石紅昌 蘇 蘭 黃安明

(德陽(yáng)天元重工股份有限公司，四川618000)

焊接工藝評(píng)定的目的是為了檢驗(yàn)設(shè)計(jì)接頭的可靠性、驗(yàn)證焊接工藝的正確性和評(píng)定施焊能力，并將評(píng)定結(jié)果用于指導(dǎo)生產(chǎn)，以保證產(chǎn)品焊接接頭的力學(xué)性能，是企業(yè)控制焊接質(zhì)量的不可或缺的措施之一，也是企業(yè)綜合技術(shù)水平的一種體現(xiàn)。對(duì)于懸索橋設(shè)計(jì)制作來(lái)說(shuō)，隨著科技的發(fā)展，懸索橋朝著大重量、大厚板焊接的方向發(fā)展[1]。因此焊接成為了其中一項(xiàng)特別重要的工作，但現(xiàn)在懸索橋制作所涉及的焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)種類過(guò)多，沒有統(tǒng)一化，本文對(duì)懸索橋制作常用的3種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比分析，就如何合理、科學(xué)的選用焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行探討研究。

1 懸索橋制作常用焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)是在原材料檢驗(yàn)合格后，產(chǎn)品在車間制作之前，施工制造單位按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行的工藝試驗(yàn)。試驗(yàn)必須能有效的反應(yīng)產(chǎn)品所用的材料、結(jié)構(gòu)形式和擬采用的焊接工藝。評(píng)定在該工藝下對(duì)應(yīng)材料的相應(yīng)結(jié)構(gòu)的焊接接頭的使用性能。

懸索橋制作常用的3種焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)分別為GB/T 19869.1—2005《鋼、鎳及鎳合金的焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)》、JTG/T F50—2011《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》和TB 10212—2009《鐵路鋼橋制作規(guī)范》。

2 焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的差異及特點(diǎn)

焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)通過(guò)驗(yàn)證焊接工藝的正確性，并評(píng)價(jià)施焊能力，最終來(lái)保證產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。通常來(lái)說(shuō)，每種結(jié)構(gòu)形式，每個(gè)接頭都要做試驗(yàn)的話，工作量太大，一般情況下也不可能。焊接工藝評(píng)定就是綜合各種因素，減少工作量，做到用最少的評(píng)定工作量來(lái)覆蓋整個(gè)產(chǎn)品的焊接工藝。這樣，一方面對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)規(guī)定要清楚掌握，如評(píng)定規(guī)則、可代替范圍、試驗(yàn)要求等；另一方面也要分析產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，尤其要注意明顯影響焊接接頭質(zhì)量的重要因素，如焊接方法、母材、焊接材料等。

2.1 焊接工藝評(píng)定的通用要求對(duì)比

焊接工藝評(píng)定的通用要求對(duì)各種焊接方法都適用，一般包括4項(xiàng)：焊接方法，母材類別，焊后熱處理，厚度認(rèn)可范圍。

2.1.1 焊接方法

GB/T 19869.1—2005《鋼、鎳及鎳合金的焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)》明確指明該標(biāo)準(zhǔn)適用于鋼材的電弧焊和氣焊，以及鎳及鎳合金的電弧焊。而JTG/T F50—2011《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》及TB 10212—2009《鐵路鋼橋制作規(guī)范》這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)并沒有明確指明適用的焊接方法。

2.1.2 母材類別

GB/T 19869.1—2005《鋼、鎳及鎳合金的焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)》中的表3明確規(guī)定了鋼材各類組及分類組的認(rèn)可范圍，而JTG/T F50—2011《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》中的附錄K-3焊接工藝評(píng)定及TB 10212—2009《鐵路鋼橋制作規(guī)范》中的附錄C鋼材的焊接工藝評(píng)定并沒有明確規(guī)定鋼材各類組及分類組的認(rèn)可范圍。

表1 不同焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的厚度認(rèn)可范圍Table 2 Acceptable range of thickness by different standards of welding procedure qualification

2.1.3 焊后熱處理

3種標(biāo)準(zhǔn)中都提到了增加或者取消焊后熱處理時(shí)，要重新進(jìn)行評(píng)定，但都對(duì)熱處理的種類未標(biāo)明如何分類。

2.1.4 厚度認(rèn)可范圍。

每種標(biāo)準(zhǔn)的試板厚度對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品覆蓋厚度詳見表1。從表1可以看出，JTG/T F50—2011中的試件厚度t沒有厚度范圍要求，覆蓋的產(chǎn)品厚度δ為0.67t≤δ≤1.25t。GB/T 19869.1—2005和TB 10212—2009中的試件厚度t劃分為4個(gè)區(qū)段，對(duì)應(yīng)的覆蓋的產(chǎn)品厚度δ也分為4個(gè)區(qū)段。試板厚度劃分比較細(xì)致，但是TB 10212—2009中的試件厚度最大值只能達(dá)到80 mm，而GB/T 19869.1—2005中的試件厚度最大值沒有限制。而GB/T 19869.1—2005比較特殊的地方是覆蓋的產(chǎn)品厚度還與實(shí)際的焊接道次有關(guān)，單道焊和多道焊的產(chǎn)品覆蓋范圍也不相同。對(duì)比來(lái)看，GB/T 19869.1—2005的厚度認(rèn)可范圍要求的更細(xì)、更全面。

2.2 焊接工藝評(píng)定的工藝要素對(duì)比

焊接工藝評(píng)定因素一般分為重要因素、附加因素和次要因素。重要因素一般是指影響焊接接頭抗拉強(qiáng)度和彎曲性能的焊接工藝因素；附加因素一般是指影響焊接接頭沖擊性能的焊接工藝因素；次要因素一般是指對(duì)力學(xué)性能無(wú)明顯影響的焊接工藝因素。在這3種標(biāo)準(zhǔn)中并沒有把焊接工藝因素按照重要因素、附加因素和次要因素進(jìn)行劃分，只是提到了那些因素改變的話，需要重新進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。

對(duì)比GB/T 19869.1—2005、JTG/T F50—2011和TB10212—2009可知，GB/T 19869.1—2005中的這些因素有13項(xiàng)，JTG/T F50—2011和TB 10212—2009中的這些因素有10項(xiàng)。JTG/T F50—2011和TB 10212—2009的因素基本相同，不同之處是JTG/T F50—2011中焊接參數(shù)變化中增加了焊接線能量增大10%以上需要重新評(píng)定，TB 10212—2009中坡口形狀和尺寸改變這一因素中增加了有襯墊的根部間隙變化要求。

GB/T 19869.1—2005、JTG/T F50—2011和TB 10212—2009區(qū)別之處較多，具體區(qū)別如下：

(1)焊接位置。GB/T 19869.1—2005中規(guī)定既無(wú)沖擊要求，也無(wú)硬度要求時(shí)，任一位置(板或管子)上的焊接適用于所有位置(板或管子)的焊接。

(2)接頭/焊縫種類。GB/T 19869.1—2005中規(guī)定對(duì)接焊縫適用于全焊透及部分焊透的對(duì)接焊縫和角焊縫。覆蓋范圍大，即對(duì)接接頭可以覆蓋T型接頭及角焊縫，而JTG/T F50—2011和TB 10212—2009中對(duì)接接頭、T型接頭是需要分開單獨(dú)評(píng)定的。

(3)焊材規(guī)格。GB/T 19869.1—2005中規(guī)定在熱輸入規(guī)定的變化范圍內(nèi)，允許改變焊接材料的尺寸。而JTG/T F50—2011和TB 10212—2009中對(duì)此項(xiàng)沒有提出具體的要求。

(4)道間溫度。GB/T 19869.1—2005中規(guī)定評(píng)定的上限值就是焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)中達(dá)到的最高道間溫度。而JTG/T F50—2011和TB 10212—2009中對(duì)此項(xiàng)沒有提出具體的要求。

(5)坡口形式及尺寸改變。JTG/T F50—2011和TB 10212—2009中對(duì)此項(xiàng)提出了具體的要求。而GB/T 19869.1—2005對(duì)此項(xiàng)沒有提出具體的要求。

表2 焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)要求對(duì)比Table 2 Comparison of requirement for welding procedure qualification test

綜上所述，GB/T 19869.1—2005中的焊接工藝因素相對(duì)全面一些，但也有不足之處，如對(duì)于焊接來(lái)說(shuō)的一些重要因素，如對(duì)接頭種類、坡口形式及尺寸改變的規(guī)定略顯不足。3種標(biāo)準(zhǔn)各有優(yōu)缺點(diǎn)，焊評(píng)工作者可以綜合選擇。

2.3 焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)要求對(duì)比

焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)要求對(duì)比詳見表2。綜合對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)JTG/T F50—2011和TB 10212—2009中的評(píng)定試驗(yàn)要求基本相同，與GB/T 19869.1—2005不同的是，對(duì)接接頭試件、T型接頭試件和角接頭試件中都要求做焊縫金屬拉伸試驗(yàn)，同時(shí)T型接頭還要求做沖擊試驗(yàn)，而GB/T 19869.1—2005對(duì)此項(xiàng)試驗(yàn)沒有要求。因?yàn)榱W(xué)性能是檢驗(yàn)焊接工藝評(píng)定的一項(xiàng)重要指標(biāo)，相對(duì)來(lái)說(shuō)，GB/T 19869.1—2005中評(píng)定試驗(yàn)有所欠缺，尤其對(duì)于焊縫金屬拉伸試驗(yàn)這一重要指標(biāo)沒有提出要求，在一定意義上也存在一定的不足。

3 結(jié)論

對(duì)比分析上述三種懸索橋制造常用的焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，可以得出以下結(jié)論：

(1)GB/T 19869.1—2005明確規(guī)定了鋼材 各類組及分類組的認(rèn)可范圍，厚度的覆蓋范圍比較全面。

(2)JTG/T F50—2011與TB 10212—2009的要求基本相同，差異不大，對(duì)于接頭類型覆蓋范圍來(lái)說(shuō)，與GB/T 19869.1—2005不同的是，T型接頭是需要分開單獨(dú)評(píng)定的。

(3)JTG/T F50—2011和TB 10212—2009中對(duì)工藝因素——坡口形式及尺寸改變提出了具體的要求，而GB/T 19869.1—2005對(duì)此項(xiàng)沒有提出具體的要求。

(4)對(duì)于工藝評(píng)定的力學(xué)性能試驗(yàn)來(lái)說(shuō)，GB/T 19869.1—2005中的各種接頭試件不需要做焊縫金屬拉伸試驗(yàn)這一重要指標(biāo)，存在一定的不足。

3種焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)焊接工藝評(píng)定工作做出了具體的要求，但相對(duì)實(shí)際的焊接工藝評(píng)定的目的來(lái)說(shuō)，各有不足之處，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和國(guó)外焊接技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，行業(yè)中先行標(biāo)準(zhǔn)的一些不足也不斷的暴露出來(lái)，給企業(yè)、技術(shù)工作者造成了一定的困惑，因此優(yōu)先各種標(biāo)準(zhǔn)中的可取之處，彌補(bǔ)不足之處，完善標(biāo)準(zhǔn)，作出更加有效合理的焊接工藝評(píng)定工作已經(jīng)成為了懸索橋制造領(lǐng)域急需解決的問題。

[1] 錢冬生，陳仁福. 大跨懸索橋的設(shè)計(jì)與施工[M]. 成都：西南交通大學(xué)出版社，1999．