鋼制壓力容器焊接工藝評定項目的優(yōu)化和整合課件

鋼制壓力容器焊接工藝評定項目的優(yōu)化和整合經(jīng)過二十余年的努力和積累，國內(nèi)壓力容器制造企業(yè)對焊接工藝評定重要性的認(rèn)識不斷深入，焊接工藝評定工作也取得大的進(jìn)展。目前，企業(yè)做了上百個甚至幾百個焊接工藝評定項目的并不少見。但是由于對JB4708-2000標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)識和理解的偏差，也出現(xiàn)一些不可忽視的問題，如焊接工藝評定項目的選擇無序，無計劃，隨意性大，以致焊接工藝評定覆蓋范圍重疊，

評定項目相互重復(fù)；甚至有的企業(yè)所做評定項目數(shù)量雖不少，但卻不能覆蓋現(xiàn)有的壓力容器產(chǎn)品。因而急需對焊接工藝評定項目進(jìn)行優(yōu)化和整合。在確定焊接工藝因素時，盡量擴(kuò)大焊接工藝評定覆蓋范圍，避免和減少覆蓋范圍的重疊，減少焊接工藝評定數(shù)量，保證焊接工藝評定項目能覆蓋全部壓力容器產(chǎn)品。1、碳鋼和低合金鋼制壓力容器1.1不進(jìn)行焊后熱處理（AsWeld）對于母材為標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值小于或等于540MPa及Ⅳ-2組以外的鋼材，為了充分利用焊接工藝評定的覆蓋范圍，減小焊接工藝評定項目共同疊加的覆蓋范圍，達(dá)到減少焊接工藝評定數(shù)量的目的，在擬定焊接工藝指導(dǎo)書時，選擇焊接工藝評定試件的厚度分別為6mm、16mm、38mm。評定合格后，則它們的焊件母材厚度覆蓋范圍分別為1.5－12mm、12－32mm、28.5－200mm。這樣，選擇的三個焊接工藝評定項目則可不間斷地覆蓋1.5－200mm的所有板厚，見表1。

表1序號焊接方法焊后熱處理類別試件母材厚度mm焊件母材厚度覆蓋范圍mm1SMAW（或SAW

GTAW）

AW61.5－1221612－3233828.5－200注：AW—ASWELD，即焊態(tài)，不進(jìn)行焊后熱處理。從表1可以看出，對于焊條電弧焊、埋弧焊和鎢極氣體保護(hù)焊，每種焊接方法各有三個焊接工藝評定項目。對于中厚板和厚板，如厚度16mm和38mm的試件，可以采用二種焊接方法（鎢極氣體保護(hù)焊和焊條電弧焊）或三種焊接方法（鎢極氣體保護(hù)焊、焊條電弧焊和埋弧焊）的組合評定代替分別評定，這樣一個工藝評定可以代替二個或三個評定，達(dá)到減少焊接工藝評定數(shù)量的目的。表2序號焊接方法焊后熱處理類別試件母材厚度mm焊件母材厚度覆蓋范圍mm1SMAW（或SAW

GTAW）AW61.5－1221612－2433224－4846448－96512896－1921.2高于上轉(zhuǎn)變溫度進(jìn)行焊后熱處理（Normalizing）這主要針對熱沖壓成形的碳鋼和低合金鋼凸形封頭的拼接焊接接頭的焊接工藝評定。對于熱沖壓成形的碳鋼和低合金鋼制凸形封頭，應(yīng)充分考慮封頭拼接焊接接頭熱沖壓的熱過程，如果認(rèn)為熱沖壓的熱加工過程不屬于焊后熱處理，這樣的理解是不正確的。

對于碳鋼和低合金鋼制凸形封頭，熱沖壓過程的加熱溫度已達(dá)到或超過910℃（鐵碳平衡圖上的臨界點A3），因而封頭的熱沖壓過程類似于正火熱處理過程（Normalizing），直接影響到封頭拼接焊接接頭的力學(xué)性能和彎曲性能，對于封頭拼接焊接接頭實際上也就是一次焊后熱處理過程。

從表3可以看出，在重要因素和補(bǔ)加因素不變的條件下，厚板評定合格的焊接工藝，其母材厚度覆蓋范圍將包容了較薄板。因此，此種情況下，應(yīng)做較厚板的焊接工藝評定。充分利用焊接工藝評定的覆蓋范圍，減少工藝評定次數(shù)。序號焊接方法焊后熱處理類別試件母材厚度mm焊件母材厚度覆蓋范圍mm1SMAWN385－41.82SAWN385－41.81.3先高于上轉(zhuǎn)變溫度，繼之在低于下轉(zhuǎn)變溫度進(jìn)行焊后熱處理（Normalizing+StressRelief）這主要針對熱沖壓成形的碳鋼和低合金鋼凸形封頭的拼接焊接接頭的焊接工藝評定。對于焊后需整體熱處理消除應(yīng)力的壓力容器（如液化石油氣儲罐、液氯儲槽等），其熱沖壓成形的封頭的拼接焊接接頭也就要與容器一起再進(jìn)行一次消除應(yīng)力熱處理，因而這類壓力容器在制造過程中封頭拼接焊接接頭相當(dāng)于進(jìn)行了兩次焊后熱處理，正火+消除應(yīng)力熱處理（N+SR）。所需焊接工藝評定項目見表4。表4序號焊接方法焊后熱處理類別試件母材厚度mm焊件母材厚度覆蓋范圍mm1SMAWN＋SR385－41.82SAWN＋SR385－41.8

1.4進(jìn)行低于下轉(zhuǎn)變溫度的焊后熱處理（StressRelief）對于需要焊后進(jìn)行消除焊接應(yīng)力熱處理（SR）的壓力容器，其焊接接頭也就要進(jìn)行消應(yīng)處理（SR），當(dāng)焊件規(guī)定進(jìn)行沖擊試驗時，該類壓力容器的焊接接頭焊接工藝評定項目，推薦見表5。表5序號焊接方法焊后熱處理類別試件母材厚度mm焊件母材厚度覆蓋范圍mm1SMAW（或SAW

GTAW）

SR61.5－1221612－3233828.5－200JB4708-2000標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：“試件的焊后熱處理應(yīng)與焊件在制造過程中的熱處理基本相同，加熱溫度范圍不得超過相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)文件規(guī)定”?！暗陀谙罗D(zhuǎn)變溫度進(jìn)行焊后熱處理（SR）時，試件的保溫時間不得少于焊件在制造過程中累計保溫時間的80%”。

擬定焊接工藝指導(dǎo)書時，就應(yīng)按較厚殼體焊件選取可能遇到的較長保溫時間，避免因熱處理保溫時間覆蓋不上，而另做一個保溫時間更長的焊接工藝評定。根據(jù)經(jīng)驗，筆者推薦，對于壁厚小于或等于6mm的工藝評定試件，低于下轉(zhuǎn)變溫度焊后熱處理保溫時間至少2小時以上。

當(dāng)試件較厚時，低于下轉(zhuǎn)變溫度焊后熱處理保溫時間相應(yīng)較長，若有中間熱處理或焊縫多次返修，熱處理累積保溫時間還會更長，充分考慮這些因素，擬定焊接工藝指導(dǎo)書時選取可能遇到的較長保溫時間，就可避免因熱處理保溫時間覆蓋不上，而又要做另一個更長保溫時間的焊接工藝評定。2、鉻鎳奧氏體不銹鋼制壓力容器2.1不進(jìn)行焊后熱處理（AsWeld）鉻鎳奧氏體不銹鋼制壓力容器，一般不進(jìn)行焊后熱處理，而且對于使用溫度大于或等于-196℃的鉻鎳奧氏體不銹鋼母材可免做沖擊實驗。但是應(yīng)考慮到用于設(shè)計溫度低于-100℃時的鉻鎳奧氏體不銹鋼制低溫壓力容器，按照GB150-1998的附錄C1.4條，鉻鎳奧氏體不銹鋼低溫容器，當(dāng)“設(shè)計溫度低于-100℃時，應(yīng)按JB4708進(jìn)行焊縫金屬的低溫夏比（V型缺口）沖擊試驗，且符合C2.1.7的要求”。

表6序號試件母材類別號焊接方法焊后熱處理類別試件母材厚度mm焊件母材厚度覆蓋范圍mm1P－NOⅦ（不要求焊縫金屬進(jìn)行沖擊試驗）SMAW（或SAW

GTAW）AW61.5－122385－200表7序號試件母材類別號焊接方法焊后熱處理類別試件母材厚度mm焊件母材厚度覆蓋范圍mm1P－NOⅦ（要求焊縫金屬進(jìn)行低于－100℃低溫沖擊試驗）SMAW（或SAW

GTAW）AW61.5－1221612－3233828.5－200表8序號試件母材類別號焊接方法焊后熱處理類別試件母材厚度mm焊件母材厚度覆蓋范圍mm1P－NOⅦ（不要求焊縫金屬進(jìn)行沖擊試驗）SMAW（或SAW

GTAW）S61.5－122385－200表9序號試件母材類別號焊接方法焊后熱處理類別試件母材厚度mm焊件母材厚度覆蓋范圍mm1P－NOⅦ（要求焊縫金屬進(jìn)行低于－100℃低溫沖擊試驗）SMAW（或SAW

GTAW）S61.5－122385－2003、鋼制壓力容器典型焊接工藝評定項目一覽表根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和GB4708-2000標(biāo)準(zhǔn)，按照常用鋼材組別、焊接方法、焊后熱處理種類，列出鋼制壓力容器典型焊接工藝評定項目一覽表，見表10。表10試件母材組別P－NO焊接方法焊后熱處理類別試件母材厚度mm焊件母材厚度覆蓋范圍mmWPO項次Ⅰ－ⅠSMAWAW616381.5－2003N385－41.81SR616381.5－2003N＋SR385－41.81SAWAW143810.5－2002N385－41.81SR143810.5－2002N＋SR385.41.81GTAWAW616381.5－2003N＋SR616381.5－2003試件母材組別P－NO焊接方法焊后熱處理類別試件母材厚度mm焊件母材厚度覆蓋范圍mmWPO項次Ⅱ－ⅡSMAWAW616381.5－2003N385－41.81SR616381.5－2003N＋SR385－41.81SAWAW143810.5－2002N385－41.81SR143810.5－2002N＋SR385.41.81GTAWAW616381.5－2003N＋SR616381.5－2003試件母材組別P－NO焊接方法焊后熱處理類別試件母材厚度mm焊件母材厚度覆蓋范圍mmWPO項次Ⅶ－1SMAWAW6381.5－2002S6381.5－2002SAWAW385－2001S385－2001GTAWAW6381.5－2002S6381.5－2002Ⅶ－1SMAWAW616381.5－2003S6381.5－2002SAWAW143810.5－2002S385－2001GTAWAW616381.5－2003S6381.5－2002綜上所述，不難看出：對于從事Ⅰ—Ⅰ、Ⅱ—Ⅰ、Ⅶ—Ⅰ組母材，采用焊條電弧焊、埋弧焊和鎢極氣體保護(hù)焊的壓力容器制造企業(yè)，按照法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)，需要擁有約63個焊接工藝評定項目；從事Ⅰ—Ⅰ、Ⅱ—Ⅰ、Ⅶ—Ⅰ、Ⅶ—Ⅱ組母材的需要擁有約86