對_承壓設(shè)備產(chǎn)品焊接試件的力學(xué)性能檢驗標(biāo)準_的思考

1、 標(biāo) 準 規(guī) 范 對 “承壓設(shè)備產(chǎn)品焊接試件的力學(xué)性能檢驗標(biāo)準” 的思考卜華全1 ,戈兆文1 ,吳國強2(11 合肥通用機械研究院 ,安徽 合肥 230031 ;21 永勝機械工業(yè)(昆山) 有限公司 ,江蘇 昆山 215321)摘 要 :承壓設(shè)備包括鋼制及有色金屬類鍋爐、 壓力容器、 氣瓶壓力管道 ,關(guān)于承壓設(shè)備產(chǎn)品焊接試件的力學(xué)性能檢驗 ,相關(guān)的各種標(biāo)準和規(guī)范中各有不同的規(guī)定 ,本文對其中涉及到的一些規(guī)定和

2、術(shù)語提出了一些觀點 ,并對力學(xué)性能的檢驗過程和合格判據(jù)中存在的問題進行了探討。關(guān)鍵詞 :壓力容器 ;焊接接頭 ;力學(xué)性能中圖分類號 :T Q05011 ;T- 65211 文獻標(biāo)識碼 :A 文章編號 :1001 - 4837(2006) 07 - 0001 - 05Consideration of Standard on Mechanical Properties Testof Welding Coupon of Press

3、ured EquipmentBO Hua - quan1 , GE Zhao - w en1 ,WU Guo - qiang2(11Hefei G eneral Machinery Research Institute ,Hefei 230031 ,China ;21Y ongsheng Machinery Industry ( K un2shan) C o. ,Ltd. ,K unshan 215321 ,China)Abstract

4、 :The pressured equipment consist of boiler , pressure vessel , gas bottle , pressured pipe et al. T o testthe mechanical properties of welding coupon of these equipment , different standard have different definitions.Th

5、e author brought out some viewpoints on the stipulations and terms of these standards. The test process andcriterion of mechanical test were suggested.K ey words :pressure vessel ;welding joint ;mechanical test1 概述統(tǒng)一承壓

6、設(shè)備 (鍋爐、 壓力容器、 氣瓶和壓力管道) 產(chǎn)品焊接試件的力學(xué)性能檢驗標(biāo)準 ,是國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局特種設(shè)備安全監(jiān)察局的重要技術(shù)管理決策 ,它對加強承壓設(shè)備的安全監(jiān)察、 提高承壓設(shè)備安全可靠性、 確保承壓設(shè)備的制造 (安裝) 焊接質(zhì)量將起到重要作用 ,全國鍋爐壓力容器標(biāo)準化技術(shù)委員會秘書處十分重視 ,積極組織了該標(biāo)準的編制工作。以前 ,各類承壓設(shè)備行業(yè)都規(guī)定了各自的產(chǎn)品焊接試件的力學(xué)性能檢驗標(biāo)準 ,如 :(1) 《蒸汽鍋爐安全技術(shù)

7、監(jiān)察規(guī)程》 第五章規(guī)定了 “為檢驗產(chǎn)品焊接接頭的力學(xué)性能應(yīng)焊制產(chǎn)品檢查試件(板狀試件稱為檢查試板) ” ,檢查試件類型包括縱焊縫檢查試件、 環(huán)焊縫檢查試件、 管道的模擬檢查試件、 管道上直接切取檢查試件。并且規(guī)定了檢查試件(板狀、 管狀) 的數(shù)量、 尺寸、 力學(xué)性能檢驗類別、 試樣數(shù)量、 試驗方法與合格指標(biāo)。(2) 《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》 規(guī)定 : “為檢驗產(chǎn)品焊接接頭和其它受壓元件的力學(xué)性能和彎曲性能 ,應(yīng)制作縱焊縫產(chǎn)品焊接試板

8、 ,采用新材料、 新焊接工藝制造鍛焊壓力容器產(chǎn)品時 ,應(yīng)制作模擬環(huán)焊縫的焊接試板” 。 “鋼制壓力容器產(chǎn)品焊接試板尺· 1 ·© 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net經(jīng)常在圖樣上看到產(chǎn)品焊接試件中要增加步冷試驗來測定焊接接頭的回火脆化性

9、 ,但 《承壓設(shè)備產(chǎn)品焊接接頭的力學(xué)性能檢驗標(biāo)準》 對步冷試驗就不適用 ,設(shè)計人員還要規(guī)定出一整套的試驗方法與合格指標(biāo)。(3) 產(chǎn)品焊接試件主要目的是檢驗產(chǎn)品焊接工藝執(zhí)行過程中的正確性 ,當(dāng)規(guī)定 “板狀試件應(yīng)置于承壓設(shè)備元件縱向接頭的延長部位 ,與所代表的承壓設(shè)備元件同時施焊” 時 ,試件可以較好地代表產(chǎn)品的實際施焊工藝。除此之外 ,如球罐產(chǎn)品焊接試件、 管狀瓶體和環(huán)狀產(chǎn)品的焊接試件 ,就不能與產(chǎn)品同時施焊。如果在標(biāo)準中強調(diào) “焊接試件

10、的焊工 ,焊接設(shè)備和焊接工藝規(guī)程應(yīng)與所代表的承壓設(shè)備元件相同” ,更符合編制標(biāo)準的目的 ,也有利于實施與檢查。其實這一條對于縱向接頭延長部件的試件也是需要強調(diào)的 ,因此 ,在試件識別標(biāo)記中應(yīng)有 “焊接工藝規(guī)程編號” 的內(nèi)容。5 試件力學(xué)性能檢驗的重點從承壓設(shè)備安全可靠性出發(fā) ,要求焊接接頭性能不低于母材 ,因此力學(xué)性能檢驗的合格指標(biāo)基本上都與母材作比較 ,在取樣位置和試驗方法上也必須充分考慮這些因素 ,與母體一致。(1) 試件力學(xué)性

11、能檢驗 ,實質(zhì)是檢驗試件焊接接頭性能 ,焊接接頭包括焊縫區(qū)、 熔合區(qū)和熱影響區(qū)。在焊接接頭中以熱影響區(qū)最為復(fù)雜 ,可控制調(diào)整的焊接工藝因素少 ,性能也往往最低 ,是焊接接頭中的薄弱環(huán)節(jié) ,也是焊接試件檢驗的重點。韌性指標(biāo)是焊接接頭的重要力學(xué)性能指標(biāo) ,而沖擊韌性試驗是一種較敏感的試驗方法 ,通過測定焊接接頭的沖擊韌性 ,可以判定焊接工藝變化 ,若在產(chǎn)品焊接試件中只強調(diào)低溫鋼熱影響區(qū)沖擊韌性試驗 ,不進行強度鋼、 耐熱鋼、 管線鋼熱影響區(qū)

12、沖擊韌性試驗 ,失去了產(chǎn)品焊接試件原來的初衷 ,則大大降低了這類鋼制承壓設(shè)備的安全可靠性。微合金化控冷控軋鋼發(fā)展迅速 ,用于制造的承壓設(shè)備日益增多 ,長輸管線用鋼大多為微合金化控冷控軋鋼 ,我國承壓設(shè)備行業(yè)用量最大的 60 kg 級高強度鋼也是微合金化鋼 ,微合金化控冷控軋鋼焊接性能最大的問題是過熱區(qū)晶粒粗大 ,沖擊韌性下降 ,如果在產(chǎn)品焊接焊接試件力學(xué)性能檢驗標(biāo)準中不規(guī)定進行熱影響區(qū)沖擊試驗 ,那么無法證明產(chǎn)品焊接接頭的韌性是否合格。

13、(2) 承壓設(shè)備設(shè)計標(biāo)準中都普遍要求焊接接頭性能不低于母體。母材力學(xué)性能檢驗是按照標(biāo)準規(guī)定在特定的部位取樣 ,其試驗結(jié)果才具有典型性、 穩(wěn)定性和公正性。我國壓力容器用鋼板力學(xué)性能檢驗取樣部位規(guī)定如表 1 所示 ,鍋爐用鋼板標(biāo)準中無類似規(guī)定。表 1 我國標(biāo)準中關(guān)于鋼板力學(xué)性能檢驗試樣的種類及取樣規(guī)定標(biāo)準名稱 力學(xué)性能 試驗種類 取樣位置G B 3531 — 1996 《低溫壓力容器用低合金鋼鋼 板》拉伸試樣 , 沖擊試樣厚度 >

14、 60 mm 鋼板 ,取自厚度 1/ 4 處G B 6654 — 1996 《壓力容器用鋼板》拉伸試樣 , 沖擊試樣厚度 > 60 mm 鋼板 ,取自厚度 1/ 4 處G B 19189 — 2003 《壓 力容器用調(diào)質(zhì)高強度鋼 板》拉伸試樣 , 沖擊試樣厚度 > 25 mm 鋼板 ,取自厚度 1/ 4 處因此我國承壓設(shè)備產(chǎn)品焊接試件力學(xué)性能檢驗試樣 ,應(yīng)按照承壓設(shè)備用鋼板標(biāo)準規(guī)定 ,在相同板厚位置取樣 ,這樣才有可對比性。

15、下述規(guī)定 : “試板厚度 > 60 mm 的高強度鋼和鉻鉬鋼 ,以及試板厚度> 40 mm 的低溫鋼 ,取兩組沖擊試樣 ,一組位于鋼板近表面 ,另一組位于鋼板厚度 1/ 4 處” ,沒有標(biāo)準依據(jù) ,不符合中國實際。(3) 采用一種或多種焊接方法和工藝完成同一條焊縫的情況并不少見 ,厚壁容器中有 ,管道焊接時也不少。產(chǎn)品焊接試件的力學(xué)性能檢驗 ,也必須考慮到組合焊接情況。當(dāng)用組合焊接完成產(chǎn)品焊接試件時 ,試件中和焊接方法及焊接

16、工藝所熔敷的焊縫金屬和形成的熱影響區(qū)都應(yīng)當(dāng)?shù)玫嚼煸囼灐?沖擊試驗和彎曲試驗的檢驗。6 力學(xué)性能檢驗結(jié)果及評價611 拉伸試驗拉伸試驗的目的是測定產(chǎn)品焊接試件中焊接接頭的抗拉強度。拉伸試樣不僅有板狀 ,還應(yīng)有管狀。拉伸試樣設(shè)計成緊湊型 ,目的是強迫試樣在焊接接頭范圍內(nèi)斷裂 ,因為要觀察拉伸試樣斷裂位置、 了解斷口狀況和分析斷裂原因 ,試樣必須拉斷。全板厚的拉伸試樣和大板厚試件的多片試樣 ,每個(片) 試樣都應(yīng)進行拉抻試驗。每個(

17、片) 試樣拉伸試驗結(jié)果都應(yīng)符合規(guī)定 ,不取平均值。由于在板厚方向上 ,軋制后組織致密程度不均勻 ,經(jīng)常是上下側(cè)組織致密 ,而中部疏松 ,造成在板厚中部取樣的拉· 3 ·第 23 卷第 7 期 壓 力 容 器 總第 164 期© 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publ