有全焊缝或冲击试验要求的PQR覆盖范围

杨璐铭 张传刚 四川川锅锅炉有限责任公司

随着焊接工艺在越来越多的行业中应用，人们对焊接工艺的要求也越来越严格，特别是在锅炉压力容器行业，人们对焊接工艺的重要性理解也明显增强。

1 《承压设备焊接工艺评定》的评定原则

NB/T47014-2100《承压设备焊接工艺评定》规定，变更任何一个重要因素，都需重新进行焊接工艺评定；如果增加或变更了任何一个补加因素，则需要按增加或变更的补加因素增焊冲击韧性用的试件进行试验；当增加或变更次要因素时，重新编制预焊接工艺规程（p-WPS）[1]。因此在编制产品的WPS时，参考选用什么样的焊接工艺评定（PQR)，就必须首先考虑影响焊接工艺评定的重要因素，再次是补加因素、次要因素，同时选用合格的PQR。

2 《锅炉安全技术监察规程》和《承压设备焊接工艺评定》的互相引用

NB/T47014开篇第1条明确说明了它的适用范围是承压设备（锅炉、压力容器、压力管道）的对接焊缝和角焊缝的焊接工艺评定、耐蚀堆焊工艺评定、换热管和管板焊接工艺评定和焊接工艺附加评定以及螺柱电弧焊工艺评定的规则、试验方法和合格指标。在本规范的第4.1条也明确提出了承压设备的工艺评定，除了遵守本规范外，还应符合锅炉、压力容器、压力管道的相关标准和技术条件的要求。也就是说，NB/T47014仅仅是基础，特别是检验试验项目还要参照相关的标准和技术文件的规定。

TSG G0001－2012《锅炉安全技术监察规程》的第3.3.2条要求施焊单位应当对受压元件之间的对接接头、受压元件之间或者受压元件与非受压元件之间连接的要求全焊透的T型接头或角接接头进行焊接工艺评定，焊接工艺评定执行符合《承压设备焊接工艺评定》NB/T47014的要求。

由此可见，TSG G0001－2012的PQR和WPS肯定首先按照NB/T47014的要求进行试验和编制，同时还应满足TSG G0001－2012第3.3.2条的要求。

3 全焊缝拉伸数量与覆盖范围的探析

3.1 增做全焊缝拉伸

按照NB/T47014的表11的规定，δ≥20mm的板材只需要做2个接头拉伸试验（没有明确规定做全焊缝拉伸的试验）且本身和其它数据合格，它本身就是一个合格PQR。具体拉伸试验项目及取样数量见表1。

表1 NB/T47014-2011拉伸试验项目及取样数量

TSG G0001-2012的4.3.2.2中的（1）条要求，当20mm＜δ≤70mm，应取全焊缝金属拉伸试样1个；当δ＞70mm，应取全焊缝金属拉伸试样2个，拉伸项目及取样数量见表2。因此，支持TSG G0001的WPS的PQR中需要增做全焊缝金属拉伸的项目。

表2 TSG G0001-2012增加的拉伸项目及数量

3.2 合格的评定不一定支持产品的WPS

现有某合格的PQR，评定材料为P355GH，厚度40mm，焊接工艺为SAW，评定执行的规范为NB/T47014所有规定且数据合格，考虑到该评定今后会用在TSG G0001规范的产品，因此又参照了TSG G0001的4.3.2条的要求，进行补充实验，即做了1个全焊缝拉伸以及其他项目等且数据合格。因此，按照NB/T47014表7的规定，该评定的厚度覆盖范围为5～200mm，且能满足TSG G0001的产品要求了。

但是，现有按照TSG G0001规范执行的某锅炉产品，锅筒的材料为P355GH，厚度100mm，计划焊接工艺为SAW。那么用于生产的WPS是否可以选择上面的PQR？笔者认为，该PQR不能用于支持该锅炉产品的WPS。

虽然该PQR是满足了TSG G0001-2012和NB/T47014这两个标准的要求，且其覆盖范围也在NB/T47014表7规定的范围内，作为单独的个体，它是合格的PQR。

但是，该PQR只做了1个全焊缝拉伸，不满足TSG G0001规定的当δ＞70mm应取全焊缝金属拉伸试样2个的条件，所以该PQR对本产品就是一个不合格的PQR。只有该PQR增做了2个全焊缝拉伸且其数据合格，才能用于本锅炉产品。

从这点理解，笔者认为该PQR用在锅炉产品上，如果执行TSG G0001-2012又要符合NB/T47014这两个标准，在其他条件不变时，其厚度覆盖如下：

当20mm＜δ≤70mm，其覆盖范围为5～70mm；

当δ＞70mm时，其覆盖范围为5～200mm。

综上所述，上述的PQR（材料为P355GH、厚度40mm的焊接工艺评定）不支持材料为P355GH，厚度100mm产品的WPS，除非该PQR本身就做了2个全焊缝拉伸且数据合格。

4 冲击试验与覆盖范围

在NB/T47014-2011以及ASME IX，或者其他的工艺评定标准（例如：电力行业标准DL/T 868-2004，DL/T 1117-2009，石油行业：SY/T 4117-2010）中，焊缝是否做冲击是一个补加因素，在评定规则中其重要性具有举足轻重的地位。因此，不得不重视冲击韧性试验在PQR评定、使用时的重要性。

根据NBT47014评定规则，在产品和技术条件没有冲击要求时，PQR的WPS厚度δ覆盖范围执行规范NB/T47014中的表7、表8的规定，产品和技术条件有冲击要求时，PQR的WPS厚度δ覆盖范围执行规范NB/T47014的规定(见表3)。在实际工作中，又常常为标准中表11力学性能试验和弯曲试验项目和取样数量附表中“当无法制备5mm×10mm×55mm小尺寸冲击试样时，免做冲击试验”这句话而感到使用的困惑。

表3 冲击试验取样数量（摘自NB/T47014）

标准中的“无法制备5mm×10mm×55mm小尺寸试样，免做冲击试验”这句话对于不同的人就有不同的理解。特别是产品有冲击要求时，大家对小于6mm的钢板或无法截取5mm×10mm×55mm的试样管材PQR的覆盖范围理解分歧愈加明显。

有人认为，免做冲击试验，其覆盖范围就应该是1.5mm～2T。

实际上在小于6mm的钢板或无法截取5mm×10mm×55mm的试样管材的PQR其覆盖如下：

如果时产品没有冲击要求的情况下，小于6mm的PQR的覆盖范围执行NBT47014表7、表8的规定，其覆盖范围就应该是1.5mm～2T

如果产品有冲击要求时，而一定要用没用做冲击试验（免做冲击试验）的PQR的话，这个PQR的仅仅适用于焊件母材厚度的有效范围最大值为2倍试件厚度且小于6mm，焊件母材厚度的最小厚度为T/2，而不是1.5mm～2T。因为免做冲击试验，也就是没有做冲击试验，但它不等于不做冲击试验。既然没有做冲击试验，那么就无法用于支持有冲击要求的产品的WPS。

在众多的材料标准比如：GB 713-2008、GB/T 16270-2009、GB 24510-2009、GB/T 28909-2012、GB/T 28413-2012中规定厚度小于6mm的钢板或无法截取宽度为5mm的试样管材将不做冲击试验。也就是说小于6mm的钢板或无法截取5mm×10mm×55mm的试样管材的产品就不要求做冲击试验。我们的评定也就没有必要讨论冲击试验了。

根据ISO15614-1:2004的理念，12mm是足够取样作冲击试验，如果小于这个厚度试件未做冲击，则评定厚度的上限只能到12mm。而在NBT47014标准中的第6.1.5.2条又分了6mm和16mm的界限，所以笔者为6mm可以取小试样，那么，小于6mm的PQR适用于焊件母材厚度的有效范围最大值为2倍试件厚度且小于6mm，焊件母材厚度的最小厚度为T/2或1.5mm的较大值，而不是他们所讲的1.5mm～2T的一个相对大的范围，否则NB/T47014等6.1.5.2条就没实际意义。

评定举例。对此，按照NB/T47014标准分别作以下三个评定进行举例说明

4.1 PQR-1

评定试件材料厚度δ为4mm时，免/未做冲击试验，则其它各项评定数据合格后，其合格的PQR的WPS厚度δ覆盖范围为1.5mm～8mm（产品无冲击要求时）或者2mm～6mm（产品有冲击要求时)。现假定该评定为“PQR-1”。

4.2 PQR-2

评定试件材料厚度δ为5mm时，免/未做冲击试验，则其它各项评定数据合格后，其合格的PQR的WPS厚度δ覆盖范围为1.5mm～10mm（产品无冲击要求时）或者2.5mm～6mm（产品有冲击要求时)。现假定该评定为“PQR-2”。

4.3 PQR-3

评定试件材料厚度δ为6mm时，评定进行了冲击试验，则其它各项评定数据合格后，其PQR的WPS厚度δ覆盖范围为1.5mm～12mm（如果产品无冲击要求时）或者6mm～12mm（如果产品有冲击要求时)。现假定该评定为“PQR-3”。

4.4 PQR产品举例

现有某产品板厚为8mm，没有冲击要求时，那么支持产品WPS的PQR可以选择PQR-1～PQR-3中的任何一个都可以。如果同样产品板厚为8mm，有冲击要求时，那么支持产品WPS的PQR只能选择PQR-3，而不是他们所谓PQR-1～PQR－3中的任何一个都有可以。

5 结论

5.1 全焊缝数量与PQR覆盖范围

1）当试件厚度在20mm＜δ≤70mm之间时，只做一个全焊缝拉伸试样，用于锅炉产品其覆盖范围为5mm～70mm。

2）当试件厚度δ＞70mm时，做了两个全焊缝拉伸试样，用于锅炉产品其覆盖范围为5mm～200mm。

5.2 小于6mm的钢板或无法截取5mm×10mm×55mm的试样管材的PQR覆盖范围

1）产品无冲击要求时，小于6mm的PQR的覆盖范围执行NBT47014表7、表8的规定；

2）产品有冲击要求时，而且一定要用没有做冲击试验的PQR来支持，那么小于6mm的PQR适用于焊件母材厚度的有效范围最大值为2倍试件厚度且小于6mm，焊件母材厚度的最小厚度为T/2和1.5mm的较大值，而不是一味只执行标准条款的1.5mm～2T。

3）如试件经高于上转变温度的焊后热处理或奥氏体母材焊后经固溶处理时，仍按NB/T47014－2011表7或表8执行。