本文摘要：在手工補(bǔ)焊工藝評(píng)定過(guò)程中執(zhí)行不同的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，焊縫焊接條件、取樣方向及驗(yàn)收合格指標(biāo)存在差異。按照ASMEⅨ2013或NB/T470142011標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的手工補(bǔ)焊工藝評(píng)定，在滿足按GB/T97112011標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)焊管的焊接工藝規(guī)程編制指導(dǎo)上，符合性有差異。建議在手工補(bǔ)焊焊接工
在手工補(bǔ)焊工藝評(píng)定過(guò)程中執(zhí)行不同的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，焊縫焊接條件、取樣方向及驗(yàn)收合格指標(biāo)存在差異。按照ASMEⅨ—2013或NB/T47014—2011標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的手工補(bǔ)焊工藝評(píng)定，在滿足按GB/T9711—2011標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)焊管的焊接工藝規(guī)程編制指導(dǎo)上，符合性有差異。建議在手工補(bǔ)焊焊接工藝評(píng)定過(guò)程中應(yīng)考慮以下的技術(shù)要求。
《焊管》始終堅(jiān)持“為我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化服務(wù)，為我國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展服務(wù)，為我國(guó)焊管行業(yè)科技進(jìn)步服務(wù)”的辦刊宗旨，以其科學(xué)性、系統(tǒng)性、針對(duì)性、先導(dǎo)性、實(shí)用性、創(chuàng)新性和可讀性為辦刊特色，重點(diǎn)報(bào)道國(guó)內(nèi)、外焊管工業(yè)的生產(chǎn)、科研、設(shè)計(jì)、裝備和應(yīng)用等方面的科技成果和信息，以及我國(guó)焊管生產(chǎn)的新材料、新工藝、新設(shè)備、新產(chǎn)品等多方面內(nèi)容。讀者遍及石油、冶金、機(jī)械、輕工、建筑等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。
提出了3種螺旋縫埋弧焊管焊接補(bǔ)焊工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，即GB/T9711—2011標(biāo)準(zhǔn)附錄D、ASMEⅨ—2013和NB/T47014—2011;從補(bǔ)焊評(píng)定焊縫焊接條件、焊縫力學(xué)性能取樣方向及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等方面，分析其差異性;并給出了具體的補(bǔ)焊焊接取樣方法及力學(xué)性能驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞：
螺旋縫埋弧焊管;手工補(bǔ)焊;工藝評(píng)定;力學(xué)性能試驗(yàn)
螺旋縫埋弧焊管在連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常因各種因素造成焊縫存在內(nèi)在及外觀的焊接缺陷。檢驗(yàn)不合格的焊縫按產(chǎn)品制造標(biāo)準(zhǔn)要求可以進(jìn)行手工補(bǔ)焊返修處理，補(bǔ)焊普遍采用手工電弧焊方法[1-2]。這就要求手工補(bǔ)焊工藝評(píng)定的焊接試樣制備及焊縫力學(xué)性能檢驗(yàn)在符合評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，也能有效滿足焊管制造過(guò)程中的焊接工藝及焊接質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求。
1補(bǔ)焊工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)選擇
GB/T9711—2011《石油天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)用鋼管》標(biāo)準(zhǔn)附錄D規(guī)定了補(bǔ)焊工藝評(píng)定的力學(xué)性能檢驗(yàn)要求，同時(shí)提出可用ASMEⅨ—2013《焊接、釬接和粘接評(píng)定》規(guī)定的工藝評(píng)定力學(xué)性能試驗(yàn)代替附錄D[3]。另外，國(guó)內(nèi)承壓設(shè)備補(bǔ)焊工藝評(píng)定普遍采用NB/T47014—2011《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)[4-6]，NB/T47014—2011標(biāo)準(zhǔn)參照ASMEⅨ—2013標(biāo)準(zhǔn)編制，該標(biāo)準(zhǔn)將壓力管道納入適用范圍，同時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范性引用文件中將GB/T9711—2011鋼管生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)作為引用標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)承壓設(shè)備類(lèi)別要求，螺旋縫埋弧焊管的手工補(bǔ)焊工藝評(píng)定可以按NB/T47014—2011標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。國(guó)內(nèi)焊管生產(chǎn)企業(yè)在手工補(bǔ)焊工藝評(píng)定中很少采用NB/T47014—2011標(biāo)準(zhǔn)，普遍采用GB/T9711—2011標(biāo)準(zhǔn)附錄D補(bǔ)焊工藝或ASMEⅨ—2013標(biāo)準(zhǔn)作為工藝評(píng)定的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。GB/T9711—2011標(biāo)準(zhǔn)附錄D與ASMEⅨ—2013或NB/T47014—2011標(biāo)準(zhǔn)要求的螺旋縫埋弧焊管補(bǔ)焊工藝評(píng)定，在評(píng)定試驗(yàn)焊縫焊接條件、焊縫力學(xué)性能取樣方向及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的同一性上存在差異，現(xiàn)對(duì)差異進(jìn)行分析比較。
2補(bǔ)焊評(píng)定焊縫焊接條件分析
GB/T9711—2011標(biāo)準(zhǔn)附錄D規(guī)定：補(bǔ)焊工藝評(píng)定的試驗(yàn)焊縫可在鋼帶、鋼板或鋼管上進(jìn)行，上述3種焊縫焊接條件存在區(qū)別。在鋼帶或鋼板上焊接取樣時(shí)，鋼帶或鋼板沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何變形，若沒(méi)有特殊要求，焊縫焊接方向一般為垂直于鋼板軋制方向;在鋼管上焊接取樣時(shí)，鋼帶或鋼板經(jīng)過(guò)彎曲變形，焊縫焊接方向?yàn)槠叫杏阡摪遘堉品较�。兩種焊接的焊縫取樣方向相對(duì)于鋼板軋制方向有橫向及縱向區(qū)分，而橫向樣與縱向樣的力學(xué)性能存在差異，影響焊縫力學(xué)性能的檢驗(yàn)數(shù)值[7-10]。為更好地符合焊管實(shí)際生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)，用于補(bǔ)焊工藝評(píng)定的試驗(yàn)焊縫在鋼管上取樣比在鋼帶或鋼板上取樣更具有代表性，與實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)品焊縫焊接條件一致。
3焊縫力學(xué)性能檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)分析
GB/T9711—2011標(biāo)準(zhǔn)附錄D、ASMEⅨ—2013和NB/T47014—2011標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的焊接工藝評(píng)定力學(xué)性能檢驗(yàn)項(xiàng)目相同，為拉伸、彎曲和沖擊試驗(yàn);但執(zhí)行不同評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的焊接取樣，在力學(xué)性能檢驗(yàn)時(shí)存在差異，影響評(píng)定結(jié)果。
3.1橫向拉伸試驗(yàn)
GB/T9711—2011標(biāo)準(zhǔn)附錄D規(guī)定橫向拉伸試驗(yàn)補(bǔ)焊焊縫位于試樣長(zhǎng)度的中心，補(bǔ)焊評(píng)定焊縫在焊管焊縫上進(jìn)行，沒(méi)有明確是單面補(bǔ)焊還是雙面補(bǔ)焊。如理解為在原焊管焊縫上進(jìn)行單面凹槽補(bǔ)焊，但標(biāo)準(zhǔn)對(duì)補(bǔ)焊的深度及在焊縫的正面還是反面補(bǔ)焊沒(méi)有明確規(guī)定，同時(shí)在焊管實(shí)際生產(chǎn)中存在焊縫燒穿缺陷需要進(jìn)行雙面全焊透的補(bǔ)焊情況，這樣與單面補(bǔ)焊的工藝評(píng)定又有區(qū)別。按照NB/T47014—2011或ASMEⅨ—2013工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，補(bǔ)焊評(píng)定焊縫通常是在鋼板上進(jìn)行雙面焊接的焊縫。在鋼帶或鋼板上進(jìn)行焊接取樣，與在鋼管上進(jìn)行焊接取樣存在區(qū)別。在鋼帶或鋼板上焊接取樣，材料沒(méi)有變形，力學(xué)性能沒(méi)有變化;在鋼管上取樣，因鋼板材料經(jīng)過(guò)彎曲變形，受包晶格效應(yīng)的影響，原材料力學(xué)性能會(huì)發(fā)生變化[11-13]。NB/T47014—2011與ASMEⅨ—2013標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：拉伸試驗(yàn)合格指標(biāo)為不低于母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的抗拉強(qiáng)度的最小值，焊接接頭拉伸體現(xiàn)在板材縱向方向上。GB/T9711—2011標(biāo)準(zhǔn)附錄D規(guī)定：焊縫拉伸試驗(yàn)抗拉強(qiáng)度至少等于相應(yīng)焊管等級(jí)的規(guī)定最小抗拉強(qiáng)度，焊接接頭拉伸體現(xiàn)在板材橫向方向上。上述抗拉強(qiáng)度驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值要求一致，但焊縫體現(xiàn)在板材軋制方向上有區(qū)別，取樣條件的不同將影響補(bǔ)焊工藝評(píng)定的焊縫拉伸試驗(yàn)數(shù)值[14]。
3.2橫向?qū)驈澢囼?yàn)
按照ASMEⅨ—2013或NB/T47014—2011標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，焊縫應(yīng)為雙面全焊透試樣，焊縫彎曲分為正彎和反彎，彎曲試驗(yàn)的彎模尺寸為4t(t為板厚或管材壁厚)，檢驗(yàn)焊縫受拉方向?yàn)榘宀目v向焊接的焊縫。按照GB/T9711—2011標(biāo)準(zhǔn)附錄D規(guī)定的橫向?qū)驈澢囼?yàn)，焊縫熔敷于原自動(dòng)焊焊縫的凹槽內(nèi)，但沒(méi)有規(guī)定熔敷于原有焊縫的正面還是反面，而對(duì)于螺旋焊縫的正彎或反彎試驗(yàn)，焊管成型存在正彎或反彎試驗(yàn)合格概率不一樣的問(wèn)題。另外，GB/T9711—2011標(biāo)準(zhǔn)附錄D規(guī)定評(píng)定彎曲試驗(yàn)的彎模尺寸與產(chǎn)品焊縫取樣的彎模尺寸計(jì)算方法也不一致。以Φ610mm×7.9mm螺旋縫埋弧焊管為例，說(shuō)明不同評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的彎模尺寸，具體見(jiàn)表1。從表1可以得出，相同鋼級(jí)、管徑和壁厚的焊管采用不同的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，彎模直徑不一致。GB/T9711—2011標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品焊縫彎模尺寸按照公式計(jì)算，與焊管的鋼級(jí)、管徑和壁厚有關(guān);GB/T9711—2011標(biāo)準(zhǔn)附錄D規(guī)定試驗(yàn)焊縫彎模尺寸與焊管的鋼級(jí)有關(guān);NB/T47014—2011和ASMEⅨ—2013標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗(yàn)焊縫彎模尺寸與焊管的壁厚有關(guān)。同時(shí)按照GB/T9711—2011標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的工藝評(píng)定，彎曲試驗(yàn)焊縫是在經(jīng)過(guò)板卷變形成型后的焊管上進(jìn)行取樣，焊縫彎曲試驗(yàn)結(jié)果受焊管成型質(zhì)量的變化影響很大[15-16];按照ASMEⅨ—2013或NB/T47014—2011標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，焊縫彎曲試驗(yàn)結(jié)果不受鋼板變形影響。通過(guò)上述比較分析，同一鋼級(jí)、管徑和壁厚的焊管補(bǔ)焊工藝評(píng)定采用不同的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，彎模尺寸差別較大，檢驗(yàn)的合格幾率不一致。從彎模尺寸數(shù)值分析比較，按照ASMEⅨ—2013或NB/T47014—2011標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的焊接工藝評(píng)定彎曲試驗(yàn)，檢驗(yàn)要求相對(duì)嚴(yán)格。
3.3沖擊試驗(yàn)
按照GB/T9711—2011附錄D標(biāo)準(zhǔn)，沖擊試驗(yàn)取樣在焊管補(bǔ)焊焊縫的區(qū)域里，取樣應(yīng)盡可能接近焊管的外表面，試樣在未壓平的焊縫上截取;按照ASMEⅨ—2013和NB/T47014—2011標(biāo)準(zhǔn)，沖擊試驗(yàn)在鋼板上焊接取樣，焊縫不存在壓平，焊縫是否存在壓平將影響檢驗(yàn)結(jié)果。3個(gè)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)均要求焊縫及熱影響區(qū)取樣，取樣位置均靠近焊縫的外表面，但合格指標(biāo)數(shù)值驗(yàn)收最低值有區(qū)別，不同標(biāo)準(zhǔn)沖擊試驗(yàn)合格指標(biāo)見(jiàn)表2。由表2分析得出，GB/T9711—2011標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品焊縫及附錄D補(bǔ)焊工藝焊縫的沖擊功驗(yàn)收合格指標(biāo)與焊管管徑、鋼級(jí)有關(guān)。NB/T47014—2011標(biāo)準(zhǔn)沖擊功驗(yàn)收合格指標(biāo)與母材的抗拉強(qiáng)度值范圍有關(guān)，且要符合設(shè)計(jì)文件要求。ASMEⅨ—2013標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定沖擊功驗(yàn)收合格指標(biāo)應(yīng)符合指定做沖擊試驗(yàn)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，即滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范要求。通過(guò)對(duì)上述不同工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)中焊縫沖擊功驗(yàn)收合格數(shù)值的比較分析，選擇不同的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，合格指標(biāo)存在差異。
4結(jié)論
(1)評(píng)定試驗(yàn)焊縫應(yīng)選擇在焊管上進(jìn)行補(bǔ)焊取樣，這樣可以保證評(píng)定焊縫的焊接及取樣條件與產(chǎn)品焊縫焊接條件相符，避免在鋼帶或鋼板上焊接取樣時(shí)存在鋼板沒(méi)有變形的不等同條件。
(2)補(bǔ)焊焊縫可以在焊管焊縫上進(jìn)行單面凹槽補(bǔ)焊，也可以在焊管焊縫上進(jìn)行雙面補(bǔ)焊。建議采用雙面手工補(bǔ)焊方法進(jìn)行工藝評(píng)定，這樣可以保證與焊縫存在燒穿缺陷需要進(jìn)行雙面返修補(bǔ)焊條件相符，同時(shí)可以保證力學(xué)性能檢驗(yàn)的結(jié)果不受單面補(bǔ)焊過(guò)程中原有自動(dòng)焊焊縫的力學(xué)性能影響。
(3)補(bǔ)焊焊縫沒(méi)有明確規(guī)定是在焊管焊縫的內(nèi)表面上或外表面上，而內(nèi)、外焊縫成型及焊接條件又有差異，進(jìn)行雙面補(bǔ)焊的工藝評(píng)定避免了當(dāng)單面焊接時(shí)，選擇在內(nèi)焊縫或是外焊縫補(bǔ)焊的不同條件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。
(4)為保證補(bǔ)焊焊縫的力學(xué)性能與原有的自動(dòng)焊焊縫力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果一致，建議補(bǔ)焊工藝評(píng)定按照GB/T9711—2011標(biāo)準(zhǔn)附錄D中的第2條進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)及驗(yàn)收，確保與產(chǎn)品焊縫檢驗(yàn)合格標(biāo)準(zhǔn)相符。
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