的水平是压力容器制造单位焊接技术力量的综合体现[1]。对于有冲击性能要求材料的焊接工艺评定,除了选择焊接方法和焊接材料外[2]，确定合适的焊接参数和热处理规范也是焊接工艺评定的一个重要任务。根据预焊接工艺规程(pWPS)焊接一块评定试板，若未对焊接参数进行限定，则由不同线能量和道间温度排列组合成的焊接接头可能有成千上万种。此外，冲击试样的取样范围内也并不一定正好包含在最大线能量和道间温度下形成的焊缝和热影响区，线能量最大的焊道和热影响区也不一定道间温度最大[3]。为了保证焊接工艺评定结论的正确性，在进行焊接工艺评定时，就要采取特殊的措施和评定手段——极限评定法。

1 承压设备焊接工艺评定目的

承压设备焊接工艺评定的目的分别是,①通过对接焊缝、角焊缝焊接工艺评定获得焊接接头力学性能符合规定的焊接工艺指导书。②通过耐蚀堆焊工艺评定获得堆焊层化学成分符合相关规定的焊接工艺指导书。③通过型式试验件评定，在保证管与板接头力学性能的基础上，获得全焊透的焊接工艺规定[4]。 从承压设备焊接工艺评定的目的可以推断，通过焊接工艺评定最终要获得的是能保证产品焊接接头使用性能的焊接工艺指导书。为了降低焊接工艺指导书执行的难度并增加焊接工艺评定的覆盖范围，在工艺试板的施焊过程中，宜采用能使接头力学性能尽可能差的焊接规范[5]。在此焊接规范下，若焊接接头的理化性能仍能合格，则只要产品接头焊接时采用的焊接规范严于评定的要求，就可以保证产品焊接接头的理化性能满足使用要求。

2 焊接工艺评定的极限评定法

2.1 极限评定法定义

极限评定法是将与焊接工艺有关的多种关键极限因素，如线能量、道间温度、预热温度和热处理时间等纳入工艺评定考虑因素的一种方法。实际应用时，可根据焊接接头的理化性能与极限因素的相关性，选取全部或部分极限因素参与焊接工艺评定过程。极限评定法能够更好地实现承压设备焊接工艺评定的目的。 2.2 极限评定主要变素

NB/T 47014—2011《承压设备焊接工艺评定》[6]规定，①预热温度低于已评定合格指标50 ℃以上对于常用焊接方法，如焊条电弧焊(SMAW)、二氧化碳气体保护焊(GMAW)、埋弧自动焊(SAW)、氩弧焊(GTAW)是一个主要变素。因此当用这些焊接方法焊接评定试板时，所采用的预热温度应尽可能的低，进而

确定评定的最小预热温度。②道间最高温度比经评定记录值高50 ℃以上对于常用的焊接方法是一个补加变素。因此当有冲击要求并用这些焊接方法焊接评定试板时，道间温度的控制应尽可能的大，进而确定评定的最大道间温度。③增加线能量或单位长度焊道的熔敷金属体积超过评定合格值对常用焊接方法是一个补加变素。因此当有冲击要求并用这些焊接方法焊接试板时，焊接线能量的控制应尽可能的大，进而确定评定的最大线能量。单位长度熔敷金属的体积跟线能量成正比，一般可以通过控制线能量来控制单位长度熔敷金属的体积。④试件保温时间不得少于焊件在制造过程中累计保温时间的80%，否则应重新评定。因此，在进行工艺评定时，一般热处理时间的控制应尽可能的长。综上，承压设备焊接工艺评定时，应做到预热温度尽可能低、道间温度尽可能大、焊接线能量尽可能大及热处理保温时间尽可能长[7]。 2.3 极限评定应用注意事项

NB/T 47014—2011《承压设备焊接工艺评定》中把预热温度比评定合格值降低50 ℃以上对常用焊接方法作为一个主要变素，说明了预热温度对接头的力学性能和弯曲性能(冲击韧性除外)有重大影响。ASME BPVC Ⅸ[8]对预热温度的定义为：the minimum temperature in the weld joint preparation immediately prior to the welding；or in the case of multiple pass welds, the minimum temperature in the section of the previously deposited weld metal, immediately prior to welding。从该定义可以看出对于多道焊，其中每一道焊前焊缝区域内的最低温度都叫预热温度。通常接头的拉伸试样和弯曲试样取的都是全截面，因此各焊道预热温度的最低温度，一般也都经过了拉伸和弯曲试验的验证。但对于双面焊试板，第一道焊缝的焊缝金属在背面清