辛改最终版20111105钢制压力容器焊接工艺评定项目的优化和整合.doc

钢制压力容器焊接工艺评定项目的优化和整合 朱海鹰 辛忠智（中国化工装备协会 100011） 廖洋 杨鹏 辛忠仁（四川省质量技术监督局 610061） 摘 要：本文根据《固定式压力容器安全技术监察规程》和《承压设备焊接工艺评定》标准，提出对现有和新做的钢制压力容器焊接工艺评定项目进行优化和整合，减少焊接工艺评定的数量，以及避免出现焊接工艺评定不能覆盖产品的情况等。 关键词：钢制压力容器 焊接工艺评定 优化 整合 经过二十余年的努力和积累，国内压力容器制造企业对焊接工艺评定重要性的认识不断深入，焊接工艺评定工作也取得大的进展。目前，企业做了上百个甚至几百个焊接工艺评定项目的并不少见。但是由于对焊接工艺评定标准认识和理解的偏差，也出现一些不可忽视的问题，如焊接工艺评定项目的选择无序，无计划，随意性大，以致焊接工艺评定覆盖范围重叠，评定项目相互重复；甚至有的企业所做评定项目数量虽不少，但却不能覆盖现有的压力容器产品。因而急需对焊接工艺评定项目进行优化和整合。在确定焊接工艺因素时，尽量扩大焊接工艺评定覆盖范围，避免和减少覆盖范围的重叠，减少焊接工艺评定数量，保证焊接工艺评定项目能覆盖全部压力容器产品。 根据《固定式压力容器安全技术监察规程》和NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》标准，按照钢制压力容器常用材料种类：碳钢和低合金钢（Fe-1、Fe-3、Fe-4、Fe-5A）,铬镍奥氏体不锈钢（高合金钢,Fe-8）；焊接方法：焊条电弧焊（SMAW）、埋弧焊（SAW）、钨极气体保护焊（GTAW）；焊后热处理类别，对各种钢制压力容器的焊接工艺评定项目进行分析和探讨。 1、碳钢和低合金钢制压力容器 1.1 不进行焊后热处理（As Weld—AW） 为了充分利用焊接工艺评定的覆盖范围，减小焊接工艺评定项目共同叠加的覆盖范围，达到减少焊接工艺评定数量的目的，在拟定预焊接工艺规程（pWPS）时，选择焊接工艺评定试件的厚度分别为4mm、8mm、38mm。评定合格后，则它们的焊件母材厚度覆盖范围分别为2~8mm、8~16mm、16~200mm。这样，选择的三个焊接工艺评定项目则可不间断地覆盖2.0~200mm的所有板厚，见表1。 表1 序号 焊接方法 焊后热处理 类 别 试件母材厚度 mm 焊件母材厚度 覆盖范围mm 1 SMAW（或SAW、GTAW） AW 4 2-8 2 8 8-16 3 38 16-200 注：AW—AS WELD，即焊态，不进行焊后热处理。 从表1可以看出，对于焊条电弧焊、埋弧焊和钨极气体保护焊，每种焊接方法各有三个焊接工艺评定项目。对于中厚板和厚板，如厚度8mm和38mm的试件，可以采用二种焊接方法（钨极气体保护焊和焊条电弧焊）或三种焊接方法（钨极气体保护焊、焊条电弧焊和埋弧焊）的组合评定代替分别评定，这样一个工艺评定可以代替二个或三个评定，达到减少焊接工艺评定数量的目的。 1.2 高于上转变温度进行焊后热处理（Normalizing—N） 这主要针对热冲压成形的碳钢和低合金钢凸形封头的拼接焊接接头的焊接工艺评定。 对于热冲压成形的碳钢和低合金钢制凸形封头，应充分考虑封头拼接焊接接头热冲压的热过程，如果认为热冲压的热加工过程不属于焊后热处理，这样的理解是不正确的。对于碳钢和低合金钢制凸形封头，热冲压过程的加热温度已达到或超过910℃（铁碳平衡图上的临界点A3），因而封头的热冲压过程类似于正火热处理过程（Normalizing—N），直接影响到封头拼接焊接接头的力学性能和弯曲性能，对于封头拼接焊接接头实际上也就是一次焊后热处理过程。 由于热冲压加热温度超过了碳钢和低合金钢的上转变温度，因而适用于焊件的最大厚度为试件厚度的1.1倍，按《承压设备焊接工艺评定》的表10序号1确定焊件的最大厚度；而适用于焊件的最小厚度按《承压设备焊接工艺评定》的表7确定。对于大多数压力容器制造企业所需焊接工艺评定的项目推荐见表2。 表2 序号 焊接方法 焊后热处理 PWHT 试件母材厚度 mm 焊件母材厚度 覆盖范围mm 1 SMAW N 38 5-41.8 2 SAW N 38 5-41.8 从表2可以看出，在重要因素和补加因素不变的条件下，厚板评定合格的焊接工艺，其母材厚度覆盖范围将包容了较薄板。因此，此种情况下，应做较厚板的焊接工艺评定。充分利用焊接工艺评定的覆盖范围，减少焊接工艺评定次数。 1.3 先高于上转变温度，继之在低于下转变温度进行焊后热处理（Normalizing + Stress Relief—N+SR） 这主要针对热冲压成形的碳钢和低合金钢凸形封头的拼接焊接接头的焊接工艺评定。 对于焊后需整体热处理消除焊接应力的压力容器（如液化石油气储罐、液氯储槽等），其热冲压成形的