压力容器产品焊接工艺评定审查

摘 要：本文介绍了压力容器产品焊接工艺评定中的几个易混淆概念，通过新老评定标准的对比，分析了工艺评定及其适用性审查中的一些常见问题，提出了一些解决办法和建议。

关键词：压力容器；焊接工艺评定；审查

中图分类号：TQ05 文献标识码：A

焊接工艺评定是指为使焊接接头的力学性能、弯曲性能或堆焊层的化学成分符合规定，对预焊接工艺规程进行验证性试验和结果评价的过程。为了确保焊接工艺的正确性，从本质上提高压力容器的安全性能，《压力容器监督检验规则》（TSG R7004-2013）、《固定式压力容器安全技术监察规程》、《移动式压力容器安全技术监察规程》、《压力容器》（GB150-2011）等标准和规定都对焊接工艺评定提出了较高要求。

焊接工艺评定的专业性、实践性很强，容易出现一些错误；现行的NB/T 47014-2011《承压设备焊接工艺评定》标准较之老标准变化较大，企业大量按老标准已评定合格的焊接工艺评定项目需根据其在现行标准下的适用性，进行修改、转化、补充或废止重做，工作量和难度都较大。本文结合笔者多年容器制造、检验实践经验，就焊接工艺评定的一些基本概念、冲击试验、弯曲试验、热处理保温时间、焊接线能量等一些易出错问题进行分析。

一、相关概念的正确理解

焊接接头与焊缝、预焊接工艺规程（pWPS）、焊接工艺评定报告（PQR）、焊接工艺规程（WPS）等相关概念的正确理解，是进行焊接工艺评定的基础。

1焊接接头与焊缝

焊接接头形式由被焊接两金属件的相互结构位置确定，常用的有对接接头、角接接头、搭接接头、T字接头。焊缝指焊件经焊接后所形成的结合部分，通常可分为对接焊缝、角焊缝、塞焊缝、槽焊缝、端接焊缝等。焊接接头形式与焊缝形式是两个不同的概念。如对接接头可能是对接焊缝连接，也可能是角焊缝连接；角接接头可能是角焊缝连接，也可能是对接焊缝连接或对接焊缝加角焊缝组合方式连接（如压力容器结构上常用的全焊透角接接头）。

焊接工艺评定的对象是焊缝而不是焊接接头。在NB/T 47014-2011《承压设备焊接工艺评定》标准中，将焊接工艺评定试件形式分为对接焊缝试件和角焊缝试件，没有对塞焊缝、槽焊缝、端接焊缝的焊接工艺评定作出规定。

2预焊接工艺规程（pWPS）、焊接工艺评定报告（PQR）、焊接工艺规程（WPS）和焊接作业指导书（WWI）

焊接工艺评定的过程为：根据金属材料的焊接性能，按照设计文件规定和制造工艺拟定预焊接工艺规程（pWPS）；接着施焊试件和制取试样，检测焊接接头是否符合规定的要求，并形成焊接工艺评定报告（PQR）对预焊接工艺规程进行评价；最后根据合格的焊接工艺评定报告，编制用于具体产品施焊的焊接工艺文件（WPS）。一个pWPS对应一个PQR；一个PQR可对应多个WPS（针对不同的具体产品）；也可能多个PQR对应一个WPS（如组合焊接形式）；并且pWPS、PQR、WPS工艺文件之间的参数也是不尽相同的。

如在WPS的基础上，加上与制造焊件有关的加工和操作细则性文件，则可称之为焊接作业指导书（WWI）。是否需要WWI，由容器的复杂程度和制造厂的具体情况决定（如也可采取WPS加容器制造过程工艺卡的形式来代替）。

二、焊接工艺评定适用性审查

随着压力容器焊接工艺评定标准从JB4708-1992到JB4708-2000、再到NB/T 47014的更替，材料分类、试样冲击试验温度、折弯角度、厚度覆盖范围等方面都有较大变化；许多原先评定合格的焊接工艺评定项目可能已经不适用，需要进行修改、转化、补充或废止重做。

1评定適用性审查步骤

进行焊接工艺评定审查时，先对照容器焊缝及坡口示意图（从设计图纸中看），查看焊缝编号图及每条焊缝的焊接工艺规程或焊接作业指导书；重点查看焊缝有无遗漏及焊接方法、母材金属、填充金属、预热、焊后热处理、焊接位置等是否对应适用；接着再审核焊接工艺评定对焊接工艺规程的覆盖性。如已有评定合格的焊接工艺评定项目无法适用此焊缝时，则需在容器施焊前对此焊缝进行焊接工艺评定。

2焊接工艺评定之间的适用性

板状对接焊缝试件评定合格的焊接工艺，适用于管状焊件的对接焊缝，反之亦可。对接焊缝试件评定合格的焊接工艺，也适用于焊件中的角焊缝，并且评定受压角焊缝焊接工艺时，必须采用对接焊缝评定。这是因为角焊缝试件评定时本身未经过力学测试，用于非受压（受力 ）焊缝尚可，不可用于受压焊缝。因此，考虑到焊接工艺评定的易操作性和适用性，一般都采用板状对接焊缝试件。

3新老标准母材的分类、分组变化情况

从JB4708-2000 《钢制压力容器焊接工艺评定》到NB/T 47014-2011《承压设备焊接工艺评定》 ，压力容器钢材种类有部分撤销和增加，同时材料的类别、组别划分有较大变化。如Q245R老标准中没有；低温钢16MnDR老标准类别号为Ⅵ，组别号为Ⅵ-2，而新标准类别号为Fe-1，组别号为Fe-1-2。我们应按新标准重新进行分类、转化，重新编制PQR和WPS、并重新确定焊接工艺评定的适用范围。

4新老标准的冲击试验要求变化

JB4708-2000 《钢制压力容器焊接工艺评定》标准规定，不同材料试样的冲击试验温度都为常温，冲击吸收功平均值合格指标都为27J；而在NB/T 47014-2011《承压设备焊接工艺评定》标准中，试样的冲击试验温度低于或等于钢材标准规定冲击试验温度，冲击吸收功平均值合格指标根据材料类别和抗拉强度下限值不同分别为20J到38J不同的数值。

在GB150-2011标准中，也有对低温容器试样冲击试验的相应要求。我们在对焊接工艺评定进行审查时，特别要注意评定报告中的冲击试验温度和冲击吸收功平均值是否满足现行NB/T 47014-2011《承压设备焊接工艺评定》标准的要求，如不符合，则需要补项冲击试样。

5新老标准的弯曲试验要求变化

对于弯曲试验的要求，标准JB4708-2000 和NB/T 47014-2011的要求基本相似，但我们在进行工艺评定审查时，还是发现存在弯曲角度不到180度的问题。经沟通与分析，得知这些是企业按照JB4708-1992标准评定的老工艺。该老标准根据焊缝的单面焊或双面焊情况，弯曲试验角度从50度到180度不等，并且弯心直径和支承辊之间距离都跟现行标准不符。如遇到该情况，必须按照现行工艺评定标准重新进行焊缝的焊接工艺评定。

6试件厚度、焊件厚度、焊缝熔敷金属厚度

评定合格试件适用于焊件母材厚度的有效范围最小值与是否规定进行冲击试验有关，并且NB/T47015-2011和JB4708-2000标准规定的数值有一定区别，在压力容器生产利用老焊接工艺评定和WPS时需特别注意。例如，已有焊接工艺评定试件厚度10mm，需做冲击试验，老标准适用于焊件母材厚度的有效范围最小值为7.5mm，即可焊接8mm钢板；现行标准适用于焊件母材厚度的有效范围最小值为10mm，遇到8mm钢板即需重新进行焊接工艺评定。

我们在判断焊接工艺评定的适用范围时，还需要考虑试件适用于焊件焊缝金属厚度的有效范围。例如，厚度10mm焊接工艺评定试件，钨极氩弧焊打底，焊缝熔敷金属厚度2mm；埋弧自动焊盖面，焊缝熔敷金属厚度8mm。虽然该评定适用于焊件母材厚度的有效范围最大值可为20mm， 但如果钨极氩弧焊焊缝熔敷金属厚度超过4mm，或者埋弧自动焊焊缝熔敷金属厚度超过16mm，都是不适用的。

7试件焊后热处理保温时间的适用性

当规定进行冲击试验时，焊后热处理的保温温度或保温时间范围改变后要重新进行焊接工艺评定。低于下转变温度进行焊后热处理时，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%。这就要求试件在做焊后热处理时，要充分考虑到容器在成形后可能需要进行恢复性能热处理等因素，应适当延长保温热处理保温时间。

8焊接工艺参数和焊接线能量

在进行资料审查时，发现很多单位的工艺评定报告、焊接工艺卡上都没有焊接线能量的项目和数值。很多人认为有了焊接电流、电压、速度等参数就可以了，殊不知，以上工艺参数在埋弧焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊等焊接方式中，只属于专用焊接工艺评定的次要因素，而焊接线能量才属于补加因素。焊接线能量的计算公式为：q = IU/V，其中焊接速度V的单位应为cm/s，而焊接工艺及平时所用焊接速度V的单位为cm/min，两个不同单位计算出的线能量数值大不相同，计算时一定要注意。

9焊接位置的适用范围

焊接工艺评定和焊接操作人员考试变更焊接位置后的要求不同。焊工变更焊接位置，如其仅具备横焊资格，但是实际工作中需进行仰焊，则还需要进行仰焊位置项目考试。但NB/T47014-2011 规定：只有采用焊条电弧焊、熔化极气体保护焊、钨极气体保护焊、等离子弧焊，从评定合格的焊接位置改变为向上立焊时焊接位置是补加因素，其余情况下，焊接位置都是次要因素，变更焊接位置不需要重新做焊接工艺评定。

结语

本文通过新、老焊接工艺评定標准的主要不同点分析，结合笔者的多年实践经验，归纳了焊接工艺评定过程中一些常见问题，给出了一些应对建议。希望通过此文，能对容器制造企业、检验机构在提高压力容器产品质量、提升安全性能上提供一定的参考和帮助。

参考文献

[1] GB/T 3375，焊接术语[S].

[2] TSG R7004-2013，压力容器监督检验规则[S].

[3] NB/T47014-2011，承压设备焊接工艺评定[S].

[4] TSG R0004-2009，固定式压力容器安全技术监察规程[S].

[5] GB150-2011，压力容器[S].