焊接工艺评定程序及其影响因素分析

目前国内重大工程在开工之前，一般都要针对现场用钢管进行的焊接工艺评定。长输管道焊接工艺评定工作已开展多年，成为长输管道建设中控制焊接质量的有效手段并积累了相当多的经验，目前已形成一套完整的焊接工艺评定程序。焊接工艺评定流程图如图5-1所示，其具体实施程序如下：

1.焊接工艺评定立项

1）焊接工艺评定按焊接工艺方案立项，受业主委托焊接工艺评定单位负责提交。对于大口径、高强度、厚壁的管道焊接，通常要求编制焊接工艺方案，其中包括需完成的焊接工艺评定项目。一旦管道焊接工艺评定方案经焊接工艺评定单位焊接技术负责人签字并报业主项目负责人批准后，其中所列的焊接工艺评定项目即可列入工作计划。

2）按管道施工过程中的重大更改立项。在管道焊接施工中可能出现如焊接位置、焊接方向、接头形式、材料和工艺的重大更改，焊接工艺规程需重新编制，则对重要焊接参数变更后的焊接规程需重新做焊接工艺评定。

图5-1 焊接工艺评定流程图

2.下达焊接工艺评定任务书

焊接工艺评定立项后，通过审批程序，由业主项目负责人根据管道的技术条件下达焊接工艺评定任务书。其内容包括：管材及钢管订货号、管板及钢管规格、接头形式、工艺评定执行的标准要求、接头性能要求、理化性能试验项目及其相应合格标准、无损检测要求等。

3.编制预焊接工艺规程（PWPS）

预焊接工艺规程（PWPS——Preliminary Welding Procedure Specification）是为进行焊接工艺评定所拟定的焊接工艺文件。焊接工艺评定单位按照焊接工艺评定任务书提出的条件和技术要求编制预焊接工艺规程书，预焊接工艺规程书指导书的格式可参照焊接工艺规程编制。在预焊接工艺规程中原则上只要求填写所要评定的重要参数，而焊接工艺的次要参数，尤其是操作技术参数可列也可不列，由编制者自行决定。但为便于正式焊接工艺规程的编制，大多数焊接工艺规程都列出焊接工艺的次要因素，特别是对评定试件焊接质量有较大影响的次要因素。预焊接工艺规程中重要因素至少包括下列内容：焊接方法、接头形式、坡口形式及尺寸、钢管材质和规格、焊接材料型号和规格、焊接位置、焊接方向、预热和道间温度控制、焊后热处理制度、保护气体成分及流量、电流种类及极性、焊接参数等。

4.编制焊接工艺评定试验执行计划

焊接工艺评定单位负责编制焊接工艺评定试验执行计划，该执行计划的内容包括完成所列焊接工艺评定试验的全部工作，从试件备料、坡口加工、试件组焊、焊后热处理、无损检测和理化性能检验、焊接工艺评定报告及规程编制等的计划进度、费用预算、负责单位、协作单位分工及要求。

5.试件加工及焊接材料的准备

工艺评定计划书经批准后，由焊接工艺评定单位负责加工试板和管口，领取试验用焊接材料。根据试验用管材、钢管的检验号、炉批号和焊接材料批号核对合格证书和质保书。对要求烘干的焊接材料进行烘干保温处理。

6.管材焊接性试验分析

关于管线钢的焊接性及试验分析方法，在第八章进行了专题叙述，这里不再赘述。

目前管材焊接性试验分析主要是进行工艺性能和冷裂纹敏感性试验分析，工艺性能主要是针对指定的母材考核焊接材料、焊接方法、焊接参数对全位置操作性能、焊缝成形与焊缝缺欠情况的影响，冷裂纹敏感性试验分析主要是考核预热行为、焊接参数对接头冷裂纹倾向的影响，其由焊接工艺评定单位负责组织安排。冷裂纹敏感性焊接性试验分析方法多采用理论计算分析和实际试验同时进行。理论计算可采用碳当量法、焊接冷裂纹敏感指数法评估冷裂纹敏感性，并为科学指导实际试验提供技术支持。实际试验可采用斜Y形坡口对接裂纹试验法、插销试验法进行。通过对焊接性试验分析，进而确定管线钢焊接时合适的焊接方法、焊接材料、预热温度及焊接参数等。(www.xing528.com)

7.评定管口试件的焊接

试件的焊接由焊接工艺评定单位负责组织安排。对于成熟的、传统的焊接工艺评定，评定管口试件的焊接应由有相应焊接资格证的熟练焊工按预焊接工艺规程规定的焊接参数焊接。对于与新技术、新工艺、新方法、新装备关联的焊接工艺评定，如激光复合焊评定，可以由有经验的、技能全面的焊工来完成试件的焊接，此时焊工可以不需要有相应的焊工资格证。

管口焊接全过程中，应由焊接技术人员监控并记录焊接方法、接头形式、坡口形式、焊接位置和方向、钢管材质、规格及批号、焊接材料型号、规格及批号、预热和道间温度控制、热处理情况、焊接设备、电流种类及极性、保护气体组分及流量、焊接参数、焊接环境实测数据等，记录人应对记录的数据签字确认。

焊接次要参数一般可不作记录，如试件组装方式及坡口尺寸、后热制度、根焊道与热焊道时间间隔、热焊道和第一遍填充焊道之间的时间间隔、焊道清理及打磨方式、焊接材料烘干情况、焊接道数及焊层厚度、对口器的类型及拆移方式、气保护焊时的喷嘴孔径及距工件的距离、焊丝的伸出长度、焊接过程中的熔滴过渡方式、焊接过程中的操作技术措施等，如负责工艺评定试验的焊接责任师认为有必要，也可记录焊接过程中各参数的实际使用范围，供编制正式焊接工艺规程时参考。

8.外观检验、无损检测及理化性能检验

试件焊完后，由焊接工艺评定单位负责组织安排焊接责任师检查焊缝外形，并对焊缝外形拍照存档。外观检查合格后，再送至检测室进行无损检测，合格后，方可进行理化性能试验。理化性能试验项目包括拉伸试验、刻槽锤断试验、弯曲试验、冲击试验、宏观金相和硬度试验等项目。此外，在特定情况下还可能要考虑抗氢致裂纹（HIC）性能试验、抗应力腐蚀（SCC）试验等。理化性能试样加工要求严格按标准执行并进行编号。试样加工后送至理化试验室进行力学性能试验并有专人监督试验过程。试样试验后拍外观照片备案，力学性能试验报告送交负责工艺评定试验的焊接责任师存档。

在检验过程中，任一检查、试验项目不符合标准要求时，则焊接工艺评定不合格，在这种情况下，首先应分析失败的原因，然后进行影响工艺评定结果的各参数修改并重新修订预焊接工艺规程，再重复进行上述程序，直至评定试验结果全部合格为止。特别地，当试件外观检查缺陷与焊工技能有直接关系而不是焊缝力学性能本质影响因素时，如表面未熔合、咬边、表面气孔、余高超高等可以进行修补，不需重焊。

9.焊接工艺评定报告（PQR）编制

各项规定的检验和理化性能试验合格后，由焊接工艺评定单位负责工艺评定试验的焊接责任师整理有关数据和资料编写焊接工艺评定报告。焊接工艺评定报告（PQR——Welding Procedure Qualification Record）是记载验证性试验数据及其检验结果，对拟定的预焊接工艺规程进行评价的报告。焊接工艺评定报告经焊接责任师签名以示负责，经焊接技术负责人审核、审定后，焊接工艺评定报告报焊接工艺评定单位管理者或管理者代表批准并加盖单位公章方可生效。焊接工艺评定参考的格式见附录A。

编写焊接工艺评定报告最重要的原则是如实记录，无论是试验条件还是检验结果都必须是实测的记录数据。焊接工艺评定报告至少包括下列内容：焊接方法、接头形式、坡口形式及尺寸、试件组装方式及坡口尺寸、焊接位置和方向、钢管材质、规格及批号、焊接材料型号、规格、批号、焊接材料烘干制度、预热和道间温度控制、热处理情况、焊接设备及电源特性、电流种类及极性、熔滴过渡形式、保护气体组分及流量、焊接参数、焊接环境实测数据、后热制度、根焊道与热焊道时间间隔、焊接道数及焊层厚度、编制、审核与批准等。

焊接工艺评定报告是一种必须由企业管理者代表签字的重要质保文件，也是技术监督部门和用户代表审核企业质保能力的主要依据之一。因此，编写人员必须认真负责，一丝不苟，如实填写，不得错填和涂改。

另外，焊接工艺评定报告整理归档时，还应随附以下附件：①现场焊接参数记录表；②外观检查报告（外观检查记录）；③射线检测报告（射线检测记录）；④加盖CMA签章的理化性能检验报告；⑤母材与焊接材料材质单；⑥焊工资格证书等。

焊接工艺评定报告应当保存至该工艺评定失效为止，焊接工艺评定试样应至少保存5年以上。用户有特殊要求时，焊接工艺评定报告及试样的保管期限由焊接工艺评定单位与业主方协商解决。

10.文件存档

焊接工艺评定报告审批有效后，有效原件及相关实际施焊数据记录、外检记录、检测报告及理化试验报告应由焊接工艺评定单位归档备查，同时向业主提交一份完整的焊接工艺评定报告原件及其附件备份存档。随着长输管道建设又一个高峰期的到来，长输管线焊接工艺评定项目将日渐增多，对焊接工艺评定的科学管理也会提出更高的要求。为简化检索程序，缩短核查时间，应将评定报告的内容，包括报告编号、项目名称、报告类别、焊接方法、钢管规格及壁厚、接头形式、焊接材料等输入计算机。编制出一份报告总目录，以备有关人员查阅并提供质量管理部门随时审查。