淺談焊接工藝評定
焊接工藝評定
的主要目的在於證明某一個焊接工藝是否能夠獲得符合要求的焊接接頭，以判斷該工藝的正確性、可行性，而不是評定焊接操作人員的技藝水平。焊接工藝評定是保證
焊接結構
製造質量的重要前提。
本文重點對比的是對接焊接接頭（簡稱對接接頭）力學效能試驗方法的差異，包括取樣差異，力學效能測試內容差異和評定依據的差異等，以供相關試驗人員參考。
焊接工藝評定的程式
焊接工藝評定對焊接人員要求熟練即可。焊接工藝評定報告並不直接指導生產，只是焊接工藝規程的支援檔案，沒有一份或多份焊接工藝評定報告支援的焊接工藝規程是沒有意義的。焊接工藝評定程式見圖1。
焊接工藝評定試驗透過對焊縫接頭進行拉伸、彎曲、衝擊等力學效能試驗，來得知金屬材料焊接性的好壞，金屬焊接工藝過程簡單而且接頭質量高、效能好時就稱作焊接性好，反之，就稱作焊接性差。
圖1 焊接工藝評定的程式
表1列出了各標準對工藝評定試驗內容的要求。焊接工藝評定中拉伸和彎曲都是必進行專案，但是對於衝擊試驗並不是全部都要求進行，一般要求碳鋼是必做的，不鏽鋼一般不要求做衝擊，除非設計有要求。不同點首先是選用側彎試樣時所規定的最小板厚。
其中比較特殊的是NB/T 47014-2011，雖然給出厚度大於等於20mm時進行側彎試驗，但是同時也給出說明厚度大於等於10mm時可以用側彎代替面彎和背彎，尤其是當焊縫為不同焊接方法組合焊時更應該用側彎；其次是硬度試驗，EN ISO 15614-1：2004+A2：2012規定除了屈服強度小於275MPa的碳鋼、奧氏體不鏽鋼以及鎳基合金外都要求進行硬度試驗，其他標準都是規定根據工程實際情況確定是否需要進行硬度試驗。
表1 各標準對檢驗專案和試樣數量的規定
試樣製備
1。拉伸試樣
不同標準對拉伸試樣形狀及尺寸要求見圖2和表2。接頭拉伸試樣原則上都是全厚度試樣，當試樣厚度太厚，試驗機能力無法滿足時，可以分層取樣，儘量用最少的試樣覆蓋全厚度。當管材試樣外徑很小時，也可以全厚度拉伸。拉伸試樣要去掉焊縫處的餘高，與母材齊平即可。除了GB 50661-2011和EN ISO 15614-1：2004+A2：2012外，其他幾個標準的管材拉伸允許將平行段部分刨平。
圖2 拉伸試樣示意圖
各標準規定差異最大的是對試樣平行段長度的要求，一種是長試樣，另一種是短試樣，短試樣平行段基本就是焊縫和熱影響區，著重考查的是焊縫區域的強度。另一方面，試樣平行段長度越小，平行段寬度越小，應力集中影響區域就越大，這會導致測得的抗拉強度偏高。
表2 各標準對拉伸試樣尺寸的規定
2。彎曲試樣
不同標準對彎曲試樣形狀及尺寸要求見圖3和表3。彎曲試樣的區別主要在面背彎上，側彎的尺寸是相同的，美系的面背彎寬度尺寸較大，國內標準雖然引用美準，但是為了和國內其他標準相適應做了修改。彎曲試樣的寬度越大對試驗的要求也就越高。
圖3 面彎、背彎及側彎試樣示意圖
當試板厚度非常大時，可以分層取樣，每個試樣的寬度在20mm～40mm之間，以能夠覆蓋整個試板厚度為原則。另外彎曲中還有一種不常用彎曲方式為縱向彎曲，由於取樣時平行於焊縫，佔用試板的尺寸較大，只有當兩種母材硬度差別較大時，推薦選用。
表3 各標準對彎曲試樣尺寸的規定
3。衝擊試樣
不同標準對沖擊取樣位置及數量要求見圖4和表4。所有標準中衝擊試樣標準尺寸都是10mm×10mm×55mm，開V型缺口，只是在尺寸的公差範圍上略有變化。
圖4 衝擊試樣取樣位置示意圖
衝擊試樣優先選用標準尺寸試樣，通常試樣缺口選擇垂直於焊縫表面，焊縫衝擊試樣缺口開在焊縫中心線上，熱影響區缺口軸線至試樣縱軸線與熔合線交點的距離大於零，並儘可能多的透過熱影響區，通常為0。5~2mm，具體還要根據焊接熱輸入的大小不同來定。並且要儘量能夠覆蓋所有焊接方法焊接的部位。
各標準主要的差異在衝擊的取樣位置及數量上，衝擊試樣的取樣位置都分為焊縫區和熱影響區，焊縫區比較明確，熱影響區是指焊接時，由於熱源的作用，母材的組織和效能發生變化的區域。但隨著板厚和焊接方法的不同，取樣位置及數量也不同。AWS D1。1/D1。1M-2015中增加了熔合線+5mm的熱影響區衝擊， ASME IX-2013關於衝擊部分的取樣要求是引用ASME VIII《壓力容器施工規程》，而其他標準中都各自有具體描述。
表4 各標準對沖擊試樣取樣位置及數量的規定
試驗過程
試驗過程基本參照相應體系的試驗標準，在這裡試驗標準異同點就不做詳細介紹，下面主要介紹試驗過程中需要注意的地方。
接頭拉伸試驗主要考核的是焊接接頭的強度指標，注意拉伸速度按試驗方法中檢測抗拉強度的速度，一般推薦不超過25mm/min。
彎曲試驗要注意儘量保證焊縫處受彎，尤其是焊縫兩邊母材強度差別較大的情況下更容易產生受彎不再焊縫處，此時可以選用縱向彎曲試樣或者輥筒彎曲方式代替。
冷彎試驗的目的是測定焊接接頭的塑性，同時可以反映出焊接接頭各區域的塑性差別，考核熔合區的熔合質量和暴露焊接缺陷，其中面彎和背彎易於發現單面焊的表面和根部缺陷，側彎檢驗焊層和母材之間的結合強度及多層焊時的尾間缺陷，所以試樣受拉麵要儘可能的包含焊縫及熱影響區。
在試驗過程中壓頭直徑的選擇為主要影響因素，從理論上計算當彎心直徑等於4倍試樣厚度時，彎曲試樣外表面的纖維伸長率為20%，可以滿足大部分低碳鋼，結構鋼合金鋼和不鏽鋼，比較合理，這一點各標準已趨於統一。
接頭衝擊試驗與原材料衝擊試驗一樣，沒有區別，最關鍵的因素是衝擊溫度的選擇，首先根據設計要求來確定，其次再根據母材的材料標準來確定。
評定依據
不同標準對拉伸，彎曲和衝擊的評定要求見表5。
接頭抗拉強度要求都基本要求不小於相應的母材強度，沒有太大區別。
彎曲實驗對單個試樣上裂紋及其他缺欠單個長度都要求不大於3mm，不同點是是否應當計算角裂紋及如何計算角裂紋，還有各個試樣上裂紋及缺欠總長要求的數值不同。
衝擊評定中GB 50661-2011，NB/T 47014-2011，EN ISO 15614-1：2004+A2的要求相同，規定最小單個值不得低於規定值得70%，而AWS D1。1/D1。1M-2015和ASME IX-2013中則給出最小單個值，這個值略高於70%的規定值。
表5 各標準對評定依據的規定
結束語
焊接工藝評定標準
目前沒有一個統一的標準，各個標準在檢測的內容，取樣的數量和位置，試樣的尺寸等方面都有各自的要求。所以在評定的過程中要特別注意，以免影響對結果的評定
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