淺談焊接特殊過程的確認(rèn)及控制

楊瑞華 王勇濤

（南車洛陽機(jī)車有限公司，河南 洛陽 471002）

1 焊接是特殊過程

特殊過程是指對形成的產(chǎn)品是否合格不易或不能經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行驗(yàn)證，或者僅在產(chǎn)品服役時(shí)才能表現(xiàn)出來的過程，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，必須對特殊過程實(shí)施確認(rèn)及控制。

焊接是金屬零部件成形的重要手段，焊接過程中母材性能和成分、焊接設(shè)備性能、焊接方法、焊接結(jié)構(gòu)、焊前處理、焊接材料、焊接工藝、焊接施工環(huán)境、保護(hù)介質(zhì)、施焊操作水平、焊后處理等均會(huì)影響焊縫機(jī)械性能，而不可能所有焊縫都進(jìn)行破壞性力學(xué)性能試驗(yàn)，焊接是一個(gè)特殊過程，在以焊接成型為主的制造業(yè)必須開展焊接過程的確認(rèn)（即焊接工藝評定）及控制。

2 焊接過程的確認(rèn)

2.1 確認(rèn)的內(nèi)容

焊接工藝評定就是對事前擬定的焊接工藝能否焊出合乎質(zhì)量要求的焊接接頭進(jìn)行評價(jià)，而特殊過程確認(rèn)就是通過提供客觀證據(jù)，對特殊過程形成產(chǎn)品的質(zhì)量特性要求已得到滿足的認(rèn)定，所以，焊接工藝評定既是特殊過程確認(rèn)的途徑，又是焊接產(chǎn)品質(zhì)量的保證。

2.2 焊接工藝評定的一般程序

2.2.1 焊接工藝評定立項(xiàng)

生產(chǎn)單位根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、材料、接頭形式、所采用的焊接方法和鋼板厚度范圍，以及老產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中因結(jié)構(gòu)、材料或焊接工藝的重大改變，提出焊接工藝評定項(xiàng)目。

2.2.2 擬定預(yù)備焊接工藝指導(dǎo)書（pWPS)

焊接工程師根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、材料、接頭形式等制定預(yù)備焊接工藝指導(dǎo)書（pWPS），對選用焊接工藝如焊接方法、接頭類型、焊接位置、母材及焊材規(guī)格、坡口制備、焊接工藝參數(shù)、焊前焊后處理等預(yù)先設(shè)定。

2.2.3 試板焊接

按照預(yù)焊接工藝指導(dǎo)書規(guī)定的母材形式領(lǐng)料、加工、制取焊接試板、焊材烘干、焊接，試件焊接應(yīng)由熟練焊工按照pWPS規(guī)定的工藝參數(shù)進(jìn)行，焊接工程師應(yīng)監(jiān)督焊接全過程并記錄焊接工藝參數(shù)實(shí)測數(shù)據(jù)。如試件要求焊后熱處理，則應(yīng)記錄熱處理過程的實(shí)際溫度和保溫時(shí)間。

2.2.4 試板的檢驗(yàn)

焊接試板的檢驗(yàn)分為無損檢驗(yàn)及破壞性試驗(yàn)。

（1）外觀及無損檢驗(yàn)（NDE）。對焊接完成的試板首先進(jìn)行目測及無損檢驗(yàn)，常用的無損檢測方法有UT(超聲波檢測)，RT(射線檢測)，MT(磁粉檢測)，PT(滲透檢 測)等。

（2）破壞性試驗(yàn)。試板的破壞性試驗(yàn)主要包括橫向拉伸、彎曲（正彎/背彎）、沖擊、硬度、低倍金相等。根據(jù)有關(guān)力學(xué)性能檢測標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測形式在試板上截取試驗(yàn)試樣，并按照檢測標(biāo)準(zhǔn)逐一進(jìn)行力學(xué)性能檢測。試樣應(yīng)在所有的無損檢驗(yàn)之后，從合格的部位內(nèi)截取。我公司曾開展Q345C 氣體保護(hù)焊的焊接工藝評定試驗(yàn)，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定制備拉伸試驗(yàn)試樣2 個(gè)，彎曲試驗(yàn)4個(gè)，沖擊試驗(yàn)6 個(gè)，硬度試驗(yàn)1 個(gè)，低倍金相1 個(gè)，試驗(yàn)結(jié)果如下：

拉伸試驗(yàn)，要求值：470～630MPa，實(shí)測值：525MPa、540 MPa；

彎曲試驗(yàn)：壓頭直徑40mm、彎曲角度為180°，試驗(yàn)結(jié)果合格（未出現(xiàn)大于3mm 缺陷）；

沖擊試驗(yàn)，要求值不小于34J，實(shí)測值：VWT110、89、92，平均97J；VHT134、120、160，平均138J；

硬度試驗(yàn)，要求HV≤380，實(shí)測： 母材[PM]、 熱影響區(qū)[HAZ]、焊縫[WM]區(qū)域硬度均符合；

低倍金相，要求融合良好，照片如下：

比例/Scale：3X

試驗(yàn)結(jié)果表明我公司擬定的預(yù)焊接工藝指導(dǎo)書滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。

2.2.5 編制焊接工藝評定報(bào)告（WPQR）

評定項(xiàng)目檢驗(yàn)全部合格后，即可編寫焊接工藝評定報(bào)告。報(bào)告一般分兩大部分：一是記錄焊接工藝評定試驗(yàn)的條件，二是各項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果。報(bào)告須由完成該項(xiàng)評定試驗(yàn)的焊接工程師填寫并簽字，內(nèi)容真實(shí)、完整。

2.2.6 制定焊接工藝規(guī)程（WPS）

依據(jù)評定報(bào)告將預(yù)焊接工藝指導(dǎo)書轉(zhuǎn)化為正式焊接工藝規(guī)程，這是指導(dǎo)生產(chǎn)進(jìn)行的直接工藝標(biāo)準(zhǔn)。

3 焊接過程控制

焊接過程確認(rèn)保證了產(chǎn)品技術(shù)層面的可行性，而要獲得質(zhì)量合規(guī)的產(chǎn)品，必須將WPS 落實(shí)到生產(chǎn)過程，實(shí)行過程控制。

（1）人員控制。按照批準(zhǔn)的焊接工藝規(guī)程WPS，進(jìn)行焊工考試，考試合格的焊工方可擔(dān)任本過程工作；

（2）裝備保證。企業(yè)應(yīng)對焊接裝備重點(diǎn)控制，做好定修、檢定，保證裝備性能良好；設(shè)備必須完整、配套，配有顯示（或自動(dòng)控制）工藝參數(shù)的檢測、計(jì)量儀器儀表，必要時(shí)，還應(yīng)配備工藝參數(shù)自動(dòng)記錄儀和安全報(bào)警裝置；

（3）焊材控制。加強(qiáng)對焊材的質(zhì)量控制，做好焊材的入庫檢查、庫內(nèi)保存及焊前處理，避免失效、損壞的焊材用于生產(chǎn)；

（4）環(huán)境控制。施焊場地應(yīng)有良好的自然采光或照明，廠房內(nèi)濕度和溫度、施工現(xiàn)場風(fēng)速、焊機(jī)冷卻水的壓力和溫度等滿足工藝要求，三廢排放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合國家環(huán)境保護(hù)有關(guān)規(guī)定；

（5）工藝過程控制。施焊過程嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)程，質(zhì)量檢驗(yàn)人員做好焊接參數(shù)的執(zhí)行監(jiān)督，并輔以多頻次的工序檢驗(yàn)。對于質(zhì)量要求嚴(yán)格的焊縫如壓力容器的焊接，還應(yīng)另設(shè)質(zhì)量責(zé)任工程師進(jìn)行監(jiān)控。

4 結(jié)束語

通過對焊接過程實(shí)施確認(rèn)及過程控制，可以保證焊接產(chǎn)品質(zhì)量的可靠及穩(wěn)定性，對于焊接成型為主的制造業(yè)必須實(shí)施焊接過程的確認(rèn)及控制。

[1]JB/T 5059-2006 特殊工序質(zhì)量控制導(dǎo)則[S].中華人民共和國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).

[2]董曉林.常見幾種特殊過程的確認(rèn)[J].鐵道技術(shù)監(jiān)督，2004，9.

[3]李偉.焊接特殊過程確認(rèn)[J].焊接技術(shù)，第39 卷第3期，2010，3.

[4]陳祝年編著.焊接工程師手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002，1.