实验1焊接工艺评定.docx

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实验1焊接工艺评定

焊接工艺评定实验指导书

根据机标JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》，焊接工艺评定（weldingprocedurequalification）是为验证所拟定的焊件焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果评价。

焊接工艺评定工作是整个焊接工作的前期准备，是制订焊接工艺文件的依据，是验证焊接接头设计力学性能的试验。

考虑到经济性和评定数量、时间限制，一般不可能对所有的焊接工艺规程进行焊接试验，而是选择一些典型的、有代表性的工艺进行焊接工艺评定试验，因此在设计焊接工艺评定试验时要重点考虑项目的相关覆盖。

目前我国大量建设的大型液化天然气储罐主要采用含镍9%的06Ni9低温钢，开始全部从欧美和日本进口，2007年后，鞍钢和太钢才开始试生产成功。

06Ni9钢从-196℃的超低温到室温一直保持很高的冲击韧性，2006年新日铁开发成功液化天然气储罐用超级9Ni钢板（–196℃冲击韧性达到277J），该项技术曾荣登当年全球钢铁工业10大技术要闻第8位。

06Ni9钢的优良力学性能主要来自严格的化学成分和复杂的热处理制度。

焊接时，06Ni9钢存在焊接冷裂纹、热裂纹和磁偏吹等问题。

我国石油化工行业的建设们通过不懈努力，成功解决了06Ni9钢焊接时存在的各种难题，为我国的能源储备建设做出了贡献。

图1是06Ni9钢焊条电弧焊下向上立焊焊接工艺评定现场照片。

图2是22mm焊条电弧焊焊接接头的断面宏观照片。

图106Ni9钢焊条电弧焊下向上立焊图222mm焊条电弧焊焊接接头

【实验目的】

（1）了解焊接工艺评定的相关标准，包括JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》，JB/T4709-2007《压力容器焊接规程》，GB324-1988《焊缝符号表示法》，GB5185-1985《金属焊接及钎焊方法在图样上的表示代号》以及相关母材、焊材的标准。

（2）熟悉1Cr5Mo耐热钢、06Cr25Ni20奥氏体不锈钢的同质焊接接头以及06Cr19Ni10奥氏体不锈钢和Q235碳钢异质焊接接头焊接时焊接材料、焊接方法和焊接工艺参数的选择过程。

运用所学知识进行相关材料的焊接性分析。

（3）掌握焊接工艺评定的基本过程，特别是焊接工艺评定方案的设计要点。

【实验原理】

1Cr5Mo耐热钢焊接时存在严重的冷裂纹倾向，如何选择合适的焊前预热温度，层间温度和焊后热处理工艺是焊接成功的关键。

引导学生运用所学的知识对1CrMo钢的淬硬性、再热裂纹倾向和回火脆性等进行理论计算，设计合适的预热温度，层间温度和焊后热处理工艺。

06Cr25Ni20奥氏体不锈钢焊接时存在严重的热裂纹倾向，如何在焊前严格清理焊材和母材坡口处的油污等杂质，焊接过程中如何控制热输入和层间温度是焊接成功的关键。

06Cr19Ni10奥氏体不锈钢和Q235碳钢异质焊接接头焊接时的问题更复杂，如何选择合适的焊接材料是焊接成功的关键。

引导学生通过运用舍夫勒-德龙图或WRC-1992图进行焊缝组织的预测来选择合适的焊接材料。

图3WRC-1992相组分图

【实验设备及材料】

弧焊电源：

手工电弧焊用交直流弧焊电源；气体保护焊用弧焊电源；埋弧焊用弧焊电源。

力学性能试验设备和试样制备设备：

各式锯床，电火花线切割机，万能材料拉力试验机，冲击试验机等。

母材和焊材：

1Cr5Mo板材，06Cr25Ni20板材，06Cr19Ni10板材和Q235板材。

E5MoV-15（R507）焊条，E310-16（A402）焊条，H1Cr26Ni21焊丝，E309-16（A302）焊条，H1C24Ni13焊丝。

【实验内容及步骤】

本实验共安排两周时间，下面按每天列出实验内容和要求：

1、第1天。

通过课堂讲解整个实验过程和焊接工艺评定的标准。

根据下表不同的试验方案对学生进行分组。

表1试验方案

序号

母材

焊接方法

方案1

1Cr5Mo+1Cr5Mo

焊条电弧焊

方案2

06Cr25Ni20+06Cr25Ni20

焊条电弧焊

方案3

06Cr25Ni20+06Cr25Ni20

气体保护焊

方案4

06Cr25Ni20+06Cr25Ni20

埋弧焊

方案5

06Cr19Ni10+Q235

焊条电弧焊

方案6

06Cr19Ni10+Q235

气体保护焊

2、第2天。

根据图纸要求提出焊接工艺评定方案，拟定焊接工艺评定任务书。

3、第3天。

根据拟定的焊接工艺评定任务书的要求焊接试板，同时做好焊接工艺参数等的记录。

4、第4天。

焊后无损检测。

同时根据焊接试样和标准，绘制力学性能试验的下料图和试样图。

5、第5天。

下料加工力学性能试样和金相试样。

6、第6天。

进行力学性能试验。

7、第7天。

金相试样制备和宏观组织观察。

8、第8天。

测定焊接接头是否具有所要求的使用性能。

9、第9天。

补充试验。

10、第10天。

补充试验。

提出焊接工艺评定报告。

撰写实验报告。

【实验注意事项】

（一）一般注意事项：

1.整个试验过程中严禁相互追逐、打闹。

注意个人和他人的安全。

2.试验过程中要注意和小组内其他成员之间的相互分工协作，共同完成试验内容。

3.试验过程中，有问题请及时咨询指导老师和实验老师，保持和他们的良好交流与互动。

4.专业设备操作时必须听从设备管理老师的指挥。

（二）实验中可能出现的事故：

焊接工艺评定实验过程中可能出现烫伤、碰伤等危险。

小资料：

（与本实验有关的小知识）

JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》的修订版JB4708-2005《承压焊接工艺评定》一直在征求意见，未能正式实施。

而它的姊妹标准JB/T4709-2007《压力容器焊接规程》已于2007实施新修订的标准JB/T4709-2007《压力容器焊接规程》。

这主要与我国焊接工艺发展的参差不齐有关。

下面就是有关工评标准的一个讨论。

我国标准将焊接工艺评定严格限制在企业同一质量体系内使用。

一种材料无论可焊性再好，无论企业的焊接生产的技术能力再强，无论这种焊接工艺在同行业中多么成熟，只要你是第一次用，就必须进行评定。

这显然不合理，很多业内专业人士都意识到了这个问题。

有些工程项目如涩宁兰天然气长输管道建设工程十几个施工单位采用了经业主统一安排完成的焊接工艺评定，工程实际应用效果非常好。

这样做的优点非常明确：

第一，由于业主指定的焊接试验单位技术力量雄厚，经验丰富，评定的质量高、速度快；第二，避免了大量重复评定，评定成本大大降低；第三，施工单位在招标过程中均经过严格的技术能力审查，正确执行既定焊接工艺的能力勿庸置疑。

当然，对焊接工艺评定的通用性必须做严格的规定。

否则，必然产生严重后果。

【实验数据处理与结果分析】

填写焊接工艺评定任务书，和焊接工艺评定报告。

焊接工艺评定任务书

委托人

日期

材质

焊接方法

焊接位置

焊接材料

焊缝结构尺寸详图

检

验

要

求

无损检验：

VT，PT，RT

其它：

机械性能要求

拉伸√

弯曲√

冲击√

硬度√

断口

压扁

屈服强度

抗拉强度

面弯

背弯

侧弯

焊缝

热影响区

其它要求

化学成分

晶间腐蚀试验

金相√

预热

规

范

焊前预热

层间温控

焊后热处理

预热温度

层间温度

热处理温度

预热方法

测温法

保温时间

测温方法

控温法

热处理方法

备

注

焊道标号不带星号表示一侧焊道，带星号表示另一侧焊道；

晶间腐蚀试验根据金属晶间腐蚀方法规定执行；

屈服强度和抗拉强度根据图纸和设计要求确定；

在焊接另一侧焊道时，用碳弧刨削掉根焊焊道。

焊接工艺评定报告1

单位名称：

焊接工艺评定报告编号：

焊接工艺指导书编号：

焊接方法：

机械化程度（手工、半自动、自动）

接头简图：

（坡口形式、尺寸、衬垫、每种焊接方法或焊接工艺、焊缝金属厚度）

母材：

材料标准：

钢号：

类、组别号：

与类组别号：

相焊

厚度：

直径：

其他：

焊后热处理：

热处理温度（℃）：

保温时间（h）：

保护气体：

气体混合比流量（L/min）

保护气体：

尾部保护气：

背面保护气：

填充金属：

焊材标准：

焊材牌号：

焊材规格：

焊缝金属厚度：

其他：

电特性：

电流种类：

极性：

钨极尺寸：

焊接电流（A）：

电弧电压（V）：

其他：

焊接位置：

对接焊缝位置：

方向：

（向上、向下）

角焊缝位置：

方向：

（向上、向下）

技术措施：

焊接速度（cm/min）：

摆动或不摆动：

摆动参数：

多道焊或单道焊（每面）：

多丝焊或单丝焊：

其他：

预热：

预热温度（℃）：

层间温度（℃）：

其他：

焊接工艺评定报告2

拉伸试验试验报告编号：

试样编号

试样宽度

（mm）

试样厚度

（mm）

横截面积

（mm2）

断裂载荷

（KN）

抗拉强度

（MPa）

断裂部位和特征

弯曲试验试验报告编号：

试样编号

试样类型

试样厚度

（mm）

弯心直径

（mm）

弯曲角度

（°）

试验结果

冲击试验试验报告编号：

试样编号

试样尺寸

缺口类型

缺口位置

试验温度

（℃）

冲击吸收功

（J）

备注

焊接工艺评定报告3

金相检验（角焊缝）：

根部：

（焊透、未焊透），焊缝：

（焊合、未焊合），

焊缝、热影响区：

（有裂纹、无裂纹）。

检验截面

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

焊脚差（mm）

无损检验

RT：

UT：

MT：

PT：

其他

C

Si

Mn

P

S

Cr

Ni

Mo

V

Ti

Nb

分析表面或取样开始表面至熔合线的距离（mm）：

附加说明：

结论：

本评定按JB4708-2000规定焊接试样、检验试样，测定性能，确认试验记录正确

评定结果：

（合格、不合格）

焊工

姓名

焊工代号

施焊日期

编制

日期

审核

日期

批准

日期

第三方检验

【实验报告撰写】

实验报告的撰写首先能反映实验的过程和内容，其次必须结合所学焊接的专业知识和焊接工艺评定标准进行分析讨论，贯穿实验报告的整个过程。

最后报告撰写应规范，总字数不少于5000字。

【实验小结】

焊接工艺评定是进行焊接生产的首要环节，掌握焊接工艺评定的过程和标准体系是胜任此工作的条件。

习题与参考题

1-1哪些工艺参数是焊接工艺评定的重要因素？

哪些工艺参数是焊接工艺评定的补加因素？

哪些工艺参数是焊接工艺评定的次要因素？

1-2某单位同一种钢材的焊接结构涉及的板厚有5mm、8mm、16mm、20mm等不同规格，请设计焊接工艺评定所用试板的厚度？

参考文献

[1]JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》

[2]JB/T4709-2007《压力容器焊接规程》

[3]GB324-1988《焊缝符号表示法》

[4]GB5185-1985《金属焊接及钎焊方法在图样上的表示代号》