焊工资格评定中理化试验常用国内外标准的分析与应用_王晓璇.pdf
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1、2023年 第3期 热加工65焊接与切割W e l d i n g&C u t t i n g焊工资格评定中理化试验常用国内外标准的分析与应用王晓璇海洋石油工程股份有限公司 山东青岛 266520摘要:焊工资格评定是钢结构生产加工中的重要环节,国际权威焊接机构的相关标准都对焊工资格评定做了大篇幅规定,这些标准规定大同小异。分析和总结了这些标准对于焊工资格评定理化试验要求之间的异同,从而促进各种标准在焊工资质取证理化试验工作中能更高效地应用和实施。关键词:标准;理化试验;焊工考试1 序言世界权威焊接机构发布的常用焊接标准中有3个标准经常运用,版本分别为:中国船级社(CCS)发布的材料与焊接规范:
2、2006(在本文中简称为CCS标准)、美国焊接学会(AWS)发布的AWS D1.1/AWS D1.1M钢结构焊接规范:2006(在本文中简称为AWS标准)和美国机械工程师协会(ASME)发布的锅炉及压力容器规范第IX卷焊接和钎接评定:2017(焊接和钎接工艺,焊工、钎接工、焊机和钎机操作工的评定标准)(在本文中简称为ASME标准)。在焊工资格评定理化试验中,常见的有:弯曲试验、宏观腐蚀试验、角焊缝破断试验及金相检测等,现分析和比较最常用的前3种试验,分别在取样方法、试样尺寸、试验过程等几个方面,得出这3种标准的异同,以便这些标准在焊工资格评定工作中能更高效、更便捷地运用。2 弯曲试验弯曲试验是
3、焊工资格评定中数量较多、较常用的力学性能试验,且是一种成熟、有效的判定焊工实际焊接水平的力学性能试验。各大标准的要求也较类似,细节的要求有所区别,现就这3个标准的异同进行对比。2.1 CCS标准 对弯曲试件尺寸的要求,CCS标准和其他标准的要求比较类似。CCS标准在正弯和反弯试样的尺寸选择上,对铝合金试样做了进一步的详细规定,这是与其他标准规定不同的地方。弯曲试样厚度应为母材厚度,当试验材料的厚度25mm时,弯曲试样的厚度可以减薄至25mm。对于铝合金来说,弯曲试样的厚度可取母材的全厚度。对于板试样来说宽度为30mm,管试样宽度为试样厚度加0.1倍的管试样外径,因此应为1030mm1。同时,对
4、于板试验的尺寸要求也与其他标准不同,试样的规定宽度为30mm。通常,可根据试验材料的强度选择压头直径。当材料强度400MPa时,压头直径为4倍试样厚度。试验材料强度为400500MPa时,压头直径为5倍试样厚度。当试验材料强度为500690MPa时,压头直径为6倍试样厚度。对于一部分的铝合金材料,压头直径可取6倍试样厚度。其余大部分铝合金参考文献:1 全国锅炉压力容器标准化委员会承压设备无损检测 第5部分:渗透检测:NB/T 47013.52015S北京:机械工业出版社,2015.2 全国焊接标准化技术委员会熔化极气体保护电弧焊用非合金钢及细晶粒钢实心焊丝:GB/T 81102020S北京:中
5、国标准出版社,2020.3 中国机械工程学会焊接学会焊接手册M3版.北京:机械工业出版社,2015.202211092023年 第3期 热加工66焊接与切割W e l d i n g&C u t t i n g压头直径取4倍试样厚度,弯曲角度为 1801。由此可见,CCS标准没有规定试验材料强度690MPa时的压头直径。CCS标准除了对钢材的规定外,还对铝合金的弯曲试验做了详细的规定和分类,对不同种类的铝合金材料弯曲试验的压头直径分别做了说明,这是与其他标准的显著不同。弯曲试验结果不合格时,可在原试件上或在用同一批试验材料以同样工艺重新焊制的试件上,对不合格项目制取双倍试样进行复试。复试结果应
6、全部合格1。这点与大多数的标准规定相似,都需要重新焊接。有一点在实际操作中需要格外注意,重新焊接指的不是与测试焊缝的同一片试板或试管上取得另一个试样。对弯曲试验结果的判断为:试验后,试样表面上出现的裂纹或其他缺陷长度应3mm1。试样结果判断标准与其他的标准有所不同,此标准没有考虑试样的边角处有裂纹等缺陷的情况,在判断试样是否合格时,由试样边角处裂纹等缺陷导致的试验结果不合格的概率加大。同时,对试验结果的判断上,此标准也没有考虑到缺陷长度累积的情况,若实际缺陷为连续气孔或连续夹渣,且缺陷长度都3mm,此标准认定这些缺陷的长度为合格。在焊工资格评定时,真实反映焊工实际水平的能力下降。由以上分析可知
7、,此标准是否能准确地评定焊工操作水平还需进一步讨论。2.2 AWS标准对于弯曲试样尺寸的规定,AWS标准和其他标准有所不同。对于横向弯曲试样的要求根据焊件的不同尺寸有不同的要求:对于板材,焊件试样的宽度取40mm;对于管材,直径4in(100mm)管材试样宽度为25mm;直径4in(100mm)管材试样宽度为40mm2。由此可见,AWS标准根据试验对象的形式不同,试样尺寸则不同,这一点是与其他标准不同的地方。对于板材来说,尤其是较薄的板材,在实际取样时,有时很难取到足够宽度的试样,易对试验结果产生影响,这对较薄试样是否有取样长度过长等问题值得再次讨论。对直径较小的管材,例如20mm的小管,很难
8、取得25mm宽度的试样。如果能取得试样,有时也会因为直径过小导致试样表面呈弧形,试验进行有一定困难。同时,在实际操作中,对100mm的试管,试样宽度为40mm。不考虑直径,在试管特别薄的情况下,对直径接近100mm的管子,在处理试样表面、取样和试验的过程中也会出现试样与试验机不匹配的情况。对于弯曲试验合格判据,AWS标准与大多数标准相同的部分为:必须对已经弯曲的试样凸面表面缺陷进行目视检测。弯曲试验合格判据AWS标准有些和其他标准不同之处:合格试样表面的缺陷严禁超过表面任何方向上1/8in(3mm)。所有超过1/32in(1mm)但1/8in(3mm)的缺陷,将其各自最大尺寸加起来为3/8in
9、(10mm)。最大角部裂纹1/4in(6mm),如角部裂纹由可见夹渣或其他熔化型缺陷所致,则裂纹最大值必须只能为1/8in(3mm)。角部裂纹超过1/4in(6mm)而并无夹渣或其他熔化型缺陷的试样必须摒弃,并必须从原焊件上另取试样重作弯曲试验2。由此可见,AWS标准对边角处的缺陷进行了特殊的说明,这是和其他标准不同的地方。很大程度上考虑到了试样边角处可接受的试样开裂情况,由于试验时应力集中于试样的边角处,使得极其微小的缺陷就会放大到不可接受,因此这种对边角处的特殊规定非常适用于实际操作。此要求在笔者看来十分合理,充分考虑了实际的试验情况。对于试验缺陷长度可累积的要求也十分符合实际对焊工资质的
10、要求,实际操作中,焊工实际操作水平差异较大,对长度过长的连续小缺陷通常是不允许的。可见此标准充分考虑了焊工考试和试验的实际情况,也充分考虑了试验情况对焊工实际工作能力的考察。2.3 ASME标准ASME标准的弯曲试验是根据焊接金属的厚度得到不同的弯曲试验类型和试验数量:当材料厚度10mm时,可以取1个正弯、1个反弯。当材料厚度为1019mm时,可以取2个侧弯。当材料厚度19mm时,可以取2个侧弯3。这与其他标准有所不同,ASME标准规定试样厚度10mm可以用侧弯试样代替正反弯试样,有些标准要求厚度12mm时可采用侧弯试样代替正反弯试样。尤其是对1019mm厚度的试样,ASME标准还单独拿出来解
11、释,试验可以取两个侧弯,这也是与其他标准不同的地方。在实际操作中,弯曲试验可以分为两种情况来进行,分别为厚度10mm和厚度10mm,这两种2023年 第3期 热加工67焊接与切割W e l d i n g&C u t t i n g情况分别对应着1个正弯、1个反弯和2个侧弯。根据焊接位置的不同,弯曲试验采用不同的试验数量,这点要求也与其他标准不同。通常,可取2个弯曲试验。当评定5G 或6G 位置时,共需准备4 个弯曲试样,一种取样方式为4个侧弯,另一种取样方式为2个面弯、2个背弯;为了在一个试样上能同时评定2G 和5G 位置,则共需6个弯曲试样,一种取样方式为6个侧弯,另一种取样方式为3个面弯
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