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焊接工艺评定试验试样取样通用工艺规程

1 主题内容与适应范围
1.1 本规程规定了钢制焊接压力容器焊接工艺评定试验试样加工方法和要求。
1.2 本规程适用于本公司钢制压力容器焊接工艺评定。

2　 总则
2.1　焊接责任工程师应根据公司需要确定焊接工艺评定项目。
2.2　焊接工艺评定所用设备、 仪表应处于正常工作状态, 钢材、 焊接材料必须符合相应标准, 并由本公司技能熟练的焊工使用本公司焊接设备焊接试板。

3　 试样制备
3.1　试样取样及尺寸、 要求
3.1.1焊接工艺评定的小铁研抗裂试样应符合图3-1规定

图3-1
3.1.2取样要求
a) 所有切口不得用剪板机剪切
b) 所有棱角都应倒成R2圆角( 除焊缝外) ;
c) 在所有试样端头打上钢印;
d) 所有试样表面不得有碰伤;
e) 试样数量: 5件。
3.2 试样取样位置
3.2.1板材取样
3.2.1.1板材对接焊缝工艺评定试样的类别和数量见表3-1, 试样取样位置见图3-2。

舍

弃

舍

弃
拉伸

试样
侧弯

试样
背弯

试样
拉伸

试样
面弯

试样
侧弯

试样
备

用
备

用
背弯

试样
侧弯

试样
面弯

试样
拉伸

试样
拉伸

试样
侧弯

试样
冲击

试样
冲击

试样
舍

弃
舍

弃

( a) 不取侧弯试样时 　 ( b) 取侧弯试样时

图3-2 板材取样位置图( 未完)

舍

弃

纵向面弯试样
拉伸

试样

纵向背弯试样

纵向面弯试样
拉伸

试样

纵向背弯试样
冲击

试样
舍

弃

( c) 取纵向弯曲试样时
图3-2 板材取样位置图( 续完)
3.2.1.2 试样要求
a) 试件角变形超过3°时, 应在无损检测前进行冷校平。
b) 试件经外观检查和无损检测合格后, 允许避开缺陷取样。
c) 力学性能试样应以机械法去除焊缝余高, 使之与母材平齐。
d) 应在试样端头和剩余试件的先焊面打上钢印标记。
3.2.2 管材取样
3.2.2.1 管材对接焊缝试件取样位置见图3-3。
3.2.2.2 试样要求
管材对接焊缝的试样要求按本规程的3.2.1.2条之规定进行。
表3-1
试件母材厚度
δ(mm)
试样的类别和数量( 个)
拉力试验
弯曲试验*2
冲击试验
拉伸试验*1
面弯试样
背弯试样
侧弯试样
焊缝区试样
热影响区试样*4
1.5≤δ＜10
2
2
2
——
3
3
10≤δ＜20
2
2
2
*3
3
3
δ≥20
2
——
——
4
3
3
注: 1.一根管接头全截面拉伸试样能够代替两个板形拉伸试样。
2.当试件焊缝两侧母材之间或焊缝金属与母材之间的弯曲性能有显著差别时, 可改用纵向弯曲试验代替横向弯曲试验。
3.能够用四个横向弯曲试验代替两个面弯试样和两个背弯试样。
4.当焊缝两侧母材的钢号不同且当有冲击韧性要求时, 每侧热影响区应取三个冲击试样。

(a) 拉力试样为整管时弯曲试样位置
图3-3 管材取样位置图( 未完)

(b) 不要求冲击试验时

(c) 要求冲击试验时

1—拉力试样; 2—面弯试样; 3—背弯试样; 4—侧弯试样;
5—冲击试样; ③⑥⑨12—钟点记号, 为水平固定位置焊接时的定位标记。
图3-3 管材取样位置图( 续完)

3.2.3 板材角焊缝取样
3.2.3.1 板材角焊缝取样位置见图3-4。
3.2.3.2 取样要求
a) 试件两端各舍去20mm, 然后沿试样横向等分切取5个试样;
b) 每个试样棱角( 除焊缝外) 都倒成R2圆角;
c) 每块试样端部打上钢印;
d) 试样数量: 5件。

图3-4

3.2.4 型式试验评定
3.2.4.1 板材型式试验评定试样取样位置见图3-5。
3.2.4.2 取样要求
a) 试件两端各舍去20mm, 然后沿试样横向等分切取5个试样;
b) 每个试样棱角( 除焊缝外) 都倒成R2圆角;
c) 每块试样端部打上钢印;
d) 试样数量: 5件。

图3-5

3.2.5 管子与板材角接接头及管子与板材型式试验评定试样取样
3.2.5.1 管子与板材角接接头试样取样位置见图3-6。

图3-6
3.2.5.2 管子与板材型式试验评定试样取样位置见图3-7。

图3-7

3.2.5.3 取样要求
a) 试样按图示等分切取4个试样, 焊缝的起始和终止位置位于试样焊缝的中部;
b) 试样所有棱角( 除焊缝外) 都倒成R2圆角;
c) 每个试样端部打上钢印。
3.3 各试样取样形状、 尺寸及要求
3.3.1 拉伸试样取样和加工要求
a) 试样的焊缝余高应以机械方法去除, 使之与母材齐平。试样厚度应等于或接近试件母材厚度T。
b) 厚度小于或等于30mm的试件, 采用全厚度试样进行试验。

c) 当试验机受能力限制不能进行全厚度的拉伸试验时, 则可将试件在厚度方向上均匀分层取样, 等分后制取试样厚度应接近试验机所能试验的最大厚度。等分后的两片或多片试样试验代替一个全厚度试样的试验。
3.3.1.2 拉伸试样形状及尺寸见图3-8

(a) 带肩板试样( 适用于所有厚度板材的对接焊缝试件)

(b) 带肩板形试样( 适用于外径大于76mm的所有壁厚管材对接焊缝试件)

(c) 带肩板形试样( 适用于外径小于或等于76mm的管材对接焊缝试件)
图3-8( 未完)

(d)管接头全截面试样( 适用于外径小于或等于76mm的管材对接焊缝试件)
注: 图( b) 为取得图中宽度为20mm的平行平面, 壁厚方向的加工量应尽量少。
s—试样厚度
w—试样受拉伸平行侧面宽度, 等于25mm
hk—焊缝最大宽度 mm
l—受拉伸平行侧面长度, 等于hk+2s(mm)
图3-8( 续完)
3.3.2.3取样要求
a)试样焊缝余高应以机械法加工到与母材平齐, 加工刀痕与焊缝轴线垂直。
b) 多层焊缝的样坯方位如无特殊规定时, 应尽量靠后焊侧的表面截取, 封底去除。
c) 试样四周尖锐棱角应倒圆, 圆弧半径R2。
d) 在试样端部G处打上钢印。
3.3.2 弯曲试样加工形状、 尺寸
3.3.2.1 面弯、 背弯试样形状、 尺寸见图3-9。

(a) 板材和管材试件的面弯试样

(b) 板材和管材试件的背弯试样

(c) 纵向面弯和背弯试样
图3-9
注: 1) 试样长度l≈D+2.5s+100(D—弯心直径 mm,D=4s,l≈6.5S+100)。
2) 板材试样宽度B＝38mm; 管材试样宽度按如下规定: 当管子外径φ为
50～100mm时, 则B＝20mm; φ为10～＜50mm时, 则B＝10mm; 或φ≤25mm,
则将管子在周围方向上四等分取样。
3) 试样厚度与拉伸面棱角R＜2mm。
4) 当试件厚度T为10～38mm时, 试样宽度等于试件厚度;
当试件厚度T大于38mm时, 允许沿试件厚度方向分层切成宽度为20～38mm等宽的两片或多片试样的试验代替一个全厚度侧弯试样的试验。
5) 复合板的弯曲试样应将复层和基层作为全厚度考虑。
3.3.2.2 侧弯试样加工形状及尺寸见图3—10

注: 1) B—试样宽度mm( 此时为试件厚度方向) ;
2) l=D+105,( D—弯轴直径, D=4S) 最小为150mm。
3) 当试件厚度( T) 小于38mm时, 采用试件全厚度侧弯试样。试样宽
度等于试件厚度。
4) 当试件厚度( T) 大于或等于38mm时, 允许沿试件厚度方向分层切成
宽度为20至38mm等宽的两片或多片试样的试验代替一个试件全厚度侧
弯试样的试验。
图3-10
3.3.2.3 试样加工要求
a) 试样的焊缝余高应以机械方法去除, 加工的刀痕与试样长度方向一致, 面弯和背弯试样的拉伸面均应平齐;
b) 试样的尖锐棱角应倒圆, 圆弧为R2;
c) 加工后把原标记移植到试样先焊面上, 以区分先焊面和后焊面。
d) 在试样端部G处打上钢印。
3.3.3 冲击试样
3.3.3.1 工艺评定冲击试样取样位置见图3-11, 复合板的冲击试样应先将复层用机械方法去除, 然后按下述要求进行取样。

注: 1.当T≤60mm时, t1≈1～2mm,当T＞60mm时, t2=T/4
2.双面焊时, t2从后焊面的钢材表面测量。
图3-11
3.3.3.2 工艺评定冲击试样取样形状及尺寸见图3-12。
3.3.3.3 试样加工要求
a)试样应采用机械加工或磨削方法制备, 应防止加工表面的应变硬化或材料过热。
b) 试样应垂直于焊缝中心线, 缺口轴线垂在于母材表面。
c) 焊缝区试样的缺口轴线需要位于焊缝中心线上。
d) 热影响区试样的缺口轴线至试样轴线与熔合线交点的距离大于零且应尽可能多的经过热影响区。
e) 试样的缺口底部应光滑, 不得有与缺口轴线平行的明显划痕。
f) 试样的标记应在试样的端面或B面, 不得标在支承面上。
g) 试样的缺口处若发现有肉眼可见的气孔。夹渣、 裂纹等缺陷时, 则需重新取样。
h) 有技术条件规定或无法 截取标准试样的情况下, 允许采用辅助小尺寸试样。
i) 试样尺寸要进行检验。

a. 标准试样

b. 小尺寸试样

图3-12
3.4 金相、 硬度试样
3.4.1 板材金相、 硬度试样形状及尺寸见图3-13。
3.4.2 管子对接接头金相、 硬度试样形状及尺寸见图3-14。
3.4.3 试样加工要求
a) 焊缝加强高不能去掉。
b) 试样所有棱角除焊缝外都倒成R2圆角。

注: L—焊缝宽度( mm) S—板厚( mm)
硬度试样 a=10 数量 1
金相试样 a＝8 数量 1
图3-13

注: t—管壁厚( mm) L—焊缝宽度( mm)
硬度试样 a=10 数量 1
金相试样 a=4 数量 1
图3-14
c) 在试样端部打上焊工钢印号。
3.5 不锈钢晶间腐蚀试样
3.5.1 工艺评定不锈钢晶间腐蚀试样形状、 尺寸见图3-15及表3-2。
表3-2 mm
腐蚀试验方法
长 L)
宽
厚
试样数量
10％草酸浸蚀
30
20
3～4
1
硫酸－硫酸铁
30
20
3～4
2
65％硝酸
30
20
3～4
2
硝酸－氢氟酸
30
20
3～4
4
硫酸－硫酸铜
80～100
20
3～4
2

图3-15

3.5.2试样加工要求
a) 试样应包括母材、 热影响区及焊缝金属的表面。
b) 试样所检验得的面应为使用表面。
c) 取样方法应为锯切, 如用剪切方法时, 应经过切削或研磨得方法去除剪切的影响部分。
d) 用10％草酸浸蚀试验时, 试样被检验的表面需进行抛光。
e) 其它方法试验时, 试样表面应进行研磨, 研磨过程中应防止表面过热, 加工后的试样表面粗糙度必须达到Ra1.6以上。。
f) 试样应在介质接触面作标记, 以便区分。
g) 在试样两端打上钢印号。
3.6 换热管与管板工艺评定试样。
3.6.1 换热管与管板试样的取样见图3-16

图3-16

3.6.2 试样加工要求
a) 按图示沿管子中心线至少切开2个接头焊缝, 观察其中4个部位, 8个观察面, 其中应包括一个取自焊缝收弧部分的剖面。
b) 除焊缝外, 棱角应倒成R2圆角。
c) H值不得小于管壁厚度的1.4倍。
d) 在每块试样端部打上钢印。