有全焊縫或沖擊試驗(yàn)要求的PQR覆蓋范圍

楊璐銘 張傳剛 四川川鍋鍋爐有限責(zé)任公司

隨著焊接工藝在越來越多的行業(yè)中應(yīng)用，人們對(duì)焊接工藝的要求也越來越嚴(yán)格，特別是在鍋爐壓力容器行業(yè)，人們對(duì)焊接工藝的重要性理解也明顯增強(qiáng)。

1 《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》的評(píng)定原則

NB/T47014-2100《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》規(guī)定，變更任何一個(gè)重要因素，都需重新進(jìn)行焊接工藝評(píng)定；如果增加或變更了任何一個(gè)補(bǔ)加因素，則需要按增加或變更的補(bǔ)加因素增焊沖擊韌性用的試件進(jìn)行試驗(yàn)；當(dāng)增加或變更次要因素時(shí)，重新編制預(yù)焊接工藝規(guī)程（p-WPS）[1]。因此在編制產(chǎn)品的WPS時(shí)，參考選用什么樣的焊接工藝評(píng)定（PQR)，就必須首先考慮影響焊接工藝評(píng)定的重要因素，再次是補(bǔ)加因素、次要因素，同時(shí)選用合格的PQR。

2 《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》的互相引用

NB/T47014開篇第1條明確說明了它的適用范圍是承壓設(shè)備（鍋爐、壓力容器、壓力管道）的對(duì)接焊縫和角焊縫的焊接工藝評(píng)定、耐蝕堆焊工藝評(píng)定、換熱管和管板焊接工藝評(píng)定和焊接工藝附加評(píng)定以及螺柱電弧焊工藝評(píng)定的規(guī)則、試驗(yàn)方法和合格指標(biāo)。在本規(guī)范的第4.1條也明確提出了承壓設(shè)備的工藝評(píng)定，除了遵守本規(guī)范外，還應(yīng)符合鍋爐、壓力容器、壓力管道的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件的要求。也就是說，NB/T47014僅僅是基礎(chǔ)，特別是檢驗(yàn)試驗(yàn)項(xiàng)目還要參照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)文件的規(guī)定。

TSG G0001－2012《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的第3.3.2條要求施焊單位應(yīng)當(dāng)對(duì)受壓元件之間的對(duì)接接頭、受壓元件之間或者受壓元件與非受壓元件之間連接的要求全焊透的T型接頭或角接接頭進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，焊接工藝評(píng)定執(zhí)行符合《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》NB/T47014的要求。

由此可見，TSG G0001－2012的PQR和WPS肯定首先按照NB/T47014的要求進(jìn)行試驗(yàn)和編制，同時(shí)還應(yīng)滿足TSG G0001－2012第3.3.2條的要求。

3 全焊縫拉伸數(shù)量與覆蓋范圍的探析

3.1 增做全焊縫拉伸

按照NB/T47014的表11的規(guī)定，δ≥20mm的板材只需要做2個(gè)接頭拉伸試驗(yàn)（沒有明確規(guī)定做全焊縫拉伸的試驗(yàn)）且本身和其它數(shù)據(jù)合格，它本身就是一個(gè)合格PQR。具體拉伸試驗(yàn)項(xiàng)目及取樣數(shù)量見表1。

表1 NB/T47014-2011拉伸試驗(yàn)項(xiàng)目及取樣數(shù)量

TSG G0001-2012的4.3.2.2中的（1）條要求，當(dāng)20mm＜δ≤70mm，應(yīng)取全焊縫金屬拉伸試樣1個(gè)；當(dāng)δ＞70mm，應(yīng)取全焊縫金屬拉伸試樣2個(gè)，拉伸項(xiàng)目及取樣數(shù)量見表2。因此，支持TSG G0001的WPS的PQR中需要增做全焊縫金屬拉伸的項(xiàng)目。

表2 TSG G0001-2012增加的拉伸項(xiàng)目及數(shù)量

3.2 合格的評(píng)定不一定支持產(chǎn)品的WPS

現(xiàn)有某合格的PQR，評(píng)定材料為P355GH，厚度40mm，焊接工藝為SAW，評(píng)定執(zhí)行的規(guī)范為NB/T47014所有規(guī)定且數(shù)據(jù)合格，考慮到該評(píng)定今后會(huì)用在TSG G0001規(guī)范的產(chǎn)品，因此又參照了TSG G0001的4.3.2條的要求，進(jìn)行補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，即做了1個(gè)全焊縫拉伸以及其他項(xiàng)目等且數(shù)據(jù)合格。因此，按照NB/T47014表7的規(guī)定，該評(píng)定的厚度覆蓋范圍為5～200mm，且能滿足TSG G0001的產(chǎn)品要求了。

但是，現(xiàn)有按照TSG G0001規(guī)范執(zhí)行的某鍋爐產(chǎn)品，鍋筒的材料為P355GH，厚度100mm，計(jì)劃焊接工藝為SAW。那么用于生產(chǎn)的WPS是否可以選擇上面的PQR？筆者認(rèn)為，該P(yáng)QR不能用于支持該鍋爐產(chǎn)品的WPS。

雖然該P(yáng)QR是滿足了TSG G0001-2012和NB/T47014這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，且其覆蓋范圍也在NB/T47014表7規(guī)定的范圍內(nèi)，作為單獨(dú)的個(gè)體，它是合格的PQR。

但是，該P(yáng)QR只做了1個(gè)全焊縫拉伸，不滿足TSG G0001規(guī)定的當(dāng)δ＞70mm應(yīng)取全焊縫金屬拉伸試樣2個(gè)的條件，所以該P(yáng)QR對(duì)本產(chǎn)品就是一個(gè)不合格的PQR。只有該P(yáng)QR增做了2個(gè)全焊縫拉伸且其數(shù)據(jù)合格，才能用于本鍋爐產(chǎn)品。

從這點(diǎn)理解，筆者認(rèn)為該P(yáng)QR用在鍋爐產(chǎn)品上，如果執(zhí)行TSG G0001-2012又要符合NB/T47014這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，在其他條件不變時(shí)，其厚度覆蓋如下：

當(dāng)20mm＜δ≤70mm，其覆蓋范圍為5～70mm；

當(dāng)δ＞70mm時(shí)，其覆蓋范圍為5～200mm。

綜上所述，上述的PQR（材料為P355GH、厚度40mm的焊接工藝評(píng)定）不支持材料為P355GH，厚度100mm產(chǎn)品的WPS，除非該P(yáng)QR本身就做了2個(gè)全焊縫拉伸且數(shù)據(jù)合格。

4 沖擊試驗(yàn)與覆蓋范圍

在NB/T47014-2011以及ASME IX，或者其他的工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（例如：電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 868-2004，DL/T 1117-2009，石油行業(yè)：SY/T 4117-2010）中，焊縫是否做沖擊是一個(gè)補(bǔ)加因素，在評(píng)定規(guī)則中其重要性具有舉足輕重的地位。因此，不得不重視沖擊韌性試驗(yàn)在PQR評(píng)定、使用時(shí)的重要性。

根據(jù)NBT47014評(píng)定規(guī)則，在產(chǎn)品和技術(shù)條件沒有沖擊要求時(shí)，PQR的WPS厚度δ覆蓋范圍執(zhí)行規(guī)范NB/T47014中的表7、表8的規(guī)定，產(chǎn)品和技術(shù)條件有沖擊要求時(shí)，PQR的WPS厚度δ覆蓋范圍執(zhí)行規(guī)范NB/T47014的規(guī)定(見表3)。在實(shí)際工作中，又常常為標(biāo)準(zhǔn)中表11力學(xué)性能試驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)項(xiàng)目和取樣數(shù)量附表中“當(dāng)無法制備5mm×10mm×55mm小尺寸沖擊試樣時(shí)，免做沖擊試驗(yàn)”這句話而感到使用的困惑。

表3 沖擊試驗(yàn)取樣數(shù)量（摘自NB/T47014）

標(biāo)準(zhǔn)中的“無法制備5mm×10mm×55mm小尺寸試樣，免做沖擊試驗(yàn)”這句話對(duì)于不同的人就有不同的理解。特別是產(chǎn)品有沖擊要求時(shí)，大家對(duì)小于6mm的鋼板或無法截取5mm×10mm×55mm的試樣管材PQR的覆蓋范圍理解分歧愈加明顯。

有人認(rèn)為，免做沖擊試驗(yàn)，其覆蓋范圍就應(yīng)該是1.5mm～2T。

實(shí)際上在小于6mm的鋼板或無法截取5mm×10mm×55mm的試樣管材的PQR其覆蓋如下：

如果時(shí)產(chǎn)品沒有沖擊要求的情況下，小于6mm的PQR的覆蓋范圍執(zhí)行NBT47014表7、表8的規(guī)定，其覆蓋范圍就應(yīng)該是1.5mm～2T

如果產(chǎn)品有沖擊要求時(shí)，而一定要用沒用做沖擊試驗(yàn)（免做沖擊試驗(yàn)）的PQR的話，這個(gè)PQR的僅僅適用于焊件母材厚度的有效范圍最大值為2倍試件厚度且小于6mm，焊件母材厚度的最小厚度為T/2，而不是1.5mm～2T。因?yàn)槊庾鰶_擊試驗(yàn)，也就是沒有做沖擊試驗(yàn)，但它不等于不做沖擊試驗(yàn)。既然沒有做沖擊試驗(yàn)，那么就無法用于支持有沖擊要求的產(chǎn)品的WPS。

在眾多的材料標(biāo)準(zhǔn)比如：GB 713-2008、GB/T 16270-2009、GB 24510-2009、GB/T 28909-2012、GB/T 28413-2012中規(guī)定厚度小于6mm的鋼板或無法截取寬度為5mm的試樣管材將不做沖擊試驗(yàn)。也就是說小于6mm的鋼板或無法截取5mm×10mm×55mm的試樣管材的產(chǎn)品就不要求做沖擊試驗(yàn)。我們的評(píng)定也就沒有必要討論沖擊試驗(yàn)了。

根據(jù)ISO15614-1:2004的理念，12mm是足夠取樣作沖擊試驗(yàn)，如果小于這個(gè)厚度試件未做沖擊，則評(píng)定厚度的上限只能到12mm。而在NBT47014標(biāo)準(zhǔn)中的第6.1.5.2條又分了6mm和16mm的界限，所以筆者為6mm可以取小試樣，那么，小于6mm的PQR適用于焊件母材厚度的有效范圍最大值為2倍試件厚度且小于6mm，焊件母材厚度的最小厚度為T/2或1.5mm的較大值，而不是他們所講的1.5mm～2T的一個(gè)相對(duì)大的范圍，否則NB/T47014等6.1.5.2條就沒實(shí)際意義。

評(píng)定舉例。對(duì)此，按照NB/T47014標(biāo)準(zhǔn)分別作以下三個(gè)評(píng)定進(jìn)行舉例說明

4.1 PQR-1

評(píng)定試件材料厚度δ為4mm時(shí)，免/未做沖擊試驗(yàn)，則其它各項(xiàng)評(píng)定數(shù)據(jù)合格后，其合格的PQR的WPS厚度δ覆蓋范圍為1.5mm～8mm（產(chǎn)品無沖擊要求時(shí)）或者2mm～6mm（產(chǎn)品有沖擊要求時(shí))?，F(xiàn)假定該評(píng)定為“PQR-1”。

4.2 PQR-2

評(píng)定試件材料厚度δ為5mm時(shí)，免/未做沖擊試驗(yàn)，則其它各項(xiàng)評(píng)定數(shù)據(jù)合格后，其合格的PQR的WPS厚度δ覆蓋范圍為1.5mm～10mm（產(chǎn)品無沖擊要求時(shí)）或者2.5mm～6mm（產(chǎn)品有沖擊要求時(shí))?，F(xiàn)假定該評(píng)定為“PQR-2”。

4.3 PQR-3

評(píng)定試件材料厚度δ為6mm時(shí)，評(píng)定進(jìn)行了沖擊試驗(yàn)，則其它各項(xiàng)評(píng)定數(shù)據(jù)合格后，其PQR的WPS厚度δ覆蓋范圍為1.5mm～12mm（如果產(chǎn)品無沖擊要求時(shí)）或者6mm～12mm（如果產(chǎn)品有沖擊要求時(shí))?，F(xiàn)假定該評(píng)定為“PQR-3”。

4.4 PQR產(chǎn)品舉例

現(xiàn)有某產(chǎn)品板厚為8mm，沒有沖擊要求時(shí)，那么支持產(chǎn)品WPS的PQR可以選擇PQR-1～PQR-3中的任何一個(gè)都可以。如果同樣產(chǎn)品板厚為8mm，有沖擊要求時(shí)，那么支持產(chǎn)品WPS的PQR只能選擇PQR-3，而不是他們所謂PQR-1～PQR－3中的任何一個(gè)都有可以。

5 結(jié)論

5.1 全焊縫數(shù)量與PQR覆蓋范圍

1）當(dāng)試件厚度在20mm＜δ≤70mm之間時(shí)，只做一個(gè)全焊縫拉伸試樣，用于鍋爐產(chǎn)品其覆蓋范圍為5mm～70mm。

2）當(dāng)試件厚度δ＞70mm時(shí)，做了兩個(gè)全焊縫拉伸試樣，用于鍋爐產(chǎn)品其覆蓋范圍為5mm～200mm。

5.2 小于6mm的鋼板或無法截取5mm×10mm×55mm的試樣管材的PQR覆蓋范圍

1）產(chǎn)品無沖擊要求時(shí)，小于6mm的PQR的覆蓋范圍執(zhí)行NBT47014表7、表8的規(guī)定；

2）產(chǎn)品有沖擊要求時(shí)，而且一定要用沒有做沖擊試驗(yàn)的PQR來支持，那么小于6mm的PQR適用于焊件母材厚度的有效范圍最大值為2倍試件厚度且小于6mm，焊件母材厚度的最小厚度為T/2和1.5mm的較大值，而不是一味只執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)條款的1.5mm～2T。

3）如試件經(jīng)高于上轉(zhuǎn)變溫度的焊后熱處理或奧氏體母材焊后經(jīng)固溶處理時(shí)，仍按NB/T47014－2011表7或表8執(zhí)行。