【導讀】JB／T4709—1992《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》自1992年10月1日實施以來，已歷時8年。按全國壓力容器標準化技術(shù)委員會要求，從1998年5月便由合肥通用機械研究所、錦西化工機械廠和大連石化設(shè)汁院著手修汀。修訂的主要依據(jù)是在JB/T4709一1992基礎(chǔ)上，結(jié)合8年實踐所取得經(jīng)驗，進行了廣泛調(diào)研、搜集資料。根據(jù)我國實際情況參照采用了美國ASME《鍋爐及壓力容器規(guī)范》第Ⅷ卷《壓力容器建造規(guī)則》和日本JISB8270—1993《壓力容器》。按照標準修訂程序相繼寫出討論稿、征求意見稿、送審稿和報批稿。編制、修訂本標準的目的在于明確焊制壓力容器的各個環(huán)節(jié)所允許與禁止的條款。本“標準釋義”由合肥通用機械研究所戈兆文、錦西化工機械廠龍紅、大連石油化工設(shè)計院嚴國華編寫。

　　

【正文】 T/30,T/25T/251)T/最小111合金鋼, h相對板厚T/251)2)T/251)2)T/251)2)T/24T/24T/25T/252)—最小11~3~31加熱入爐最高溫度,　℃4254254254004003)400400315最高加熱溫度,　℃/h相對板厚22425/T22625/T22025/T22025/T22025/T22022025/T220最小555655555555553)—最大224220220220220220220220冷卻出爐最高溫度,　℃425425425400400400400315最高冷卻溫度,　℃/h相對板厚28025/T28025/T22025/T27525/T27525/T27527525/T275最小555655555555553)—最大280280220275275275275260加熱, 冷卻中的溫度差 最大℃150/5140/5140/150/—150/130/140/保溫中的溫度差 最大℃8556Fixed temperatureFixed temperature—Fixed temperature804)83二次入爐時重疊區(qū)的最小數(shù)值, mTake larger in and—l) T≥50 mm, it is 2 + (T50)/100 (T thickness)2) T≥50 mm, it is 5 + (T125)/1003)對于復雜結(jié)構(gòu)應(yīng)多加注意4)由焊接工藝規(guī)程定 表15 米勒（Larson——Miller）焊后熱處理回火參數(shù)P表 [ = T(20+log t) 103, T = K, t = h ] tP ℃12456789101214161820253035404550570580590600610620630640650660670680690700710720730JB 47092000 標準釋義六、焊接返修tempreature 焊縫同一部位返修次數(shù)不宜超過二次。 壓力容器焊縫返修次數(shù)一直是壓力容器行業(yè)的熱門話題。這里有兩個問題：一是返修次數(shù)對焊接接頭或壓力容器質(zhì)量的影響如何?二是為什么要規(guī)定返修次數(shù)? 返修次數(shù)對焊接質(zhì)量的影響實際上是對焊接接頭(除焊縫外)的影響，晶粒粗大區(qū)原來就是熱影響區(qū)中沖擊韌性薄弱區(qū)，幾經(jīng)返修后該處韌性變化則是說明返修次數(shù)對焊接接頭性能影響的最好例證。 早在60—70年代，國內(nèi)不少單位就從實際出發(fā)進行返修次數(shù)對焊接接頭性能影響試驗，其中原石油工業(yè)部施工技術(shù)研究所較為典型。他們同時進行焊接熱模擬試驗和接頭焊縫實際返修試驗以作對比，焊接熱摸擬試驗?zāi)軠蚀_地使試樣加熱到所要求的溫度峰值并可多次循環(huán)，在試樣整個截面上出現(xiàn)所要求的組織。 試驗是用厚度為16 mm的16MnR鋼板，熱循環(huán)加熱溫度峰值1320℃，試驗條件如下： ①A組一焊后未經(jīng)返修(摸擬一次焊接熱循環(huán))。 ②B組一焊后二次返修(摸擬五次熱循環(huán))。 ③C組一焊后三次返修(摸擬七次熱循環(huán))。 ④D組一焊后四次返修(摸擬九次熱循環(huán))。 ⑤E組一焊后六次返修(摸擬十三次熱循環(huán))。 ⑥H組一焊后三次返修，然后經(jīng)625℃177。25℃1 h焊后熱處理。 ⑦F組一母材供貨狀態(tài)。 以上七組試樣所進行試驗結(jié)果如下： a)經(jīng)二次至六次返修后其組織結(jié)構(gòu)和形態(tài)基本一致，有效晶粒稍有粗化。 A組一5級晶粒度；B組一5級晶粒度；C組一5—4級晶粒度； D組一4級晶粒度；E組一4級晶粒度。 b)各組試樣夏比V型缺口沖擊韌性試驗結(jié)果見表16，從表16可見，經(jīng)多次返修后粗晶區(qū)的沖擊韌性略有下降。 c)返修次數(shù)與維氏硬度值關(guān)系如圖4所示，從圖可見，隨著返修次數(shù)的增加硬度略有下降。d)從表16還可以看出，隨著返修次數(shù)的增加，脆性轉(zhuǎn)變溫度略有上升，但幅度很小，在10℃以內(nèi)。表16返修次試　　　　數(shù)　　　　　驗溫度母材未經(jīng)返修返修二次返修三次返修四次返修六次返修三次后回火處理(F)(A)(B)(C)(D)(E)(H)20℃ () () () () () () ()0℃ () () () () () () ()20℃ () () () () ().1 () ()40℃ () () () () () () ()脆性轉(zhuǎn)變溫度，℃60℃ () () () () () () ()164628863014121481012Tr524166122617注1 括號內(nèi)數(shù)值為3個試樣平均沖擊韌性值。2 ——m/cm2為韌性臨界值；——m/cm2為韌性臨界值； Tr5——以50%韌性斷口作為韌性臨界值。上述返修后性能略有不利影響，在經(jīng)消除應(yīng)力熱處理后基本上都能恢復到未經(jīng)返修狀態(tài)。同時，還進行實際返修試驗，利用30 mm厚的16MnR鋼板，開不對稱X形坡口，每次返修都以焊縫的同一側(cè)為基準，力求使每次返修焊縫的熔合區(qū)重合，共進行了二次、三次、四次返修試驗，在試驗過程中將試板固定在夾具上，模擬實際產(chǎn)品的拘束狀態(tài)。 試驗結(jié)果如下： ①熔合區(qū)和粗晶區(qū)的金相組織。在焊縫表面層的熔合區(qū)和粗晶區(qū)中主要是貝氏體和少量鐵素體，在熔合區(qū)中貝氏體主要以粒狀貝氏體出現(xiàn)，其奧氏體晶粒度，無返修試樣為4級，二，三，四次返修試樣皆為3—4級，可以看出四次返修內(nèi)奧氏體晶粒度沒有明顯變化。 而在焊縫表面層以下熔合區(qū)和粗晶區(qū)中基本上都是回火貝氏體和回火索氏體以及少量的塊狀鐵素體。 ②焊接接頭的拉伸強度和伸長率基本上與返修次數(shù)無關(guān)、四次以內(nèi)的返修的彎曲試樣全都彎曲到180。(D=3α)，證明返修次數(shù)對焊接接頭的塑性沒有明顯影響。 圖4 返修次數(shù)與硬度關(guān)系圖 ③多次返修熱影響區(qū)沖擊韌性見圖5，可見在熱影響區(qū)范圍內(nèi)(0—8mm)，四次返修以內(nèi)，返修次數(shù)對熱影響區(qū)韌性分布影響不大。其脆性轉(zhuǎn)變溫度比母材有明顯升高，但仍在規(guī)定范圍內(nèi)。圖5 多次返修熱影響區(qū)—20℃沖擊韌性變化曲線在四次返修次數(shù)內(nèi)熔合線處沖擊功與返修次數(shù)的關(guān)系規(guī)律性不強，這是因為試板上每次焊接和碳弧氣刨時的熔合線不可能都重合?？傊?，對于16MnR鋼板，在不超過四次返修情況下，接頭的強度、塑性和韌性沒有造成明顯的惡化趨勢，返修次數(shù)與焊縫及熱影響區(qū)金屬的力學性能之間沒有明顯的相互關(guān)系，從總的變化結(jié)果來看都能滿足有關(guān)規(guī)定的要求。 從16MnR多次返修結(jié)果來看，多次返修焊縫不會影響焊縫質(zhì)量，即使多次返修后焊接熱影響區(qū)脆性轉(zhuǎn)變溫度提高，接頭附近殘余應(yīng)力增加，通過焊后熱處理也都能恢復、有人以為在焊縫同一部位多次返修多次加熱會使晶粒粗大，這是一個錯誤主觀想法。在同一部位連續(xù)不停加熱才有可能使晶粒粗大，多次返修則是從焊接完成一檢驗完畢一制定方案再次返修復雜過程，再次加熱(碳弧氣刨和焊接)都是從室溫開始，如何使晶粒粗大? 對于熱軋、正火的低合金鋼、低碳調(diào)質(zhì)低合金鋼而言，熱影響區(qū)中的粗晶區(qū)是焊接接頭的最薄弱區(qū)，該區(qū)韌性低，對冷裂紋敏感，但粗晶區(qū)很窄很窄尺寸很小，模擬返修過程使每次碳弧氣刨和焊接時所產(chǎn)生粗晶區(qū)都重合是非常難以做到的，何況在現(xiàn)場返修的大生產(chǎn)環(huán)境中呢?返修寸往往將前一次粗晶區(qū)統(tǒng)統(tǒng)去除，更用不著擔心粗晶區(qū)重疊了。 多次返修后對熱影響區(qū)的多次回火作用有利于改善力學性能。 從標準上限制返修次數(shù)不是從技術(shù)角度出發(fā)的，而是從管理角度出發(fā)。返修二次仍不合格，那就說明，這位焊工(或這個小組、工段)連續(xù)三次都不能焊好，得采取管理措施：更換焊工、重新制定焊接工藝、獎懲手段、通過質(zhì)保體系反饋等等，這都要通過技術(shù)負責人采取組織手段的。 做完焊后熱處理的壓力容器或其零部件，如果進行焊接返修還需不需要重新進行焊后熱處理?這也是壓力容器行業(yè)關(guān)心的問題。國內(nèi)球罐開罐檢查已有10多年了，其中就有不少球罐焊接返修后沒有重新作焊后熱處理的，使用至今，依然良好。1992年版ASME《鍋爐壓力容器規(guī)范》第Ⅷ卷第一分卷《壓力容器》和JISB 8270—1993都規(guī)定在一定條件下允許焊接返修后而不要重新焊后熱處理，國內(nèi)原化工部設(shè)計標準(HGJ l8—1989《鋼制化工容器制造技術(shù)要求》)中也有相近的規(guī)定。 在征求意見稿中，根據(jù)我國的實際情況，對于標準抗拉強度下限值σχ不大于540 MPa的碳素鋼、強度型低合金鋼母材及其焊接接頭的焊接返修也作出類似規(guī)定，后來擔心如此規(guī)定下來，有些單位則會放松焊后熱處理前的無損檢測，因而在送審稿中刪除了這方面的內(nèi)容。對于特殊情況下，可能會碰到焊后熱處理后的焊接返修。通過報批手續(xù)，可按下述推薦方法進行。 標準抗拉強度下限值σχ不大于540 MPa的碳素鋼、強度型低合金鋼母材及其焊接接頭的焊接返修，當符合下列條件時可以在最終焊后熱處理之后、水壓試驗之前進行，而不需重作焊后熱處理。 ①壓力容器制造單位應(yīng)取得業(yè)主的書面同意，在同意書上寫明返修位置、長度、返修深度等情況； ②焊接返修總深度不得超過38 mm，焊接返修的總深度系指在同一返修位置的正、背面返修深度之和。 ③清除缺陷后應(yīng)使用磁粉檢測或滲透檢測確認、④應(yīng)采用低氫型藥皮焊條施焊，焊道寬度不大于焊芯直徑的4倍。 ⑤焊接返修時，預(yù)熱溫度和層間溫度不低于100℃。 ⑥焊接返修完成后，應(yīng)對焊縫表面進行無損檢測。如采用磁粉檢測，只允許采用交流磁軛法。焊接返修深度大于10 mm時，需進行射線透照檢測。 ⑦焊接返修后容器應(yīng)進行壓力試驗。 ⑧在產(chǎn)品質(zhì)量證明書中記錄焊接返修部位、長度和返修深度。 受壓元件母材表面少量補焊(如拆除定位塊損傷母材)可不按上述規(guī)定，但補焊表面不得與容器內(nèi)盛介質(zhì)接觸。七、附錄A 不銹鋼復合鋼焊接規(guī)程A2 不銹鋼復合鋼材 不銹鋼復合鋼材包括兩種類型：用爆炸法、軋制法、軋制—爆炸法生產(chǎn)的復合鋼板，和用堆焊方法生產(chǎn)的復合鋼。附錄A適用于這兩種類型復合鋼材。 自70年代以來，國內(nèi)制造出為數(shù)不少熱壁加氫反應(yīng)器，用于石油煉制行業(yè)，其內(nèi)壁大都堆焊了奧氏體不銹鋼，可稱為堆焊方法生產(chǎn)的不銹鋼復合鋼，開始時采用日本住友和神鋼生產(chǎn)的堆焊焊劑PFB一7FK和FJ—l，堆焊用鋼帶則用USB一309L和USB一347L。之后，合肥通用機械研究所等單位組織科技攻關(guān)，開發(fā)并批量生產(chǎn)出國產(chǎn)堆焊焊劑SHD一2