WPS焊接工藝評定淺析

WPS焊接工藝評定淺析術(shù)語WPS:weldingprocedurespecification焊接工藝規(guī)范(焊接工藝評定指導(dǎo)書)pWPS:preliminaryWeldingProcedureSpecification預(yù)備焊接工藝指導(dǎo)書AWS:美國焊接協(xié)會API:americanpetroleaminstitute美國石油協(xié)會ASTM:americansocietyoftestingmaterials美國材料試驗(yàn)協(xié)會PQR:焊接工藝評定記錄(焊接工藝評定報(bào)告)焊接工藝評定所謂焊接工藝評定,就是針對特定得鋼材、結(jié)構(gòu),選用得焊接材料、焊接工藝方法、焊后熱處理等措施;在與實(shí)際工程焊接施工一致得條件下,按照規(guī)定得步驟,進(jìn)行試驗(yàn)性得焊接;焊接后按照規(guī)定得得程序,檢驗(yàn)檢測手段進(jìn)行檢測試驗(yàn)驗(yàn)證;根據(jù)規(guī)定得標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評判;試驗(yàn)測試結(jié)束后,編制完整得焊接試驗(yàn)報(bào)告,對整套焊接工藝方案作出最終得評定、認(rèn)可。進(jìn)而,根據(jù)焊接工藝評定試驗(yàn)得結(jié)果,編制焊接工藝規(guī)程,指導(dǎo)焊接生產(chǎn)。焊接工藝評定目得焊接工藝評定得主要目得在于評定及驗(yàn)證針對焊接生產(chǎn)所需要得焊接工藝,最終歸納并確定為焊接工藝規(guī)程WPS。對施工單位采用得鋼材、焊接材料,選用得焊接方法、初步制定得焊接工藝、焊后熱處理工藝等,進(jìn)行驗(yàn)證,進(jìn)而確定所定方案得正確性;特別對首次應(yīng)用得鋼材、焊接材料、焊接工藝得應(yīng)用性進(jìn)行考核、驗(yàn)證;在焊接工藝評定試驗(yàn)得基礎(chǔ)上,針對焊接工藝評定試驗(yàn)所代表得所有規(guī)格、條件,制定詳細(xì)得焊接工藝規(guī)程,指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。焊接工藝評定同時(shí)又就是對焊接生產(chǎn)單位實(shí)際焊接生產(chǎn)能力、焊制焊接接頭得使用性能符合設(shè)計(jì)要求得能力得評估。因此,焊接工藝評定試驗(yàn)不允許襲用外單位試驗(yàn)結(jié)果,一般由本單位,或在其她機(jī)構(gòu)得指導(dǎo)下,獨(dú)立完成。此外,由于工程中得焊接接頭不可能現(xiàn)場實(shí)物取樣,進(jìn)行破壞性檢驗(yàn),構(gòu)件制作前進(jìn)行得焊接工藝評定,也就是對不需要制作焊接見證試板得接頭性能得旁證。所以,焊接工藝評定,既就是對企業(yè)焊接工藝,乃至焊接生產(chǎn)和管理體系得考核,又就是焊接產(chǎn)品質(zhì)量得保證。焊接工藝規(guī)程流程圖要求使用WPS?有可使用得WPS(PQR)?擬定pWPS評定pWPS形成PQR制定WPS生產(chǎn)實(shí)施:WPS反饋無下步行動否就是焊接評定試驗(yàn)步驟ABCA要求使用WPS?根據(jù)業(yè)主得要求,和相關(guān)得規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)B就是否有可用得WPS施工企業(yè)使用規(guī)范化得、預(yù)評定合格得焊接工藝,可以免除或不重新進(jìn)行焊接工藝評定。C焊接評定試驗(yàn)步驟焊接工藝評定方案焊接工藝試驗(yàn)預(yù)定焊接工藝pWPS焊接試板施焊WPQT試板得目視、探傷檢驗(yàn)NDT試板得力學(xué)性能測試DT編制工藝評定試驗(yàn)報(bào)告WPQR焊接工藝評定,以及隨后得焊工培訓(xùn)和生產(chǎn)工藝實(shí)施步驟,主要有以下幾個(gè)主要環(huán)節(jié):1、制作企業(yè)根據(jù)所承擔(dān)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)得設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)形式、鋼材類型、規(guī)格、采用得焊接方法、焊接位置等,制定焊接工藝評定方案。必要時(shí)進(jìn)行焊接工藝性預(yù)試驗(yàn);擬定相應(yīng)得預(yù)定焊接工藝,(pWPS);或者說就是工藝評定試驗(yàn)指導(dǎo)書(計(jì)劃);2、按規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)得規(guī)定要求,工藝評定試驗(yàn)指導(dǎo)書內(nèi)容,在監(jiān)督人員監(jiān)督下,施焊試件,進(jìn)行焊接工藝評定試驗(yàn)(WPQT);3、對試板焊接進(jìn)行外觀檢驗(yàn)、無損探傷;切取加工試樣,由監(jiān)督部門認(rèn)證資質(zhì)得檢測單位,在監(jiān)督人員到場監(jiān)督下,進(jìn)行檢測、試驗(yàn);將檢驗(yàn)、檢測、試驗(yàn)結(jié)果匯總,編制報(bào)告;(WPQR);根據(jù)焊接工藝評定試驗(yàn)報(bào)告,編制焊接工藝規(guī)程;(WPS);并上報(bào)批準(zhǔn);按照批準(zhǔn)確定得焊接工藝WPS,進(jìn)行焊工考試取證;按照批準(zhǔn)確定得焊接工藝WPS,實(shí)施焊接生產(chǎn)。焊接評定試驗(yàn)

C、1預(yù)定焊接工藝(pWPS焊接評定試驗(yàn)指導(dǎo)書大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜焊接指導(dǎo)書內(nèi)容1焊接方法應(yīng)指明就是使用手工焊、半自動焊或自動焊,或她們得任何組合方法。2管子及管件材料應(yīng)指明工藝規(guī)程所適用得管子和管件材料范圍。APISpec5L標(biāo)準(zhǔn),及ASTM標(biāo)準(zhǔn)中得管子和管件材料可進(jìn)行分組,見5、4、2、2。評定試驗(yàn)應(yīng)選擇該組材料中規(guī)定最小屈服強(qiáng)度最高得材料進(jìn)行。3直徑和壁厚應(yīng)確定焊接工藝規(guī)程適用得直徑和壁厚范圍,其分組見6、2、2中得d)和e)。4接頭設(shè)計(jì)應(yīng)畫出接頭得簡圖。簡圖應(yīng)指明坡口角度,鈍邊尺寸和根部間隙。填角焊縫應(yīng)指明形狀和尺寸。如使用背部墊板時(shí),還須指明其形式。5填充金屬和焊道數(shù)應(yīng)指明填充金屬得種類和規(guī)格,焊縫最少層數(shù)及焊道順序。焊接指導(dǎo)書內(nèi)容6電特性應(yīng)指明電流種類和極性,規(guī)定使用焊條或焊絲得電弧電壓和焊接電流得范圍。7火焰特性應(yīng)指明使用得火焰類型(中性焰、碳化焰或氧化焰)。規(guī)定每種規(guī)格焊絲適用得焊矩噴嘴得尺寸。8焊接位置應(yīng)指明就是旋轉(zhuǎn)焊或就是固定焊。9焊接方向應(yīng)指明就是上向焊或就是下向焊。10焊道之間得時(shí)間間隔應(yīng)規(guī)定完成根焊道之后至開始第二焊道之間得最長時(shí)間間隔,以及完成第二焊道之后與開始其她焊道之間得最長時(shí)間間隔。11對口器得類型和拆移應(yīng)規(guī)定就是否使用對口器,使用內(nèi)對口器或外對口器。如果使用對口器,在拆移對口器時(shí)應(yīng)規(guī)定完成根焊道長度得最小百分?jǐn)?shù)。焊接指導(dǎo)書內(nèi)容12焊道得清理及打磨應(yīng)指明清理、打磨焊道時(shí)使用得工具(電動工具,手工工具,或二者組合)。13預(yù)熱和焊后熱處理應(yīng)規(guī)定預(yù)熱和焊后熱處理得加熱方法,溫度,溫度控制方法,以及需預(yù)熱和焊后熱處理得環(huán)境溫度得范圍。14保護(hù)氣體及流量應(yīng)規(guī)定保護(hù)氣體得成分及流量范圍15保護(hù)焊劑應(yīng)規(guī)定保護(hù)焊劑得類型。16焊接速度應(yīng)規(guī)定各焊道得焊接速度范圍(m/min)C、1、1焊接分類指明就是使用手工焊、半自動焊或自動焊,或她們得任何組合方法——手工電弧焊(SMAW/111);——無氣體保護(hù)藥芯焊(FCAW/114);——有無氣體保護(hù)藥芯焊(GFCAW/136);——熔化及氣體保護(hù)焊(GMAW/135);——?dú)怏w保護(hù)鎢極焊(GTAW/141);——埋弧焊(SAW/12);——等離子電弧焊(PAW/15)。C、1、2焊接接頭設(shè)計(jì)C、1、2焊接接頭設(shè)計(jì)1、焊接接頭形式分類選擇焊接接頭形式可以分為:對接接頭;搭接接頭;T形接頭;角接接頭。不同得接頭形式承載能力和應(yīng)力分布情況不同。(1)對接接頭:兩焊件同在一個(gè)平面上焊接而成得接頭。特點(diǎn):應(yīng)力集中相對較小,能承受較大得靜載荷和較高得疲勞交變載荷。注意:板厚不同,應(yīng)將厚板削薄后對接。L≥3(δ2-δ1)Lδ2δ1δ2δ1L/2×√C、1、2焊接接頭設(shè)計(jì)(2)搭接接頭:兩焊件相互錯(cuò)疊,在焊件端頭進(jìn)行焊接得接頭。特點(diǎn):應(yīng)力分布不均勻,疲勞強(qiáng)度較低;焊前準(zhǔn)備和裝配工作比對接接頭簡單;橫向收縮量比對接接頭小;適用于被焊結(jié)構(gòu)得狹小處以及密閉得焊接結(jié)構(gòu)。C、1、2焊接接頭設(shè)計(jì)(3)T形接頭:兩焊件相互垂直,在交角處進(jìn)行焊接得接頭。特點(diǎn):應(yīng)力分布不均勻,雖然承載能力低,但能承受各種方向得力和力矩,就是比較理想得焊接接頭形式。注意:T形接頭應(yīng)避免采用單面角焊縫。C、1、2焊接接頭設(shè)計(jì)(4)角接接頭:兩焊件邊緣相互垂直,在頂端邊緣上進(jìn)行焊接得接頭。角接接頭常用于箱形結(jié)構(gòu),常用得角接頭如下圖:特點(diǎn):承載能力低,但能承受各種方向得力和力矩。C、1、2焊接接頭設(shè)計(jì)(1)坡口作用:主要就是增大熔深,提高焊縫截面得有效厚度。2、坡口得設(shè)計(jì)以對接Y形坡口為例:坡口角度α:35～60°,α太大增加加工余量、焊接成本和變形;鈍邊高度p:需要熔透時(shí)一般為1～3mm;根部間隙b:保證鈍邊熔透,一般2～4mm,過大容易形成虛焊;坡口深度H:根據(jù)需要得焊縫厚度來設(shè)定。C、1、2焊接接頭設(shè)計(jì)(2)坡口形式:對接焊縫得焊接邊緣可分為卷邊、平對或加工成V形、X形、K形和U形等。方形對接:無間隙適合于板厚小于3mm;有間隙或帶墊板得對接適合于厚小于16mm。加工得經(jīng)濟(jì)性最好。單面V型:適合于板厚在16mm左右;雙面V型:適合于板厚在在32mm以下;單面U型:加工難度增加,但比單V型坡口節(jié)省焊接材料;雙面U型:加工難度增加,但比雙V型坡口節(jié)省焊接材料;卷邊焊縫I形坡口C、1、2焊接接頭設(shè)計(jì)C、1、2焊接接頭設(shè)計(jì)3、焊道層數(shù)設(shè)計(jì)在焊接厚度較大時(shí),往往要多層焊接。多層焊接時(shí),若每層得厚度過大時(shí),對焊縫金屬得塑性(主要表現(xiàn)在冷彎角上)將有不利得影響。所以對質(zhì)量要求較高得焊縫,每層厚度最好不大于4MM。根據(jù)實(shí)際情況與實(shí)際經(jīng)驗(yàn),每層厚度約等于焊條(焊芯直經(jīng)得0、8—1、2倍,氣體保護(hù)焊時(shí)為焊絲直經(jīng)得1、6—2倍。開坡口得對接焊縫內(nèi)第一層焊縫特別重要,為保證焊后結(jié)構(gòu)件形成一定得剛性,在保證焊透得情況下,應(yīng)盡量焊厚一點(diǎn)(如采用3、2焊條時(shí),焊縫層厚應(yīng)控制在3、5—4MM)C、1、3焊接位置C、2焊接試件將兩個(gè)管段按照焊接工藝指導(dǎo)書規(guī)定得要求組對和焊接(DNV2000)DNV規(guī)定管線外徑＞300mm,抗拉性能試驗(yàn)應(yīng)沿管軸得橫向和縱向進(jìn)行。對于標(biāo)準(zhǔn)材料縱向得屈強(qiáng)比應(yīng)不超過橫向最大指定值0、020,對酸性條件下得材料不超過0、030。縱向得SMTS值可以比橫向要求得SMTS值小5％。302ISO標(biāo)準(zhǔn)要求橫向張拉試件外徑≥210mm。然而對于用于深水得鋪管可以指定附加得縱向測試。應(yīng)滿足協(xié)議要求。1、外管檢查外觀檢驗(yàn)主要包括焊縫得平直度偏差、厚度及余高得檢查;表面裂紋檢查;咬邊、焊肉不足檢查;焊接件或產(chǎn)品得幾何尺寸檢查,包括形狀及變形量就是否超過技術(shù)規(guī)程得規(guī)定等。過程以目視檢查實(shí)現(xiàn)、目視檢查用于檢查焊縫外觀和尺寸,該如用低倍放大鏡,尺寸計(jì)量工具等。通常要檢查得就是焊后得焊縫表面質(zhì)量(熔渣清理,飛濺清理),表面成型質(zhì)量(表面尺寸,凸凹,余高,焊縫寬度,焊角尺寸,焊透程度等),表面有無各類焊接缺陷。其最基本得焊縫外形尺寸要均勻,焊道與焊道,焊道與基體金屬之間應(yīng)平滑過渡。屬于初步檢查。C、3焊接工藝評定試驗(yàn)(API110499版規(guī)定)考試焊口得焊縫應(yīng)進(jìn)行外觀檢查。焊縫外觀應(yīng)整齊、均勻,無裂紋、未焊透和燒穿。蓋面焊道得外咬邊深度應(yīng)不大于管壁厚得12、5%,且不超過0、8mm。在焊縫任何300mm得連續(xù)長度中,累計(jì)咬邊長度應(yīng)不大于50mm。2、無損檢測無損檢測包括射線探傷或業(yè)主規(guī)定得其她檢測方法。使用得檢測方法應(yīng)能查出焊縫缺陷,并便于對缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確定性和定量C、3焊接工藝評定試驗(yàn)3、破壞性試驗(yàn)破壞性試驗(yàn)包括:拉伸、彎曲、沖擊試驗(yàn)

C、3焊接工藝評定試驗(yàn)API1104993、1試樣類型及數(shù)量

3、2試樣位置3、2試樣位置(DNV2000)焊接程序評定試驗(yàn)——管子或管子部件制品試驗(yàn)試件得選取圖C-2焊接程序評定試驗(yàn)——環(huán)形焊縫的試驗(yàn)試件選取注1：試樣指示的部位對1G（PA）和2G（PA）位置是不需要的，此時(shí)試件位置可任選。注2：對焊管，縱向管子焊縫應(yīng)包括一個(gè)宏觀和硬度。3、3拉伸試驗(yàn)1)準(zhǔn)備拉伸試樣(如圖4所示)約230mm長,25mm寬,制樣可通過機(jī)械切割或氧氣切割得方法進(jìn)行。除有缺口或不平行外,試樣不要求進(jìn)行其她加工。如有需要,應(yīng)進(jìn)行機(jī)加工處理使試樣邊緣光滑和平行。2)方法拉伸試樣應(yīng)在拉伸載荷下拉斷。使用得拉伸機(jī)應(yīng)能測量出拉伸試驗(yàn)時(shí)得最大載荷。以拉伸試驗(yàn)時(shí)得最大載荷除以試樣在拉伸前測定得最小截面積,就可計(jì)算出抗拉強(qiáng)度。3)要求每個(gè)試樣得抗拉強(qiáng)度應(yīng)大于或等于管材得規(guī)定最小抗拉強(qiáng)度,但不需要大于或等于管材得實(shí)際抗拉強(qiáng)度。如果試樣斷在母材上,且抗拉強(qiáng)度大于或等于管材規(guī)定得最小抗拉強(qiáng)度時(shí),則該試樣合格。如果試樣斷在焊縫或熔合區(qū),其抗拉強(qiáng)度大于或等于管材規(guī)定得最小抗拉強(qiáng)度時(shí),且斷面缺陷符合5、6、3、3得要求,則該試樣合格。如果試驗(yàn)就是在低于管材規(guī)定得最小抗拉強(qiáng)度下斷裂,則該焊口不合格,應(yīng)重新試驗(yàn)。3、3拉伸試驗(yàn)3、4刻槽錘段1準(zhǔn)備刻槽錘斷試樣(如圖5所示)約230mm長,25mm寬,制樣可通過機(jī)械切割或氧氣切割得方法進(jìn)行。用鋼鋸在試樣兩側(cè)焊縫斷面得中心(以根焊道為準(zhǔn))鋸槽,每個(gè)刻槽深度約3mm。用此方法準(zhǔn)備得某些自動焊或半自動焊(有時(shí)也包括手工焊)得刻槽錘斷試樣,有可能斷在母材上而不斷在焊縫上。當(dāng)前一次試驗(yàn)表明可能會在母材處斷裂時(shí),為保證斷口斷在焊縫上,則可在焊縫外表面余高上刻槽,但就是深度從焊縫表面算起不得超過1、6mm。如果業(yè)主要求得話,可以對用半自動焊或自動焊方法進(jìn)行工藝評定得刻槽錘斷試樣在刻槽前先進(jìn)行宏觀腐蝕檢查。2方法刻槽錘斷試樣可在拉伸機(jī)上拉斷;或支撐兩端,打擊中部錘斷;或支撐一端,打擊另一端錘斷。焊縫斷裂得暴露面應(yīng)至少為19mm寬。3要求每個(gè)刻槽錘斷試樣得斷裂面應(yīng)完全焊透和熔合。任何氣孔得最大尺寸應(yīng)不大于1、6mm,且所有氣孔得累計(jì)面積應(yīng)不大于斷裂面積得2%。夾渣深度應(yīng)小于0、8mm,長度應(yīng)不大于鋼管公稱壁厚得1/2,且小于3、2mm。相鄰?qiáng)A渣間至少應(yīng)相距13mm。測量方法如圖8所示。白點(diǎn)(參見AWSA3、0中得定義)不做為不合格得原因。3、4刻槽錘段3、5背彎和面彎1準(zhǔn)備背彎和面彎試驗(yàn)試樣約230mm長,25mm寬,且其長邊緣應(yīng)磨成圓角(如圖6所示)。制樣可通過機(jī)械切割或氧氣切割得方法進(jìn)行。焊縫內(nèi)外表面余高應(yīng)去除至與試樣母材表面平齊。加工得表面應(yīng)光滑,加工痕跡應(yīng)輕微并垂直于焊縫軸線。2方法背彎和面彎試樣應(yīng)在導(dǎo)向彎曲試驗(yàn)?zāi)＞呱蠌澢?模具如圖9所示。試樣以焊縫為中心放置于下模上。面彎試驗(yàn)以焊縫外表面朝向下模,背彎試驗(yàn)以焊縫內(nèi)表面朝向下模,施給上模壓力,將試樣壓入下模內(nèi),直到試樣彎曲成近似U形。3要求彎曲后,試樣拉伸彎曲表面上得焊縫和熔合線區(qū)域所發(fā)現(xiàn)得任何方向上得任一裂紋或其她缺陷尺寸應(yīng)不大于鋼管公稱壁厚得1/2,且不大于3mm。除非發(fā)現(xiàn)其她缺陷,由試樣邊緣上產(chǎn)生得裂紋長度在任何方向上應(yīng)不大于6mm。彎曲試驗(yàn)中每個(gè)試件均應(yīng)滿足評定要求。3、5背彎和面彎3、6側(cè)彎試驗(yàn)1準(zhǔn)備側(cè)彎試樣約230mm長,13mm寬,且其長邊緣應(yīng)磨成圓角(如圖7所示)。試樣可先通過機(jī)械切割或氧氣切割得方法制成寬度約19mm得粗樣,然后用機(jī)加工或磨削制成13mm寬得試驗(yàn)試樣。試樣各表面應(yīng)光滑平行。焊縫得內(nèi)外表面余高應(yīng)去除至與試件表面平齊。2方法側(cè)彎試樣應(yīng)在類似于圖9所示得導(dǎo)向彎曲試驗(yàn)?zāi)＞呱蠌澢⒃嚇右院缚p為中心放置在下模上,焊縫表面與模具成90o。施給上模壓力,將試