材料成型工程綜合試驗(yàn)課件

《材料成型工程綜合試驗(yàn)》

第三章焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)

第一節(jié)焊接工藝評(píng)定的概念及其目的一、焊接工藝評(píng)定的概念根據(jù)JB4708-2000《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定》：定義：為驗(yàn)證所擬訂的焊件的焊接工藝的正確性而進(jìn)行的試驗(yàn)過程及對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)，稱為焊接工藝評(píng)定。二、焊接工藝評(píng)定的目的1、驗(yàn)證施焊單位擬訂的焊接工藝是否正確。2、評(píng)價(jià)施工單位能否焊出符合有關(guān)要求的焊接接頭。待評(píng)的焊接工藝由施工單位擬訂。試件要由施工本單位技能熟練的焊接人員施焊。試件要利用施工本單位的焊接設(shè)備施焊。三、焊接工藝評(píng)定的依據(jù)主要依據(jù)是有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)舉例：美國(guó)ASME《鍋爐壓力容器規(guī)范》中的第Ⅸ卷“焊接及釬焊評(píng)定”；日本JISB8285-1993《壓力容器焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)》；英國(guó)BS4870《焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)》；德國(guó)勞埃德船建法規(guī)中關(guān)于船體結(jié)構(gòu)焊接工藝評(píng)定的規(guī)定等。我國(guó)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)舉例：JB4708-2000《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定》；JB4420-1989《鍋爐焊接工藝評(píng)定》；JB/T6963-1993《鋼制件熔化焊工藝評(píng)定》；JB/T6315-1992《汽輪機(jī)焊接工藝評(píng)定》等。第二節(jié)焊接工藝評(píng)定的規(guī)則

制定焊接工藝評(píng)定規(guī)則的目的：防止漏評(píng)；盡量減少不必要的評(píng)定。以鋼制壓力容器為例，在標(biāo)準(zhǔn)中作了以下規(guī)定：

一、對(duì)須評(píng)焊縫的規(guī)定

鋼制壓力容器中有五種焊縫必須評(píng)定：

1、受壓元件焊縫；受壓元件包括：封頭（或端蓋）、筒體、人孔蓋、人孔法蘭、人孔接管、開孔補(bǔ)強(qiáng)圈、球罐的球殼板等。2、與受壓元件相焊的焊縫；3、熔入永久焊縫內(nèi)的定位焊縫4、受壓元件母材表面的堆焊、補(bǔ)焊；5、上述焊縫的返修焊縫。

二、對(duì)母材之間替代關(guān)系的規(guī)定

按照化學(xué)成分、力學(xué)性能和焊接性能的相近程度進(jìn)行分類分組，比較相近的歸為一類，更為相近的歸為一組。

表3-1鋼號(hào)分類組表類別號(hào)組別號(hào)鋼號(hào)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)II-1Q235-A·FGB/T912,GB/T3274Q235-AGB/T912,GB/T3274Q235-BGB/T912,GB/T3274Q235-CGB/T912,GB/T327410GB3087,GB6479,GB/T8163,GB994820GB3087,GB/T8163,GB9948,JB472620GGB5310,GB647920gGB71320RGB6654`類別號(hào)組別號(hào)鋼號(hào)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)IIII-116MnGB6479,JB472616MnRGB6654II-215MnNbRGB665415MnVRGB665420MnMoJB472610MoWVNbGB6479IIIIII-113MnNiMoNbRGB665418MnMoNbRGB665420MnMoNbJB4726III-207MnCrMoVRGB150IVIV-112CrMoGB6479,GB994812CrMoGGB531015CrMoGB6479,GB9948,JB472615CrMoRGB665415CrMoGGB531014Cr1MoJB4726

類別號(hào)組別號(hào)鋼號(hào)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)IVIV-114Cr1MoRGB15012Cr1MoVJB472612Cr1MoVGGB5310IV-212Cr2MoGB647912Cr2Mo1JB472612Cr2Mo1RGB15012Cr2MoGGB5310VV-11Cr5MoGB6479,JB4726VIVI-109MnDGB15009MnNiDJB472709MnNiDRGB3531VI-216MnDJB472716MnDRGB353115MnNiDRGB3531

1、組別評(píng)定規(guī)則在同類同組的母材中，只要其中一種評(píng)定合格，該工藝適用于同組別號(hào)的其它母材。在同類別號(hào)中、高組別號(hào)母材的評(píng)定適用于該組別號(hào)母材與低組別號(hào)母材所組成的焊接接頭。組別號(hào)為VI-2母材的評(píng)定適用于組別號(hào)為II-1的母材。2、類別評(píng)定規(guī)則類別號(hào)為II（或組別號(hào)為VI-1、VI-2）的同鋼號(hào)母材的評(píng)定適用于該類別號(hào)（或該組別號(hào)）母材與類別號(hào)為I的母材所組成的焊接接頭。三、對(duì)對(duì)試件件厚度度有效效適用用范圍圍的規(guī)規(guī)定1.試件母母材為為IV-2組和和σb下限植植大于于540MPa級(jí)的低低合金金鋼，，按表表3-2和表3-3中的規(guī)規(guī)定。。表3-2試件厚厚度適適用于于焊件件厚度度有效效范圍圍試件母材厚度T適用于焊件母材厚度的有效范圍最小值最大值T＜1.5T2T1.5≤T＜81.52T，且不大于12T≥80.75T1.5T試件焊縫金屬厚度t適用于焊件焊縫金屬厚度的有效范圍最小值最大值t＜1.5不限2t1.5≤t＜8不限2t，且不大于12t≥8不限1.5t注：t指同一種焊接方法（或焊接工藝）在試件上所熔敷的焊縫金屬厚度。表3－3試件焊焊縫厚厚度適適用于于焊件件焊縫縫厚度度的有有效范范圍2.其它母母材，，按表表3-4、3-5的規(guī)定定表3-4試件厚厚度適適用于于焊件件厚度度的有有效范范圍（（橫彎彎）表3-5試件厚厚度試試用于于焊件件厚度度的有有效范范圍(縱彎））試件母材厚度T適用于焊件母材厚度的有效范圍適用于焊件焊縫金屬厚度的有效范圍最小值最大值最小值最大值T＜1.5T2T不限2t1.5≤T＜101.52T不限2t10＜T＜3852T不限2t≥385200*不限2t（t＜20）≥385200*不限200*（t≥20）*限用于焊條電弧焊、埋弧焊、鎢極氣體保護(hù)焊、熔化極氣體保護(hù)焊的多道焊。試件母材厚度T適用于焊件母材厚度的有效范圍適用于焊件焊縫金屬厚度的有效范圍最小值最大值最小值最大值＜1.5T2T不限2t1.5≤T≤101.52T不限2t＞1052T不限2t四、對(duì)對(duì)焊接接工藝藝因素素的分分類及及分析析1、焊接接工藝藝因素素的分分類（1）重要要因素素：影影響焊焊接接接頭抗抗拉強(qiáng)強(qiáng)度和和彎曲曲性能能的焊焊接工工藝因因素，，例如如，焊焊接方方法、、焊接接材料料等。。（2）補(bǔ)加加因素素：影影響焊焊接接接頭沖沖擊韌韌度的的焊接接工藝藝因素素，如如熱輸輸入，，電流流種類類等。。（3）次要要因素素：對(duì)對(duì)要求求測(cè)定定的力力學(xué)性性能無無明顯顯影響響的焊焊接工工藝因因素，，如坡坡口形形式、、坡坡口根根部間間隙等等。2、對(duì)各各種工工藝因因素的的分析析（1）焊接接方法法改變焊焊接方方法需需重新新評(píng)定定；當(dāng)同一一條焊焊縫使使用兩兩種或或兩種種以上上焊接接方法法（或或焊接接工藝藝）時(shí)時(shí)，可可采用用組合合評(píng)定定和分分別評(píng)評(píng)定兩兩種方方法。例如，，有一一焊件件、材材質(zhì)為為16MnR，焊接接接頭頭有沖沖擊韌韌度要要求，，用三三種焊焊接方方法焊焊成，，如何何評(píng)定定？第一種種方法法：組組合評(píng)評(píng)定法法表3-6適用于于焊件件厚度度的有有效范范圍母材焊縫金屬最小值最大值最小值最大值埋弧焊1540不限20焊條電弧焊1540不限12氬弧焊1540不限8第二種種方法法：分分別評(píng)評(píng)定法法見下圖圖：表3-7適用于于焊件件厚度度的有有效范范圍母材焊縫金屬最小值最大值最小值最大值埋弧焊1540不限40焊條電弧焊1540不限20氬弧焊1540不限10（2）焊縫縫形式式焊接接接頭形形式包包括：：對(duì)接接接頭頭、T形接頭、、十字接接頭、搭搭接接頭頭、角接接接頭、、鎖底接接頭、端端接接頭頭等。焊縫形式式有：對(duì)對(duì)接焊縫縫、角焊焊縫、端端接焊縫縫等。對(duì)接接頭頭T形接頭角角接接接頭鎖鎖底接接頭角角接接接頭T形接頭搭搭接接接頭對(duì)對(duì)接接接頭對(duì)接焊縫縫對(duì)對(duì)接接焊縫對(duì)對(duì)接焊焊縫對(duì)對(duì)接焊焊縫角角焊縫縫角角焊縫角角焊焊縫角角焊縫由于任何何接頭都都是由焊焊縫連接接而成，，同一種種焊縫可可以連接接不同的的接頭,因此，焊焊接工藝藝評(píng)定時(shí)時(shí)考察的的對(duì)象是是“焊縫縫”，而而不是焊焊接接頭頭。規(guī)定：對(duì)接焊縫縫的試件件評(píng)定合合格的工工藝亦適適用于焊焊件角焊焊縫；板材對(duì)接接焊縫試試件評(píng)定定合格的的工藝亦亦適用于于管材的的對(duì)接焊焊縫，反反之亦可可。管與板角角焊縫評(píng)評(píng)定合格格的工藝藝亦適用用于板材材的角焊焊縫，反反之亦可可。坡口形式式、坡口口根部間間隙等一一般為次次要因素素。板材對(duì)接接焊縫試試件管管材對(duì)對(duì)接焊縫縫試件板板材角焊焊縫試件件管與板板角焊縫縫試件上圖為對(duì)對(duì)接焊縫縫試件上上圖為為角焊縫縫試件（3）填充材材料包括：焊焊條、焊焊絲、焊焊劑和附附加的填填充金屬屬等。均均是重要要因素。（4）焊接位位置包括：平平焊、橫橫焊、立立焊、仰仰焊等，，通常情情況下都都是次要要因素。。只有將將位置改改變?yōu)橄蛳蛏狭⒑负笗r(shí)，為為補(bǔ)加因因素。（5）預(yù)熱包括：預(yù)預(yù)熱和不不預(yù)熱.由預(yù)熱改改變?yōu)椴徊活A(yù)熱，，或預(yù)熱熱溫度降降低50攝氏度以以上時(shí)，，需要重重新評(píng)定定。（6）氣體包括：可可燃?xì)怏w體（例如如乙炔、、丙烷等等）和保保護(hù)氣體體（例如如CO2，氬氣等等）均為為重要因因素。（7）焊后熱熱處理包括：不不進(jìn)行熱熱處理和和焊后進(jìn)進(jìn)行熱處處理（例例如正火火、高溫溫回火、、固溶處處理等）），改變變熱處理理方式或或改為不不進(jìn)行熱熱處理，，均需要要重新評(píng)評(píng)定。（8）電特性性包括：熱熱輸入、、電源種種類、極極性、鎢鎢極種類類或直徑徑等。熱熱輸入E=36UgIg/V（J/CM）熱輸入、、電源種種類和極極性能影影響焊接接接頭的的韌性，，因因此是是補(bǔ)加因因素；鎢極種類類或直徑徑為次要要因素素。（9）技術(shù)措措施包括：焊焊絲擺動(dòng)動(dòng)幅度，，多道焊焊與單道道焊，焊焊接方向向，層間間清理方方法等，，一般多多為補(bǔ)加加因素或或次要因因素。第三節(jié)焊焊接工藝藝評(píng)定的的一般程程序一、、編編制制焊焊接接工工藝藝指指導(dǎo)導(dǎo)書書焊接接工工藝藝指指導(dǎo)導(dǎo)書書是是焊焊接接工工藝藝評(píng)評(píng)定定的的原原始始依依據(jù)據(jù)和和評(píng)評(píng)定定對(duì)對(duì)象象，，應(yīng)應(yīng)將將待待評(píng)評(píng)定定的的焊焊接接工工藝藝內(nèi)內(nèi)容容全全部部反反映映出出來來。。包括括：：焊焊接接接接頭頭自自然然情情況況，，母母材材種種類類、、焊焊接接方方法法、、焊焊接接材材料料、、焊焊接接電電流流、、焊焊接接電電壓壓、、焊焊接接速速度度、、預(yù)預(yù)熱熱溫溫度度等等。。焊接接工工藝藝指指導(dǎo)導(dǎo)書書通通常常采采用用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)中中推推薦薦的的格格式式，，也也可可以以自自己己設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)格格式式。表3-8焊接接工工藝藝指指導(dǎo)導(dǎo)書書單位名稱____________________焊接工藝指導(dǎo)書編號(hào)______日期______焊接工藝評(píng)定報(bào)告編號(hào)___________焊接方法_________機(jī)械化程度（手工、半自動(dòng)、自動(dòng)）____________焊接接頭：簡(jiǎn)圖：（接頭形式、坡口形式與尺寸、焊層、焊道布制及順序）坡口形式：________________________襯墊（材料及規(guī)格）________________其他______________________________母材：類別號(hào)_________組別號(hào)____________與類別號(hào)_____________組別號(hào)________________相焊及標(biāo)準(zhǔn)號(hào)___________鋼號(hào)____________與標(biāo)準(zhǔn)號(hào)_____________鋼號(hào)________________相焊厚度范圍：母材：對(duì)接焊縫______________________角焊縫___________________管子直徑、壁厚范圍：對(duì)接焊縫________________________角焊縫__________________________焊縫金屬厚度范圍：對(duì)接焊縫_____________________角焊縫__________________________其他_________________________________________________________________________焊接材料：焊材類型焊材標(biāo)準(zhǔn)填充金屬尺寸焊材型號(hào)焊材牌號(hào)（鋼號(hào)）其他耐蝕堆焊金屬化學(xué)成分（％）CSiMnPSCrNiMoVTiNb其他：焊接位置：對(duì)接焊接的位置_____________________

焊接方向：（向上、向下）___________

角焊縫位置_________________________

焊接方向：（向上、向下）____________焊后熱處理：溫度范圍（℃）______________________

保溫時(shí)間（h)_______________________預(yù)熱：預(yù)熱溫度（℃）(允許最低值)___________

層間溫度（℃）(允許最高值)___________

保持預(yù)熱時(shí)間________________________

加熱方式____________________________氣體：

氣體種類

混合比

流量（L/min）保護(hù)氣______________________尾部保護(hù)氣_______________________背面保護(hù)氣_______________________電特性電流種類：______________________________極性：____________________________焊接電流范圍（A）________________________電弧電壓（V）：___________________(按所焊位置和厚度，分別列出電流和電壓范圍，記入下焊道/焊層焊接方法填充材料焊接電流電弧電壓（V）焊接速度(cm/min）線能量（kJ/cm)牌號(hào)直徑極性電流（A）鎢極類型及直徑_________________________噴嘴直徑(mm):___________________________熔滴過渡形式___________________________焊絲送進(jìn)速度(cm/min):____________________二、施焊條條件按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)規(guī)定準(zhǔn)備試試件；由本單位技技能熟練的的焊接人員員使用本單單位的焊接接設(shè)備焊接接試件；采用的焊接接工藝條件件應(yīng)嚴(yán)格遵遵守焊接工工藝指導(dǎo)書書；三、理化實(shí)實(shí)驗(yàn)按照有關(guān)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)確定試試驗(yàn)項(xiàng)目；；按照有關(guān)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)制備各各種性能試試樣；按照有關(guān)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行各各種性能試試驗(yàn)；填寫各個(gè)試試驗(yàn)項(xiàng)目的的試驗(yàn)報(bào)告告。四、編制焊焊接工藝評(píng)評(píng)定報(bào)告焊接工藝評(píng)評(píng)定報(bào)告是是對(duì)焊接工工藝評(píng)定試試驗(yàn)的全面面總結(jié)，因因此應(yīng)對(duì)各各項(xiàng)試驗(yàn)的的試驗(yàn)結(jié)果果進(jìn)行匯總總，同時(shí)給給出最后的的結(jié)論。焊接工藝評(píng)評(píng)定報(bào)告的的作用：作作為制定焊焊接工藝規(guī)規(guī)程的依據(jù)據(jù)，具有指指導(dǎo)作用。。焊接工藝評(píng)評(píng)定報(bào)告通通常采用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中推薦薦的格式。。表3-9焊接工藝評(píng)評(píng)定報(bào)告單位名稱：_____________________________焊接工藝評(píng)定報(bào)告編號(hào)：______________________焊接工藝指導(dǎo)書編號(hào)：________________焊接方法：_________________________機(jī)械化程度（手工、半自動(dòng)、自動(dòng)）_____________街頭簡(jiǎn)圖：（坡口形式、尺寸、襯墊、每種焊接方法或焊接工藝、焊縫金屬厚度）母材：材料標(biāo)準(zhǔn)：________________________鋼號(hào)：____________________________類、組別號(hào)：_____與類、組別號(hào)_____相焊厚度：_______________________________直徑：_______________________________其他：_______________________________焊后熱處理：熱處理溫度（℃）：______________________保溫時(shí)間（h）：_________________________氣體：氣體種類

混合比

流量（L/min）保護(hù)氣______________________尾部保護(hù)氣_______________________背面保護(hù)氣_______________________填充金屬：焊材標(biāo)準(zhǔn)：___________________________焊材牌號(hào)：___________________________焊材規(guī)格：___________________________焊縫金屬厚度：_______________________其他：_______________________________電特性：電流種類：____________________________極性：________________________________鎢極尺寸：____________________________焊接電流(A):___________________________電弧電壓(V):___________________________焊接位置：對(duì)接焊縫位置：________方向：（向上、向下）角焊縫位置：__________方向：（向上、向下）技術(shù)措施：焊接速度（cm/min）：_________________

擺動(dòng)或不擺動(dòng)：_______________________

擺動(dòng)參數(shù)：___________________________

多道焊或單道焊（每面）：______________

多絲焊或單絲焊：_____________________

其他：______________________________預(yù)熱：余熱溫度（℃）:______________________

層間溫度（℃）:______________________

其他：______________________________第四節(jié)焊焊接工工藝評(píng)定定試驗(yàn)的的內(nèi)容和和方法焊件上不不同的焊焊縫采用用不同的的焊縫試試件，不不同的焊焊縫試件件有不同同的試驗(yàn)驗(yàn)內(nèi)容。一、對(duì)接接焊縫試試件1、適用對(duì)對(duì)象：焊焊縫是對(duì)對(duì)接焊縫縫和受壓壓角焊縫縫的焊件件接頭。。2、試件制制備：有兩種：：①板材材對(duì)接焊焊縫試件件②管材對(duì)對(duì)接焊縫縫試件以板材對(duì)對(duì)接焊縫縫試件為為例：厚度：應(yīng)應(yīng)充分考考慮其適適用于焊件件的有效效范圍；；寬度：應(yīng)應(yīng)≥250毫米；長(zhǎng)度：應(yīng)應(yīng)足以切切取所需需試樣；施焊：按按焊接工工藝指導(dǎo)導(dǎo)書中給出出的工藝藝。3、試驗(yàn)內(nèi)內(nèi)容和試試驗(yàn)方法法（1）外觀檢檢查試驗(yàn)?zāi)康牡模簷z查查接頭表表面有無無裂紋等等缺陷。。試驗(yàn)方法法：有肉肉眼觀察察試件接接頭的表表面。合格指標(biāo)標(biāo)：沒有有裂紋。。（2）無損檢檢測(cè)試驗(yàn)?zāi)康牡模簷z查查接頭內(nèi)內(nèi)部有無無裂紋等等缺陷。。試驗(yàn)方法法；采用用射線檢檢測(cè)和超超聲波檢檢測(cè)法當(dāng)試件厚厚度小于于或等于于38毫米時(shí)，，采用100%射線檢測(cè)測(cè)；當(dāng)試件厚厚度大于于20毫米，抗抗拉強(qiáng)度度大于540兆帕?xí)r，，除采用用100%射線檢測(cè)測(cè)，還應(yīng)應(yīng)采用局局部超聲聲波檢測(cè)測(cè)。當(dāng)試件厚厚度大于于38毫米時(shí)，，除采用用100%射線檢測(cè)，，還應(yīng)采用用局部超聲聲波檢測(cè)。。合格指標(biāo)：：沒有裂紋紋。（3）力學(xué)性能能和彎曲試試驗(yàn)表3-10試驗(yàn)項(xiàng)目和和試件的數(shù)數(shù)量1）拉伸試試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)定接頭頭的強(qiáng)度。。試樣形式：①緊湊型板板接頭帶肩肩板形試樣，見右圖圖：②緊湊型管接接頭帶肩板板形試樣型型式I，見下圖：：③緊湊型管管接頭帶肩肩板形試樣樣形式II，見下圖：④管接頭全全截面試樣樣，見右圖圖：試驗(yàn)方法：：按GB/T228-1987規(guī)定的試驗(yàn)驗(yàn)方法在拉拉力機(jī)上進(jìn)進(jìn)行。合格指標(biāo)：：試樣母材為為同種鋼號(hào)號(hào)時(shí)，每個(gè)個(gè)試樣σb不應(yīng)低于母母材鋼號(hào)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下限限值；試樣母材為為兩種鋼號(hào)號(hào)時(shí)，每個(gè)個(gè)試樣的σb不應(yīng)低于兩兩種鋼號(hào)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值下下限的較低低值。2）彎曲試驗(yàn)驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康模海簻y(cè)定接頭的的塑性，揭揭示接頭內(nèi)內(nèi)部的缺陷陷，以及焊焊縫的致密密性。試樣的形式式：有面彎、背背彎、縱向向面彎、縱縱向背彎和和橫向側(cè)彎彎等五種。。其中板材合和和管材的面面彎試樣如如下圖所示示；試驗(yàn)方法：：按GB/T232-1988中的規(guī)定在在拉力機(jī)上上進(jìn)行。合格指標(biāo)：：試樣彎曲到到180度以后，其其拉伸面上上沿任何方方向不得有有單條長(zhǎng)度度大于3mm的裂紋或缺缺陷。3）沖擊試驗(yàn)驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康模海簻y(cè)定接頭的的沖擊韌性性。試樣形形式：：10mm××10mm××55mm、開V型缺口口。取樣位位置：：取樣位位置見見右圖圖所示示：合格指指標(biāo)：：每個(gè)區(qū)區(qū)3個(gè)試樣樣的常常溫沖沖擊吸吸收功功的平平均值值不得得小于于27J，至多多準(zhǔn)許許有1個(gè)低于于27J，但不不低于于19J。試驗(yàn)方方法：：按GB/T229-1994中的規(guī)規(guī)定在在沖擊擊試驗(yàn)驗(yàn)機(jī)上上進(jìn)行行。二、角角焊縫縫試件件1、適用用對(duì)象象：焊縫