【導讀】JB4708—1992《鋼制壓力空器焊接工藝評定》發(fā)布之日起便結束了我國壓力容器行業(yè)各方面沒有一致認可的焊接工藝評定標準的局面，它的實施為確保壓力容器焊接質(zhì)量起到了積極推動作用。JB4708—1992起草于1987年，當時國內(nèi)焊接工藝評定剛剛起步，各方面軍對焊接工藝評定的認識并不完全相同。各壓力容器制造單位的焊接技術力量懸殊很大，一、二類壓力容器制造單位中焊接專業(yè)人員普遍缺乏，制訂標準時充分考慮了面臨的實際情況，而在相應條款中做出規(guī)定。10多年來壓力容器行業(yè)發(fā)生了巨大變化，數(shù)以10萬計的評定項目提高了壓力容器工作者對焊接工藝的認識，壓力容器制造、安裝單位的焊接技術素質(zhì)普遍有了很大提高，國內(nèi)近100家壓力容器制造單位取得了美國機械工程師學會的授權證書及鋼印，具有國際權威性的規(guī)范ASME《鍋爐及壓力容器規(guī)范》在國內(nèi)越來越普及，影響極深。本“標準釋義。由全國壓力容器標準化技術委員會秘書長壽比南審校。

　　

【正文】 用來說明試件厚度與焊件厚度之間計算方法，該焊縫為對接焊縫加角焊縫的組合焊縫。結合表7來分析該組合焊縫產(chǎn)品既是序號2所述的部分焊透的對接焊縫焊件，又是序號4所講的不等厚對接焊縫焊件。按表7規(guī)定取圖10所示試件，按與產(chǎn)品相同的焊接條件施焊并評定合格，適用于焊件厚度有效范圍見表13。用T=40mm試件評定合格的焊接工藝，適用于焊件厚度有效范圍，對產(chǎn)品而言，筒體厚度、焊縫金屬厚度都在其范圍內(nèi)，唯獨管壁厚度在其范圍之外，因此還需用板厚為T=10mm以相同焊接條件再施焊試件，見圖11，評定合格的焊接工藝，適用于焊件厚度有效范圍見表13，對產(chǎn)品而言，管壁厚度、焊縫金屬厚度都在其范圍內(nèi)，此時用兩份“焊接工藝指導書”（T=40mm，T=10mm）所評定得出的兩份“焊接工藝評定報告”中重要因素、補加因素中相同部分，編制一份產(chǎn)品（插入式接管）“焊接工藝指導書”，這份“焊接工藝指導書”應當認為是被評定合格的。也就是說一份“焊接工藝指導書”可以由一份或多份“焊接工藝評定報告”來驗證。圖9 　 圖11表13 適用于焊件厚度有效范圍試件母材焊縫金屬最小值最大值最小值最大值T=4030不限不限200T=1020不限20 對接焊縫試件評定合格的焊接工藝用于角焊縫焊件時，焊件厚度的有效范圍不限；角焊縫試件評定合格的焊接工藝用于非受壓角焊縫焊件時，焊件厚度的有效范圍不限。角焊縫的力學性能計算是由對接接頭對接焊縫試件所測得數(shù)據(jù)來進行的，因此當重要因素、補加因素不變時，任意尺寸對接焊縫試件評定合格的焊接工藝適用于所有尺寸的焊件角焊縫；任意尺寸角焊縫試件評定合格的焊接工藝適用于所有尺寸的焊件角焊縫。 組合評定合格，當作單一焊接方法（或焊接工藝）分別評定來確定適用于焊件母材的厚度有效范圍。結合圖7可見，組合評定合格后適用于焊件母件厚度有效范圍不得以三種焊接方法評定后所適用焊件母材最大厚度疊加（40+40+40+=120mm），而是當作一種焊接方法評定后所適用焊件母材最大值為40mm。七、耐蝕堆焊工藝評定規(guī)則 ６　耐蝕堆焊工藝評定規(guī)則修訂后的JB 4708對耐蝕堆焊評定進行了一些變動，雙層堆焊時分為過渡層與耐蝕層，為區(qū)別起見，將原標題耐蝕層堆焊改為耐蝕堆焊。雙層堆焊時的過渡層堆焊和耐蝕層堆焊都應當遵守耐蝕堆焊評定規(guī)則，在過渡層上堆焊耐蝕層時，應當認為基體鋼材已經(jīng)發(fā)生改變。與對接焊縫重新評定焊接工藝的判斷準則不同，耐蝕堆焊重新評定焊接工藝的判斷準則是堆焊層的化學成分變化，依據(jù)這個準則編制出表9耐蝕堆焊重新評定焊接條件。當變更堆焊方法或堆焊工藝時，將改變堆焊層化學成分，在試件同一高度方向上用不同堆焊方法、不同堆焊工藝進行組合評定合格后，不能將其中任一堆焊方法或堆焊工藝拿出來單獨使用，對于在同一堆焊平面上使用兩種或更多堆焊方法(或堆焊工藝)時，也應分別經(jīng)堆焊工藝評定合格，方可用于焊件，此時，不取組合評定試件。同一焊接方法或不同焊接方法堆焊的兩條焊道之間所出現(xiàn)的焊接缺陷問題屬于操作技能范圍，不在耐蝕堆焊工藝評定規(guī)則范圍之內(nèi)。 耐蝕堆焊重新評定焊接條件見表9。表9堆焊層厚度類別中“堆焊層規(guī)定厚度低于已評定最小厚度”是指圖樣上堆焊層規(guī)定厚度，或已堆焊好的厚度低于已評定最小厚度時，需要重新評定。填充金屬類別中“當堆焊首層時變更焊條直徑”時可能會引起首層堆焊金屬稀釋率改變，故作為焊條電弧焊時的評定焊接條件。焊接位置類別中，國內(nèi)到目前為止埋弧焊只有平焊位置堆焊，所以對埋弧焊而言，焊接位置不作為評定焊接條件。八、試驗要求和結果評價 對接焊縫試件尺寸：試件厚度應充分考慮適用于焊件厚度的有效范圍。對接焊縫試件的數(shù)量與尺寸由能制備足夠數(shù)量的試樣來決定，標準不作規(guī)定，制取試樣時應避開焊接缺陷。 耐蝕堆焊試件尺寸。試件應不小于150 mml50 mm，堆焊寬度等于或大于38 mm，長度應滿足切取試樣要求。耐蝕堆焊試件上只規(guī)定堆焊寬度等于或大于38mm，不規(guī)定堆焊道數(shù)，堆焊焊道之間搭接質(zhì)量與焊工技能有關。 對接焊縫試件和試樣的檢驗 試件檢驗項目：外觀檢查、無損檢測、力學性能和彎曲性能試驗。外觀檢查和按JB 4730進行無損檢測結果不得有裂紋。JB 4708—2000《鋼制壓力容器焊接工藝評定》標準中對接焊縫試件評定焊接工藝的目的在于得到焊接接頭力學性能符合要求的焊接工藝，在標準中規(guī)定了一整套的評定規(guī)則、試驗方法和合格指標都是圍繞焊接接頭力學性能的。評定合格的焊接工藝目的不在于焊縫外觀達到何種要求，也不在于焊縫能達到無損檢測幾級標準，所以雖然在試件檢驗項目規(guī)定了外觀檢查、無損檢測，其主要目的在于了解試件施焊情況，避開焊接缺陷取樣。出現(xiàn)裂紋的原因比較復雜，首先要考慮鋼材焊接性能是否完全掌握，焊接工藝是否正確，鋼板冶金軋制缺陷、坡口寬窄對裂紋敏感性也有影響。從焊接工藝評定原理來講，試件出現(xiàn)裂紋的焊接工藝評定合格，只說明對力學性能而言是合格的，對焊接裂紋而言是不合格的，如果改變焊接條件(例如加大坡口寬度，加大焊縫成形系數(shù))消除了裂紋，而所改變的焊接條件又是次要因素，那么原來產(chǎn)生裂紋的焊接工藝不要重新評定了。鑒于焊接裂紋使人擔心，產(chǎn)生原因復雜，“不得有裂紋”。我們常常在圖樣或技術條件中看到，設計人員除要求按JB 4708進行焊接工藝評定外，對檢驗項目增加了內(nèi)容，例如對強度材料要求增加硬度和金相(微觀)試驗，對鉻鉬耐熱鋼增加回火脆化試驗，對耐蝕鋼增加腐蝕試驗項目等等。當要求增加檢驗項目時，應同時規(guī)定出評定規(guī)則、替代范圍、試驗方法和合格指標。應強調(diào)指出，當對試件增加檢驗項目后，JB 4708中的評定規(guī)則和有關條款并不保證適用于所增加的檢驗項目。 力學性能和彎曲性能試驗項目和取樣數(shù)量應符合表11的規(guī)定。 當試件采用兩種或兩種以上焊接方法（或焊接工藝）時：a)拉伸試樣和彎曲試樣的受拉面應包括每一種焊接方法（或焊接工藝）的焊縫金屬；b)當規(guī)定做沖擊試驗時，對每一種焊接方法（或焊接工藝）的焊縫區(qū)和熱影響區(qū)都要做沖擊試驗。表11 力學性能和彎曲性能試驗項目和取樣數(shù)量試件母材的厚度T，mm試驗項目和取樣數(shù)量，個拉伸試驗彎曲試驗2）沖擊試驗4）5）拉伸1）面彎背彎側彎焊縫區(qū)熱影響區(qū)4）T 222 ≤ T 102223310 ≤ T 202223)33T ≥ 2024331） 一根管接頭全截面試樣可以代替2個板形試樣2） 當試件焊縫兩側的母材之間或焊縫金屬和母材之間的彎曲性能有顯著差別時，可改用縱向彎曲試驗代替橫向彎曲試驗。縱向彎曲時只取面彎和背彎試樣各2個。3） 可以用4個橫向側彎試樣代替2個面彎和2個背彎試樣。4） 當焊縫兩側母材的鋼號不同時，每側熱影響區(qū)都應取3個沖擊試樣。5） 當無法制備5mm10mm55mm小尺寸沖擊試樣時，免做沖擊試驗。，這主要考慮波紋管膨脹節(jié)中多層薄板情況。圖12對于試件采用兩種或兩種以上焊接方法（或焊接工藝）焊成，如果某種焊接方法（或焊接工藝）焊縫金屬厚度小于6mm無法單獨制備沖擊試樣時，可以與其他焊接方法（或焊接工藝）聯(lián)合制備沖擊試樣，沖擊試樣缺口只要有一部分通過焊縫區(qū)（或熱影響區(qū)）則便認為該焊縫區(qū)（或熱影響區(qū)）已經(jīng)得到?jīng)_擊韌性檢驗，見圖12。例如：試件板厚δ=14mm，用氬弧焊打底，焊條電弧焊填滿，取10mm10mm55mm缺口沖擊試樣，氬弧焊焊縫金屬厚度4mm，加工后剩余3mm，無法單獨取沖擊試樣，實際制備焊縫金屬沖擊試樣時，如圖12，沖擊試樣缺口軸線部分通過氬弧焊焊縫金屬，則完成沖擊試驗后便認為氬弧焊焊縫金屬得到檢驗，氬弧焊熱影響區(qū)沖擊試驗也同樣處理。 拉伸試驗 取樣和加工要求a)試樣的焊縫余高應以機械方法去除，使之與母材齊平。試樣厚度應等于或接近試件母材厚度T。b)厚度小于或等于30mm的試件，采用全厚度試樣進行試驗。c)當試驗機受能力限制不能進行全厚度的拉伸試驗時，則可將試件在厚度方向上均勻分層取樣，等分后制取試樣厚度應接近試驗機所能試驗的最大厚度。等分后的兩片或多片試樣試驗代替一個全厚度試樣的試驗。拉伸試樣取樣方法有了變更，在修訂后標準中不再強調(diào)多片試樣厚度每片為30mm，允許為切取多片試樣時的切口占據(jù)的部分厚度不進行拉伸試驗。切口寬度應盡量小，用薄鋸條或薄銑刀對試樣進行分層加工：用機械方法去除焊縫余高過程中可能要加工到母材，所以規(guī)定拉伸試樣厚度應等于或接近試件母材厚度T，這是符合實際情況的。拉伸試樣形式分為：a)緊湊型板接頭帶肩板形拉伸試樣；b)緊湊型管接頭帶肩板形拉伸試樣；c)管接頭全截面拉伸試樣。本標準中拉伸試樣與鋼材、焊材的拉伸試樣不同，其特點是試樣受拉伸平行部分很短，通常等于焊縫寬度加12 mm，實質(zhì)上是焊縫寬度加熱影響區(qū)寬度，兩側立即以R=25 mm的圓弧過渡到夾持部分，其目的是強迫拉伸試樣在焊接接頭內(nèi)(焊縫區(qū)、熔合區(qū)和熱影響區(qū))斷裂，以測定焊接接頭的抗拉強度σb。 合格指標a)試樣母材為同種鋼號時，每個試樣的抗拉強度應不低于母材鋼號標準規(guī)定值的下限值。b)試樣母材為兩種鋼號時，每個試樣的抗拉強度應不低于兩種鋼號標準規(guī)定值下限的較低值。c)同一厚度方向上的兩片或多片試樣拉伸試驗結果平均值應符合上述要求，且單片試樣如果斷在焊縫或熔合線以外的母材上，其最低值不得低于母材鋼號標準規(guī)定值下限的95％(碳素鋼)或97％(低合金鋼和高合金鋼)。本次修訂標準時，變更了兩片或多片拉伸試樣的評定方法和合格指標。厚鋼板橫截面上拉伸強度不均勻，兩片或多片試樣的拉伸試驗結果不是單片值而是平均值應符合要求，而其單片值，如果斷在焊縫或熔合線以外的母材上，其最低值不得低于母材鋼號標準規(guī)定值下限的95％(碳素鋼)，或97％(低合金鋼和高合金鋼)。焊接接頭拉伸試驗后的屈服點是不定值，沒有意義，不必記錄。 彎曲試驗 試樣加工要求試樣的焊縫余高應采用機械方法去除，面彎、背彎試樣的拉伸表面應齊平。焊接接頭的彎曲試樣加工、試驗方法與判廢指標一直是壓力容器標準中爭論最多的問題之一，影響彎曲試驗結果的因素也十分復雜。彎曲試驗比起拉伸、沖擊試驗來，因為沒有實物彎曲開裂數(shù)值作參照，因而難以確定彎曲試驗的判廢指標與試驗方法。壓力容器行業(yè)在嚴格執(zhí)行彎曲試驗規(guī)定時也十分認真學習對比先進工業(yè)國家標準，如美國ASME《鍋爐壓力容器規(guī)范》，普遍的提出下列疑問：①彎心直徑D國內(nèi)規(guī)定為3a(a為試樣厚度)，美國ASME規(guī)定為4a，哪個規(guī)定嚴格?哪個規(guī)定合理?②在同一臺設備上同樣的服役條件與同樣的制造工藝，部分焊縫為雙面焊，部分為單面焊，按照國內(nèi)彎曲試驗標準，它們的彎曲試驗要求可以大不相同，相差一倍之多，這如何理解?③同一臺設備使用不同鋼材，盡管它們的制造工藝與服役條件完全相同，但按國內(nèi)標準規(guī)定它們的焊接接頭彎曲試驗要求可以不同，又作何解釋?正確認識焊接接頭彎曲試驗的目的是修訂彎曲試驗方法的關鍵，也是消除上述疑問的關鍵。焊接接頭彎曲試驗的目的在于測定焊接接頭的完好性(連續(xù)性、致密性)和塑性，壓力容器工作者希望焊接接頭的焊縫區(qū)、熔合區(qū)和熱影響區(qū)都在相同伸長率條件下考核其完好性這才是真正合理的，值得注意的是熱影響區(qū)性能比起焊縫和母材來更難以控制，是焊接接頭薄弱面，是彎曲試驗檢測重點。原西德標準DIN 50121 T1—1978《金屬材料檢驗 熔化焊接頭和堆焊層的彎曲試驗》、美國ASME Ⅸ《焊接和釬接評定》(1995年版)、日本JIS B 8282一1993《壓力容器焊接接頭的力學性能試驗》都提出焊接接頭彎曲試樣外表面計算的纖維伸長率δ％的計算公式：當不同彎心直徑時，計算出彎曲試樣外表面纖維伸長率δ％如表14。GB 150一1998中所列壓力容器用鋼板伸長率標準規(guī)定值如表15，相應焊接材料熔敖金屬伸長率標準規(guī)定如表16。對比表1表15和表16可見：當焊接接頭彎曲試驗彎心直徑為3a時，彎曲試樣受拉面最大伸長率為：25％，已經(jīng)超過絕大部分壓力容器用鋼板和焊接材料伸長率的規(guī)定值下限、若彎曲試驗不合格則不能將原因歸結到焊接接頭完好性不夠，而是超過材料本身伸長率，在此情況下進行彎曲試驗，已經(jīng)失去意義。表 14D/aL2346δ%503329252014表 15 GB 150中所列鋼號伸長率標準定值伸長率標準規(guī)定值，%不小于GB150中所列鋼號17l8MnMoNbR，07MnCrMoVR，l2Cr2MolR1815MnVNR，13MnNiMoNbR，15CrM0R，192016MnR，15MnNiDR，0Crl3A1，0Crl3，00Crl8Ni5Mo3Si22l16MnR，16MnDR，Q235一ABC2209Mn2VDR，Q235一ABC2309MnNiDR Q235一ABC2420R，Q235一ABC2520R，Q235一ABC26Q235一ABC350Crl9Nn3Mo3，00Crl9Nil3Mo3370Crl8Nil2Mo2Ti400Crl8Ni9，0Crl8Nil0Ti，00Crl9Nil0，00Crl7Nil4Mo2注：Q235ABC，20R，16MnR的不同厚度其伸長標準定值不同。表 16 壓力容器常用焊材熔敖金屬伸長率標準規(guī)定值伸長率標準定值，%不小于壓力容器常用焊材15J606，J607，J707，R40717W707Ni，W907Ni，J557，R207，R307，R31