壓力容器焊接工藝評定常見問題分析及對策

孫恒頗

（菏澤市產品檢驗檢測研究院，山東 菏澤274000）

根據TSG 21-2016《固定式壓力容器安全技術監察規程》的規定，在生產過程中，壓力容器本體必須先通過NB/T 47014-2011《承壓設備焊接工藝評定》進行焊接工藝評定，壓力容器本體才能進行焊縫焊接，但在生產制造當中造成焊接工藝評定準確度不夠或焊接工藝評定制作不具備科學性，大多是因為焊接責任師憑經驗行事為對具體制品進行具體分析或對《承壓設備焊接工藝評定》相關規定理解不透徹。本文結合工作實際，就《承壓設備焊接工藝評定》在焊接工藝評定中的相關應用問題進行解析并提出有效的解決辦法。

1 壓力容器焊接工藝概述

在一般的生產制造當中，所采取的壓力容器焊接工藝有以下三種。第一種，接管自動焊接技術。接管自動焊接技術使用的埋弧焊接設備為接管馬鞍式。這項技術的優勢在于控制方法效果較好，其適用性和自動化的工作模式效率較好。接管內徑大小，能夠確保設備進行良好的運轉，通過四聯桿夾緊措施，使得定心自動化。利用焊接模型對筒體和接管直徑的參數進行明確，可以確定焊槍行進軌跡，從而通過控制焊接參數，進行自動化焊接[1]。第二種，窄間隙埋弧焊。當壁厚≥100mm 時，使用普通U 型必會浪費材料能量并延長工作時長。處理好小間隙焊縫，在確保壓力容器質量的同時提高生產的效率。窄間隙埋弧焊工藝不僅僅有著傳統工藝無法相比的優勢，更提高了壓力容器焊接工藝整體水平。第三種，彎管內壁堆焊。在實際操作中，應用GMAW 焊接工藝對90°彎管進行內壁堆焊，將90°彎管置于二維變位機內，當彎管進行翻轉運動時可對其進行焊接。由于裝置的翻轉運動，保證焊接處一直處于平焊的位置，方便進行工作；另外在將焊槍與三維導軌內相結合的方式，能夠更好的實現自動變位。

2 對壓力容器進行工藝評定的目的

焊接工藝的選擇在焊接工藝評定中十分重要，它可以決定焊接工藝在焊接中發揮的效果好壞、焊接制品的質量好壞以及施焊單位的能力高低，它是確保壓力容器產品在焊接這一環節質量的第一道防線。產品進行焊接之前，必須對承壓類焊縫的焊接工藝進行評定，以確保其質量，在基礎環節防治后續問題的發生。

3 焊接工藝評定的要求

在焊接壓力容器之前，必須通過焊接工藝評定或經由焊接工藝評定達標施工單位進行承壓類焊縫的焊接。焊接工藝的選擇必須符合NB/T47014 標準的要求，且在進行焊接工藝評定時必須由安檢人員從旁全程進行監督。焊接工藝評定結束后，相關的資料會交給評定單位負責人，評定單位的焊接負責人隨后會對焊接工藝的評定報告和焊接工藝相應規程等資料進行審核，經由單位技術負責人審批，并由質檢人員進行簽字后，該評定方可生效，最后相關資料存入單位技術檔案進行保管。

4 壓力容器的焊接工藝評定常見問題及對策

4.1 焊接工藝評定未按照《承壓設備焊接工藝評定》進行轉化

實際應用中存在的問題：在實際應用中，《承壓設備焊接工藝評定》標準與JB 4708-2000 標準有著一定的區別，如果壓力容器的焊接工藝未按照NB/T 47014-2011 進行轉化或沒有通過工藝評定，采用JB 4708-2000 的試樣材料的厚度范圍值、采用的焊接材料存在著很大的區別，沒有按照《承壓設備焊接工藝評定》進行轉化時，直接引用未轉化的數值會使可覆蓋的區間變大，引起不必要的問題。

解決辦法：必須根據相關工藝評定范圍的重要因素和補加因素對焊件進行工藝評定。此外，當采用GTAW+ SMAW 焊接工藝時，試件的厚度＜10mm，這種情況需要進行組合評定，應當通過側彎試驗對組合試件不同焊接方法焊縫之間的熔合情況進行判定[2]。但作者認為，當試件的厚度＜10mm 時，不建議進行組合評定。第一，薄板焊接進行組合評定的必要性幾乎可以忽略；第二，進行側彎試驗時，試件過窄會導致側彎后易造成缺陷；第三，試樣的尺寸值并不滿足《承壓設備焊接工藝評定》的對測試樣品的規定。解決辦法可以先將被測試樣品并列焊接到一起，通過對焊接后的被測試樣品進行側彎試驗，可以對薄板組合進行相應評定。

4.2 對不等厚焊件進行焊接時，不能同時兼顧焊件厚度和焊縫金屬厚度

實際應用中存在的問題：這種問題一般存在于管板或設備法蘭與筒體的C 類組合焊縫、接管與筒體的D 類組合焊縫當中；焊接工藝評定的花銷，由于受壓元件表面補焊情況或沒有進行科學的焊接工藝評定，導致成本大大增加。

解決辦法：必須注意焊接工藝評定的科學性與合理性。當對接焊縫厚度＞16mm 時，本著節約評定試樣材料和焊接板用量的原則，可以根據壓力容器的結構和所選焊接工藝進行組合評定。當焊接工藝經過組合評定并合格時，還需要注意保證其重要因素和補加因素條件不變，在此種條件下，對焊件進行焊接時可以采用經過評定的一種或多種焊接方法。確定組合評定試件時，也只需要應用其中任意一種焊接工藝來對試件母材厚度評定，就可以確定適用焊件母材的厚度有效范圍。對焊件焊縫金屬厚度覆蓋范圍進行組合評定時需要考慮以下幾點：第一，如果需要對焊件進行沖擊試驗，就必須要考慮焊件通過各焊接工藝焊接完成后，焊件的焊道厚度需要≥6mm，以確保可以制取符合補加因素的規定且符合沖擊試驗規定的長5mm、10mm、高55mm 的沖擊被測樣品；第二，需要嚴格檢測和選定制造制品的產品的厚度和常用焊接方法，當考慮采用某一種焊接方法時，也應滿足相應的焊縫金屬厚度；第三，根據《承壓設備焊接工藝評定》的應用規格，若果焊縫的厚度在20 毫米以內時，它的焊縫金屬厚度有效范圍不可采用兩倍T 或200 毫米，應為2t。在確定最大可能的焊縫金屬厚度有效范圍時，同時需要確定焊道的厚度[3]。

4.3 換熱管與管板的焊接工藝評定

實際應用中存在的問題：僅有附加評定，缺少對接焊縫或角焊縫焊接工藝評定，或根據管板厚度確定焊接工藝評定；管子壁厚或管徑不能覆蓋；管板與管子焊接焊縫未焊透，孔橋寬度不符合規定。

解決辦法：管板管孔的倒角為穿管而加工的工藝倒角，不是焊接坡口（坡口是指根據設計或工藝需要，在焊件待焊部位加工并裝備成的一定幾何形狀的溝槽），因此換熱管與管板的焊縫一律認定為角焊縫，故換熱管與管板的焊接工藝評定是在保證焊接接頭力學性能的基礎上，獲得角焊縫厚度符合指定技術要求的焊接工藝規程，具體做法是按任意厚度對接焊縫或角焊縫焊接工藝評定和附加評定來進行焊接工藝評定，不考慮管板的厚度，重新評定角焊縫焊接工藝過程的判斷準則是焊接工藝因素的改變是否影響角焊縫的厚度；為了保證引用的焊接工藝評定能夠覆蓋換熱管壁厚或管徑，應依據《承壓設備焊接工藝評定》附錄D4.2.1 和4.2.2 進行判定；在對焊縫進行宏觀檢查時，應重點檢查焊縫根部是否存在未焊透的問題，必要時進行宏觀金相或采用放大鏡檢查，以確保焊透、無裂紋和未熔合。

綜上所述，對壓力容器進行焊接工藝評定，能夠在焊接工藝的實際應用中起到重要的指導作用。但就當今的評定現狀而言，尚有諸多問題亟待解決，這些問題一天得不到解決，就一天不能保證評定的效果。這就需要組織壓力容器焊接工藝人員積極進行理論學習的同時，通過實踐來積累豐富的經驗，提高焊接工藝人員對焊接工藝保質保量的評定能力，注重焊接工藝評定的科學性和合理性，以提高所生產的壓力容器的產品質量。在生產實踐過程中，通過采取上述解決辦法，嚴格把控評定質量，確保生產制造高質量的制品。