承壓設(shè)備用焊接材料標(biāo)準(zhǔn)對比研究

孫凡雅

（中國石油大慶石化公司，黑龍江大慶 163000）

0 引言

承壓設(shè)備作為特種設(shè)備之一，其所使用的焊接材料，應(yīng)具有更高的技術(shù)要求。做好承壓設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、完善相應(yīng)的技術(shù)準(zhǔn)備工作是非常必要的。

1 承壓設(shè)備用中外焊接材料的國家標(biāo)準(zhǔn)

焊接材料的國家標(biāo)準(zhǔn)代表了各個(gè)國家焊接材料的普遍水平。中國焊接材料標(biāo)準(zhǔn)與世界各國相比是較為齊全的。中國較為完善的焊接材料標(biāo)準(zhǔn)為我國承壓設(shè)備用焊接材料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編寫做好了鋪墊。

1.1 焊條國家標(biāo)準(zhǔn)

美國、日本、歐洲作為工業(yè)體系十分先進(jìn)的國家及地區(qū)，其焊接材料的國家標(biāo)準(zhǔn)也更為先進(jìn)、齊全，在世界范圍內(nèi)具有很強(qiáng)的影響力。其中，歐洲標(biāo)準(zhǔn)對國際標(biāo)準(zhǔn)影響更大，很多歐洲標(biāo)準(zhǔn)在產(chǎn)生后很快就成為國際標(biāo)準(zhǔn)。此外，日本對中國出口焊材量最大，品種也較為豐富，因而日本國家標(biāo)準(zhǔn)對我國焊材國家標(biāo)準(zhǔn)也有較大影響。我國焊條國家標(biāo)準(zhǔn)的編制過程中，較多地參考了美國在此方面的相關(guān)規(guī)定。另外，我國埋弧焊用不銹鋼焊絲和焊劑的國家標(biāo)準(zhǔn)的編制是以日本為主要參考對象。中外焊條國家標(biāo)準(zhǔn)對比見表1。

表1 中外焊條國家標(biāo)準(zhǔn)對比

1.2 焊絲國家標(biāo)準(zhǔn)

焊絲國家標(biāo)準(zhǔn)主要有兩類：一是冶金系統(tǒng)編制的、市場能充分供應(yīng)的GB/T 14957—1994、GB/T 14958—1994 和YB/T 5092—2005，二是以美國國家標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)編制的GB/T 81108—1995。中外焊絲國家標(biāo)準(zhǔn)對比見表2。

表2 中外焊絲國家標(biāo)準(zhǔn)對比

1.3 我國焊接材料標(biāo)準(zhǔn)缺陷

與美、日等國家的焊材國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比分析，可發(fā)現(xiàn)中國的焊材國家標(biāo)準(zhǔn)還存在一些缺陷和不足之處。

我國焊絲國家標(biāo)準(zhǔn)是針對常見焊接方法制定的、具備通用性、普遍性的焊絲標(biāo)準(zhǔn)，并沒有針對不同焊接方法專用焊絲制定專門的國家標(biāo)準(zhǔn)。在此方面，日本將焊絲國家標(biāo)準(zhǔn)劃分得更加細(xì)致，如TIG（Tungsten Inert Gas，非熔化極氣體保護(hù)電弧焊）用焊絲標(biāo)準(zhǔn)、MAG（Metal Active Gas Arc Welding，熔化極活性氣體保護(hù)電弧焊）用焊絲標(biāo)準(zhǔn)等，而我國國家標(biāo)準(zhǔn)中并未嚴(yán)格區(qū)分這兩種用途。

我國焊材國家標(biāo)準(zhǔn)中，沒有區(qū)分焊絲與填充絲，缺少專門的焊絲與填充絲標(biāo)準(zhǔn)。焊絲與填充絲的技術(shù)要求和化學(xué)成分存在區(qū)別，前者可充作填充絲，但后者在一些情況下不能作為焊絲使用。國際上，美國和日本實(shí)現(xiàn)了焊絲與填充絲標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)分。

1.4 承壓設(shè)備對焊接材料的要求

焊接材料國家標(biāo)準(zhǔn)是對焊材的通用性要求，本身具有普遍性。承壓設(shè)備作為特種產(chǎn)品，對焊材有專門的特殊要求，通用的焊材國家標(biāo)準(zhǔn)無法滿足承壓設(shè)備的制造及安全需要。

中國編制的承壓設(shè)備焊材標(biāo)準(zhǔn)，對承壓設(shè)備焊材技術(shù)要求進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定。而國外是將焊材國家標(biāo)準(zhǔn)作為產(chǎn)品最低技術(shù)要求，各家生產(chǎn)商則利用高技術(shù)要求的產(chǎn)品樣本，來滿足特種設(shè)備需求。

2 中外焊接材料對比

中外焊材對比主要是各級標(biāo)準(zhǔn)對比，國家標(biāo)準(zhǔn)是針對焊材做出通用的、普遍的、基礎(chǔ)性要求，而產(chǎn)品樣本可視作企業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。對比各國焊材技術(shù)水平，一般是參照焊材廠產(chǎn)品樣本上的產(chǎn)品牌號，其上有各廠的技術(shù)要求，這些要求大多高于國家標(biāo)準(zhǔn)。本文以四川某焊接材料生產(chǎn)公司A、天津某焊材制造公司B作為中國代表產(chǎn)品：A 廠以生產(chǎn)電焊條、焊絲、焊劑為主，產(chǎn)品樣本中將承壓設(shè)備用鋼焊條技術(shù)條件單獨(dú)列出；B 廠有200 余種焊材產(chǎn)品，焊條產(chǎn)量位于國內(nèi)前列。同時(shí)，選取國外3 家有代表性的焊材公司，分別是美國HOBART、日本神戶制鋼所和瑞典ESAB 公司，這3 家公司均為世界知名廠商，焊材質(zhì)量、技術(shù)、產(chǎn)量都位于世界前列，產(chǎn)品也已在中國市場內(nèi)廣泛流通。因焊材特性較多，此處只分析熔敷金屬化學(xué)成分及力學(xué)性能，并將其中外標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比。

受時(shí)代影響，我國承壓設(shè)備用焊材統(tǒng)一牌號沿用至今，這是中國獨(dú)有的，國內(nèi)焊材生產(chǎn)、使用相關(guān)人員對其也較為熟悉。但在市場經(jīng)濟(jì)影響下，統(tǒng)一牌號受到?jīng)_擊，一些焊材廠對此進(jìn)行了修改，外資企業(yè)則另有自己的牌號規(guī)定。

中美低合金鋼焊條國家標(biāo)準(zhǔn)中，均包含帶有“-G”的型號，這是對不屬于該標(biāo)準(zhǔn)體系范圍焊條的另案處理。若焊條金屬化學(xué)成分中，某一合金元素達(dá)到“-G”型號規(guī)定范圍，即可將此焊條歸類為“-G”。帶“-G”型號的焊條對硫、磷含量不做要求，也不規(guī)定熔敷金屬?zèng)_擊韌性。

總體來看，碳鋼焊條、不銹鋼焊條的熔敷金屬化學(xué)成分及性能，各國標(biāo)準(zhǔn)、各廠牌號間基本相同，不同之處在于焊接工藝、使用范圍等方面。但在低合金高強(qiáng)度鋼焊條上，國際差異較大，各國標(biāo)準(zhǔn)、各廠牌號間各有不同，其使用范圍、焊接工藝性能等方面也存在較大差異。此外，低溫鋼焊條，國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)也存在很大不同，國內(nèi)以錳、鎳為主，國外焊條則會加入鈦、硼元素，以獲取低溫韌性。

對比國內(nèi)兩家公司和國外3 家公司的焊條牌號，并進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)分析后可知，日本神鋼焊條低氫型藥皮焊條高達(dá)67%，交直流兩用的低氫型藥皮焊條占總量61%，此種焊條焊接工藝性較強(qiáng)，受到焊工的廣泛歡迎，且有利于環(huán)保。美國HOBART 低氫型藥皮焊條為82%，交直流兩用占總量31%，與日本神鋼差距非常顯著。中國兩家公司交直流兩用焊條較少。

日本焊條國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了彎曲試驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容，而中、美、歐洲均未要求做彎曲試驗(yàn)。歐洲提出了熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的上限值與下限值，我國標(biāo)準(zhǔn)較歐洲更為嚴(yán)格。

3 對我國承壓設(shè)備用焊接材料的展望

我國承壓設(shè)備用碳鋼焊條、低合金強(qiáng)度鋼焊條品種較少，與美、日相比，鈦鐵礦型、鐵粉氧化鐵型等相對少見。就國際行業(yè)發(fā)展趨勢而言，承壓設(shè)備焊材的實(shí)際需求多種多樣，我國應(yīng)在承壓設(shè)備焊接要求的基礎(chǔ)上，適當(dāng)擴(kuò)大焊條渣系范圍，增加焊條種類。

屬于“-G”型號的焊條，國內(nèi)已在合金化體系技術(shù)上進(jìn)行焊條的研發(fā)，產(chǎn)品也投入工業(yè)化生產(chǎn)，并獲得了良好的反響，部分企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可與國際知名廠商比肩，但總體來看，熔敷金屬中磷含量還需進(jìn)一步減少。

為適應(yīng)承壓設(shè)備的長輸管道建設(shè)，我國應(yīng)加快開發(fā)并完善低氫型藥皮焊條、定位焊專用焊條等。同時(shí)應(yīng)推廣低塵焊條、耐吸潮焊條，以加強(qiáng)勞動(dòng)保護(hù)，提高生產(chǎn)效率。

我國承壓設(shè)備低溫鋼焊條牌號較少，相對落后于國際水平。就低合金耐熱型焊條而言，國內(nèi)外合金體系相同，合金成分、力學(xué)性能差距較小，但國產(chǎn)鉻鉬鋼焊條與日本產(chǎn)品依然存在一定差距。

國際上不銹鋼焊條的合金化體系，各國間幾乎沒有差異，但在耐腐蝕性能、焊接工藝等方面有一定區(qū)別。瑞典ESAB 公司生產(chǎn)的不銹鋼焊條，均有鐵素體數(shù)標(biāo)識，且具有較好的操作性能。國內(nèi)不銹鋼焊條應(yīng)改善操作性能、熔敷金屬抗裂性能，開發(fā)高效不銹鋼焊條。

4 結(jié)語

通過對比承壓設(shè)備用焊接材料的中外標(biāo)準(zhǔn)，分析美國、日本和歐洲的焊材國家標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)我國焊材特點(diǎn)，指出了中國焊材標(biāo)準(zhǔn)的不足，對未來承壓設(shè)備用焊材發(fā)展進(jìn)行了預(yù)測。