焊接工艺评定标准释义,压力容器焊接工艺评定标准

('1.前言SL36-2006《水工金属结构焊接通用技术条件》第4.5条明确规定：“焊接前应根据焊接方法、母材的焊接性、结构特点、使用要求、设计要求设备能力、施工环境拟定焊接工艺方案，并按GB/T19866-2005/ISO15607：2003《焊接工艺规程及评定的一般原则》新国标进行焊接工艺评定，…”。由于GB/T19866-2005等焊接工艺评定新国标是2006年颁布的（与IS0国际标准相同）且是由几个标准组成，采用时要进行选择。目前有些单位反映，采用新国标时有一定困难。因此，有必要对工艺评定新国标加以介绍，以利于正确采用。过去没有统一的焊接工艺评定国家标准，只是各部门有各自不完全相同的焊接工艺评定标准，或产品规范中也有相应的焊接工艺评定的具体规定，这使企业在从事相同的焊接工作时，有时要进行重复的工作（从焊接技术方面分析，这种重复是没有必要的）。预计今后除少数产品有特殊要求外，多数情况会逐渐地统一于国家标准。新国标与国际标准接轨，与ISO标准是等同的，所以在涉外的焊接工作中与国外工程将有共同的标准或容易被认可的标准。这对企业也是有利的。新国标中有些表达方式与我们过去的习惯可能有些不同，所以有人可能感到困难，下面介绍中力争予以说明。本文不对焊接工艺评定新国标进行系统介绍，以避免重复。这里只对一些要点和容易产生争议之处加以说明或解释。2.GB/T19866-2005/ISO15607-2003《焊接工艺规程及评定的一般原则》（1）关于术语①焊接工艺预规程（pWPS）：这是一个新术语，其定义是“待评定的焊接工艺规程（WPS）”。过去有不同的称谓，例如“焊接工艺方案”、“初步的焊接工艺”等，但“焊接工艺预规程”的称谓更准确，不会与其它含义混淆，也有利于在用词上与国际标准统一。②缺欠（imperfection）：该术语的定义为“在焊接接头中因焊接产生的金属不连续、不致密或连接不良的现象，诸如裂纹、未焊透、气孔、夹渣等”。③为何此含义过去用的术语为“缺陷”，而现在又改为“缺欠”了？“缺陷”这一术语还是存在的，例如:GB/T6417.1-2005/ISO6520-1:1998《金属熔化焊接头缺欠分类和说明》中“焊接缺陷（weldingdefect）”定义为“超过规定值的缺欠”。而在GB/T19000-2000《质量管理体系基础和术语》以及相应的ISO标准中，缺陷（defect）的定义为“未满足与预期或规定用途有关的要求”，并在其注1中强调：“区分缺陷与不合格的概念是重要的，这是因为其中有法律内涵，特别是与产品责任问题有关。因此，术语缺陷应慎用”。所以在近年的中国和ISO的焊接标准中多用“缺欠（imperfection）”这一术语。（2）焊接生产之前是否都要进行工艺评定？是的，对于产品制造和安装，在正式焊接工作开始之前都应该进行焊接工艺评定，即是要评估焊接工艺是否符合要求。若符合要求，应提出焊接工艺评定报告，制造商在焊接工艺评定报告的基础上编制焊接工艺规程（WPS），并按此进行焊接生产。若不符合要求，应修改工艺评定预规程（pWPS）重新进行评定。（3）按新国标的规定，焊接工艺评定有几种评定方法？新国标规定，共有五种评定方法，即：焊接工艺评定试验（GB/T19869.1“钢镍及镍合金焊接工艺评定试验”）、焊接材料试验（GB/T19868.1“基于试验焊接材料的工艺评定”）、焊接经验（GB/T19868.2“基于焊接经验的工艺评定”）、标准焊接规程（GB/T19868.3“基于标准焊接规程的工艺评定”）和预生产焊接试验（GB/T19868.4“基于预生产焊接试验的工艺评定”）等五种评定方法。进行工艺评定时，根据产品或工程需要及制造商（承包商）的实际，由制造或安装单位选择其中的一种评定方法（注1）进行焊接工艺评定。注1：这里需要说明一点，在产品要求按19869.1进行标准式样的工艺评定试验时，若同时也存在特殊焊接接头，可按如下原则处理：当按GB/T19868.4标准进行预生产焊接试验工艺评定的试验内容能覆盖标准试样的试验内容时，则不需重复做标准式样的试验；否则，预生产焊接试验应作为标准试样焊接试验的补充。（4）上述五种工艺评定方法目前在我国是否都适用？就我国现有的客观实际状况而言，除了“标准焊接规程的评定”之外，其余四种评定方法均可使用。采用标准焊接规程的评定需要有“标准焊接规程”，我国目前尚未颁布相应的标准焊接规程。（5）最常用的方法是哪种评定方法？对制造和安装单位而言，最常用的主要是两种评定方法：①“焊接工艺评定试验”的评定方法、②“焊接经验”的评定方法。前者是制备标准试件进行工艺评定试验，是应用比较普遍的评定方法，也是过去我们最常用的评定方法。其制备的试件不考虑实际产品的接头形状、接头的拘束度和可达性等情况，只使用标准试件。后者是不需要进行试验，但限于过去用过的焊接工艺（在类别、接头、焊接方法和材料等方面要相似）并应提供证明性文件（详见GB/T19868.2-2005/ISO15611：2003《基于焊接经验的工艺评定》），证明性文件也可以包括此前按其它标准做过的焊接工艺评定报告。虽然不用再做工艺评定试验，但也应编制pWPS,并按所提供的证明性文件由考官或考试机构进行评定并签署姓名（或机构名）和日期。上述两种评定方法，究竟采用哪一种，一般情况下可由制造商或安装承包商根据实际情况确定。但制造、安装的合同文件有明确规定时应按合同文件执行。（6）什么情况采用基于预生产焊接试验的评定方法？该评定方法原则上可以经常使用，它适用于批量生产，但要求在生产条件下制作试件，即其试件的制备要考虑实际产品的接头形式、接头的拘束度和可达性等（详见GB/T19868.4-2005/ISO15613:2004《基于预生产焊接试验的工艺评定》）。过去我国对预生产焊接试验未明确列入焊接工艺评定方法，只是有些制造、安装合同文件有要求时，或感到其焊接有困难且无把握时才做预生产焊接试验（过去常称为见证件试验）。（7）什么情况采用基于试验焊接材料的评定方法？该评定方法是以焊接材料制造商经过对焊接材料进行的试验，所发布的有关文献为基础进行焊接工艺评定的方法。该评定方法适用母材的范围比较窄，只适用于焊接不会明显降低热影响区性能的那些母材。例如对钢材而言，该评定方法只适用于屈服极限≤275N/㎜2的钢以及Cr≤19的奥氏体不锈钢；且不适用于不同类组材料之间的接头。（9）在过去的焊接工作中，如果以前按其它工艺评定标准做过焊接工艺评定的，若各种条件不变时，经原批准人审查批准后可不再重新进行工艺评定试验，新国标是否也允许这样做？回答此问题要区分两种情况：①以前的工艺评定试验是按其它工艺评定标准做的：以前做过工艺评定试验（评定合格）并经焊接实践证实的，当条件都无变化时，仍然不需重新进行工艺评定试验。这时，可按GB/T19868.2-2005/ISO15611：2003《基于焊接经验的工艺评定》的规定处理。做过的工艺评定报告，也应作为证明性文件。②按新国标做过工艺评定试验的：此前已按GB/T19869.1-2005《钢镍及镍合金的焊接工艺评定试验》做过工艺评定的，现在要进行完全相同的焊接工作时，可按GB/T19869.1标准的第8条“认可范围”中的8.2款规定执行，即：“制造商按本标准通过焊接工艺评定试验评定合格的pWPS，适合于该制造商相同技术和质量控制条件下的车间（或现场）焊接。”这意味着，不需要重复编制pWPS和重新履行批准手续。“相同的技术和质量控制条件意味着制造商对所有焊接的实施责任。”即是在全部焊接工作中，要在相同的技术和质量控制条件下完全可靠地执行已经评定合格的pWPS（或已形成的WPS）。3.GB/T19869.1-2005《钢、镍及镍合金的焊接工艺评定试验》（1）有关“表1试件的试验和检验”：①试验种类中，横向拉伸、横向弯曲的“横向”是否与钢板的压延方向有关？表1中的“横向”与钢板压延方向无关。这里的横向拉伸（弯曲）是指其试样长度方向与试件焊缝轴线相垂直。②硬度试验：表1中规定为“按要求进行”，是否应理解为在产品合同文件中未专门提及的就不需要做？这样理解不对，这里说的“按要求进行”不是指按产品合同文件的要求，而是指本标准中的要求。本标准的表1备注e对此有明确规定，即不要求做硬度试验的母材是：“1.1组”（屈服强度Reh≤275N/㎜2的钢）、“8组”（Cr≤19、Cr≥19的奥氏体不锈钢以及4.0＜Mn≤12的奥氏体不锈钢）和“41～48组”(镍及镍合金)等，其它材料都要求做硬度试验。③冲击试验：1）表1中规定每个试件上要做2组，为何在《图5板状对接接头试样的位置》的注中又写：“4——该部位：有要求时，冲击和附加试样”？到底是必须做还是有要求时再做？什么是“有要求时”？对此，应按表1备注d的说明执行，即：a.对于厚度＞12㎜的母材，当母材的标准有规定的冲击性能时，都应该做冲击试验（多数情况属于此类），冲击试验要做两组，一组为焊缝金属，一组为热影响区当母材的标准无冲击性能规定时，就不用做。b.对于厚度≤12㎜的母材，只有应用标准（是产品标准而不是母材标准）或合同文件、图样有明确要求时才要做，否则不用做。2）表1备注d中还有一项规定，即：“冲击试验温度应由制造商根据实际应用或应用标准选择，…”，但应注意，如果合同文件、图样对所用母材有试验温度规定时，要按合同文件、图样等的规定执行。（2）有关“7.4.3弯曲试验”：①本款中有一规定：“对于板子的异种钢或异种成分对接接头，可以采用一个纵向背弯试验或一个纵向正弯试样代替四个横向弯曲试验”。试问做试验时纵向背弯和纵向正弯是否可以任选一种？这里印刷有误，不应该任选一种。应该是可以采用一个纵向背弯和一个纵向面弯（共两个纵向弯曲试验）代替四个横向弯曲试验。②本款中有一规定：“弯头（或内辊）直径应为试样厚度的四倍，延伸率大于（或等于）20%的母材，弯曲角度为180°”，而对延伸率低于20%的母材，规定了弯头直径增大的计算公式，但未提及弯曲角度，是否弯曲角度也应该是180°？延伸率低于20%的母材所焊成的试件，其试样弯曲试验的弯曲角度也应该是180°，只是弯头（或内辊）直径应按所给公式计算（增大）。计算时应注意，公式中的“A”是母材标准规定的最低延伸率，而不是母材拉伸试验所得到的实际延伸率。（3）有关“7.4.4低倍金相检验”：进行焊接工艺评定试验时，无论是本单位进行力学性能试验或委托第三方进行力学性能试验，对于所提供的低倍金相检验结果（照片）应如何判断其是否符合要求？低倍金相检验时应符合本款的要求，应注意腐蚀的效果，照片应能清晰地显示出熔合线、热影响区、各层焊道和未受到影响的母材。例如图1，能基本符合上述要求，而图2则达不到上述要求。（4）有关“7.4.5冲击试验”：①本款中有一条规定，即厚度大于50㎜时应取两组附加试样，但其取样位置的具体规定应如何理解？厚度＞50㎜时，除在母材表面2㎜（最大）以下，截取2组冲击试样外，还应取2组附加试样。其取样位置：在试板厚度的中间部位或焊缝根部取两组附加试样，一组取自焊缝，一组取自热影响区。②国标正文中只说在母材表面2㎜以下截取冲击试样，而未规定最大2㎜，为何上面①中规定2㎜（最大）？因为本GB/T19869.1-2005标准与ISO15614-1：2004标准是等同的，而在ISO标准中规定了最大2㎜。（5）有关“8.3.1.1钢”：①表3中的“1-1”、“8-2”等的含义是什么？“1-1”表示：同类母材（均为1类）焊接的试件（母材的类组划分见标准附录B的表B1）。“8-2”表示：异种材质的试件，即一块试板为8类钢材，另一块为2类钢材，两种钢材焊成的试件。同理，例如在第8.3.1.3款“钢和镍(或镍合金)的异种材料接头”的表4中的“41～48-2”就表示：类别为41至48中任一种镍（或镍合金）试板与2类钢试板焊接的试件。（6）有关“8.3.1.3钢和镍（或镍合金）的异种接头”：为何表4的第二行的试件材料类组为42-42，而认可的范围却是41c-42？这里印刷有误，认可范围应为“42c-42”。（7）有关“8.3.2.2对接接头、T型接头、支接管及角焊缝的认可范围”：①表5中的备注a应如何理解？表5中的备注a只是对试件厚度t（焊缝熔敷厚度）为3㎜＜t≤12㎜的冲击试验而言的。当母材规定有冲击值要求时，（由于考虑试样尺寸等原因）可以不做焊接接头的冲击试验即认可，但这时认可范围的上限只能为12㎜。如果≤12㎜的试板按产品标准或合同文件的要求进行了冲击试验，当试验结果合格后其认可范围按表5的规定，即：单焊道为0.5t(最小为3㎜)～1.3t；多焊道为3㎜～2t。②注意事项：一般情况下，各种接头的认可范围应符合表5及表6的规定。但应注意在产品标准（规范）中有特殊规定时，应按产品规范的规定执行。例如当压力钢管制造、安装执行DL5017-93规范时，该规范对高强钢（指钢的抗拉强度≥600N/㎜2）的规定是：当8㎜≤δ≤130㎜时（δ为试件厚度），其认可的下限为0.75δ,上限为1.0δ，这与GB/T19869.1表5中的规定就有所不同，这时应执行DL-5017-93规范的上述规定，而不执行GB/T19869.1的表5的认可范围的规定。（8）有关“8.4.2焊接位置”:①板和管子试件是否取任一焊接位置进行焊接都适用于所有焊接位置的评定？对于板或管子试件，在既无冲击要求也无硬度要求时取任一焊接位置进行焊接，一般说都适用于所有焊接位置的评定。但是PG（立向下焊）和J–L045（45°倾斜向下焊）两种焊接位置不适用，需要单独评定。②有冲击要求时，应取什么焊接位置进行焊接？为了用一次试验评定所有焊接位置，应取热输入最高的焊接位置进行焊接，通常PF（立焊）位置焊接热输入最大。而对于水平固定的管子试件，冲击试样也应取自立焊部位。③有硬度要求时，应取什么位置进行焊接？有硬度要求时，应取热输入最小的焊接位置，通常PC（横焊）位置焊接热输入最小。而对于水平固定的管子试件，硬度试样应取自仰焊部位。④既有冲击要求又有硬度要求时，应取什么位置进行焊接？既有冲击要求又有硬度要求时，用一个试件在一个焊接位置进行焊接来评定所有焊接位置已经不够了，这时应有两个焊接位置焊接的试件（规定在单一位置做评定者除外）。两个试件的外观检验和无损探伤的要求应该相同，冲击和硬度试样以外的其它破坏性试验的试样可以取自任一试件，另一试件可以是较短的试件，只用于冲击或硬度试验。（9）有关“8.4.5焊接材料、牌号（制造商和商标）”：本条涉及的焊接工艺方法代号说明（摘自GB/T5185-2005/ISO4063：1998《焊接及相关工艺方法代号》）：111—焊条电弧焊；114—自保护药芯焊丝电弧焊；12—埋弧焊；136—非惰性气体保护焊的药芯焊丝电弧焊；137—惰性气体保护的药芯焊丝电弧焊。（10）有关“8.5.1埋弧焊”：本条涉及的焊接工艺方法代号说明：121—单丝埋弧焊；122—带极埋弧焊；123—多丝埋弧焊；124—添加金属粉末的埋弧焊；125—药芯焊丝埋弧焊。（11）有关“8.5.2熔化极气体保护焊”：本条涉及的焊接工艺方法代号说明：131—熔化极惰性气体保护电弧焊（MIG）；135—熔化极非惰性气体保护电弧焊（MAG）；136—非惰性气体保护的药芯焊丝电弧焊：137—惰性气体保护的药芯焊丝电弧焊。4.GB/T19868.2-2005/ISO15622:2003《基于焊接经验的工艺评定》（1）本工艺评定方法的主要特点是什么？本工艺评定方法的最大特点是不须通过标准试样的试验来进行评定，而是根据过去的焊接经验进行评定，可以减轻制造、施工单位的负担。（2）是否还要编制焊接工艺预规程（pWPS）？是的，还应按GB/T19867.1的要求编制pWPS。在pWPS中应规定所有参数的范围。评定合格后形成焊接工艺规程（WPS）。（3）评定的主要内容是什么？要根据现有焊接经验的文件，对pWPS进行评定。在评定时应注意，现编制的pWPS，确与焊接经验的文件是相符的。（4）需提供的焊接经验文件应包括哪些？焊接经验需通过文件化的试验（检验）数据和焊接生产报告（或产品正常服役的报告）等得到证实。具体应包括：a.所有条件下的焊接产品试验的主要性能（如无损检测、破坏性试验、泄漏或压力试验）或此前按其它工艺评定标准进行的情况相同的焊接工艺评定报告。但应注意，这些文件应该是五年内的文件。b.五年内焊缝服役良好的使用报告（也可以是用户反馈意见）或者是五年内至少一年的焊接生产报告（也可以是用户的产品验收资料）。（5）有关认可范围：按照本标准部分评定焊接工艺的认可范围应与GB/T19869.1一致。但有一点需要注意，如果待评定的焊接工艺是抗拉强度≥600N/㎜2控轧钢的焊接工艺，则提供的焊接经验文件也必须是同一钢厂生产的控轧钢的焊接经验，且其钢板最大厚度不低于待评定的钢板最大厚度，因为目前国内不同钢厂的控轧钢产品对焊接工艺的要求尚不完全相同。5.GB/T19868.4-2005/ISO15613:2004《基于预生产焊接试验的工艺评定》（1）有关“1范围”：①本评定方法的使用范围是什么？基于预生产焊接试验的工艺评定，适用于金属材料的熔化焊和电阻焊。在实际应用时，具体的适用范围可按相关的标准、规程的规定。在水利水电系统的焊接工作中，它不是常用的工艺评定方法。通常在下列情况下使用：①当合同文件有规定时使用。②当产品的具体结构比较特殊或焊接比较困难的场合下使用，例如结构形状（含断面的变化）复杂、拘束度很大、焊接可达性差等等。（2）有关“6试件的焊接”：“采用实际构件时，应使用实际生产中的夹具和固定装置”的准确含义是什么？其含义是：当预生产焊接试验采用辅助装置时，应使用实际生产中的夹具和固定装置。（3）有关“7.1熔化焊”：①本工艺评定方法应做哪些试验?首先应明确，应尽可能完全按GB/T19869.1-2005《钢及镍合金的焊接工艺评定试验》规定的试验项目进行试验。只是由于结构（试件）等原因，不能完全按GB/T19869.1规定的试验项目进行试验时，才如本标准部分所述：“一般应做下列试验：a）外观检查（100%）；b）表面裂纹检测（对于非磁性材料仅做渗透检验）；c）硬度试验（抗拉强度Rm＜420N/㎜2或屈服强度Re＜275N/㎜2的铁素体钢、奥氏体不锈钢、非热处理铝合金除外）；d）低倍金相检验（具体数量视结构形状而定）”。（4）有关“8认可范围”：对“8.1概述”的内容应如何理解？本条的内容有三层含义：①焊接接头的认可：按照本部分评定的焊接工艺只适用于该预生产焊接试验所使用的焊接接头种类（形式）。②焊接接头以外的认可项目，例如：母材、焊材、焊接方法、焊接电参数、预热、后热等等的认可范围，均应符合GB/T19869.1标准的“8认可范围”的各项规定。此外，厚度的认可范围还适用于接头的每个构件和焊缝厚度。③电阻焊时，认可范围仅限于试验过的预生产试件。6.GB/T19868.1《基于试验焊接材料的工艺评定》（1）有关“1范围”：①“本部分规定了基于试验焊接材料的工艺评定要求”一句应如何理解？本句的含义有两层含义：a.这里所说的“试验焊接材料”，是指由焊接材料制造商进行过试验的焊接材料；由焊材制造商正式提供其合格的试验结果（诸如焊材制造商颁布的文献）。b.本标准规定了基于焊材制造商提供的上述文件，进行工艺评定的要求。②在适用范围中还有一条重要的规定，即：“本部分规定的工艺评定方法仅限于热影响区组织和性能无显著恶化的那些母材。（2）有关焊接工艺预规程（pWPS）：按本评定方法进行评定时，应以GB/T19867.1（或相关标准）规定的焊接工艺预规程为基础。焊接工艺预规程应规定焊接参数范围。这里所说的“相关标准”，主要是指试验焊接材料的有关标准。（3）有关“5焊接工艺的评定”：评定的主要内容应包括：①“应用的母材技术条件”——即是要评定焊材制造商的文献所规定的母材是否与待评定工艺中所用母材为同一类组的母材以及所用母材是否在本标准表2规定的范围内。②“试验焊接材料制造商规定的焊接条件”——即是要评定待评定工艺的焊接条件与试验焊接材料制造商规定的焊接条件是否一致。③“符合标准规定的pWPS及其适用性”——以电弧焊为例，即是评定pWPS是否符合GB/T19867.1《电弧焊焊接工艺规程》的有关规定以及pWPS是否适用于待评定的工艺。（4）有关“6.2与焊接接头有关的内容”：①母材：本标准适用的母材范围比较窄。对钢而言，只适用于1.1类组（屈服极限≤275N/㎜2的钢）和8.1类组（Cr≤19的奥氏体不锈钢）；对铝和铝合金而言，只适用于21类组（杂质或合金含量≤1%的纯铝）、22.1类组（铝镁合金）及22.2类组（Mg≤1.5%的铝镁合金）。注：此处22.1是铝镁合金，而22.2是限定镁成分的铝镁合金，可能印刷有误，待查。另外，对母材的厚度也有限定，本工艺评定方法适用的母材厚度范围是3㎜～40㎜。对于管子焊接，也只适用于外经＞25㎜的管子。（5）有关“6.3焊接方法通则”：本标准对焊接位置、焊接电流和极性等也都有限定，即要符合焊材制造商文献的规定。特别应注意焊接材料，其认可仅限于所选的焊接材料制造商，而且焊接材料的商标牌号都要一致。（6）有关“6.4对各种焊接方法的特殊要求”：本条中的焊接方法代号的含义是：131——熔化极惰性气体保护电弧焊（MIG）；135——熔化极非惰性气体保护电弧焊（MAG）；136——非惰性气体保护的药芯焊丝电弧焊；137——惰性气体保护的药芯焊丝电弧焊；141——钨极惰性气体保护电弧焊（MIG）；15——等离子弧焊。7.结语新颁布实施的焊接工艺评定系列国家标准，提供了多种评定的方法。这些工艺评定方法的应用，既符合目前国际上统一的焊接质量保证原则，也可以很好地满足我国的焊接生产的实际应用需求。该系列标准的实施有助于推进我国焊接标准与国际标准的整体接轨，其实用价值不可估量。（完）作者简介：朱国纲、张亚军（水利部水工金属结构质量检验测试中心）审阅：朴东光（全国焊接标准化技术委员会秘书长）',)