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螺旋焊管的焊接工艺评定,到底评什么
昨天 13:03   浏览:7   作者:管道

接过油气长输项目询价的螺旋焊管厂,多半碰到过这一句。客户看完报价单,不忙着砍价,先问一句,你们的焊接工艺评定报告呢。有些业务员当场就懵了,我们焊了二十年管,焊缝探伤都合格,还要一张报告?客户说,没有这份报告,货我不收。

这句话听着有点不讲道理,其实是行里规矩。焊接工艺评定评的不是这一根管子焊得好不好,而是这套焊法在标准上算不算数。它管的是以后每一根管子。

焊接工艺评定、工艺规程、焊工证,是三样东西

这三个词经常被混着叫,合同里也常写成一句话,结果谁也说不清爽。分开看就明白了。

焊接工艺规程,英文缩写 WPS,是一份作业说明书。电流多大、电压多少、焊速多快、用几号焊丝配几号焊剂、坡口怎么开、层间要不要控温,一条条写清楚。它回答的是「怎么焊」。

焊接工艺评定,英文缩写 WPQR,也有人直接叫 PQR,是一份试验报告。按规程上写的参数,焊一块试板,切成试样,做拉伸、做导向弯曲、切开看断面,试验全部合格,这份规程才算被证明能用。它回答的是「这么焊行不行」。规程是想法,评定报告是证据。没有证据的规程,只是一张纸。

焊工证是另一回事。它证明的是某个人的手上功夫,对应国际上的 ISO 9606 系列,国内特种设备行业走 TSG Z6002 那套考核细则。焊工技能评定考的是人,看试件上有没有熄弧再引弧的接头,看摆动稳不稳;工艺评定考的是工艺,试验项目比焊工考试多得多。

这三者的关系,行里有句话说得挺准。评定报告说这个焊法管用,焊工证说这个人焊得出来,工艺规程把两者串起来交给车间。一份评定报告可以支撑好几份工艺规程,只要重要变素还在评定覆盖的范围里。

螺旋焊管的制管焊接是自动焊,为什么还要评工艺

这是螺旋焊管厂最爱问的一句。我们内外各一道埋弧自动焊,焊机自己走,参数在电脑里锁着,又不靠人手上的感觉,评什么。

恰恰因为不靠手感,才更要评工艺。人工焊的波动在手上,自动焊的波动在设备、材料和参数上。焊机换个电源品牌,交流变直流,极性一翻,熔深分布就变了。带钢换一批,成分差一点点,碳当量高了一点点,热影响区的韧性可能就差一档。焊剂从一种牌号换成另一种,渣系不一样,脱氧和合金过渡全跟着变。

这些东西一件件都藏在焊缝里,肉眼看不出来。标准就把它们列成清单,只要你动了清单上的任何一项,原来那份评定报告就不再管用了,得重新做一份。

依据是 GB/T 9711-2023《石油天然气工业 管线输送系统用钢管》。这本标准 2023 年 11 月 27 日发布,2024 年 3 月 1 日实施,代替 GB/T 9711-2017,属于修改采用 ISO 3183:2019。它的附录 B 是规范性附录,标题就叫 PSL2 钢管制造工艺评定,管的正是制管焊接这一段。附录 D 是补焊工艺,管的是返修那一段。这两块要分清楚,很多人把补焊工艺评定的要求套到制管焊接上,或者反过来,都对不上号。

改了什么就必须重评

标准里把这类关键项叫重要变素。GB/T 9711 的制管工艺评定把重要变素分成了四组,一组一组对着看,就知道厂里哪些动作会踩线。

第一组是焊接方法。埋弧焊改成熔化极气体保护电弧焊,要重评。手工焊改成半自动焊,也要重评。焊接方式这个说法听着绕,其实就是这么回事。

第二组是钢管材料。钢级跨了分档,要重评。标准里的分档不是一级一档,比如从 L290 也就是 X42,一直到 L450 也就是 X65,这一段里的各钢级算一个档。同一个档里如果用了不同合金体系,每种成分得单独评。同一个档里,想焊的材料比已评定通过的材料更厚,要重评。碳当量也是个门槛,拿实际产品成分算出来的碳当量,比评定时用的材料高出百分之零点零三以上,就得重评,碳含量高于百分之零点一二时按国际焊接学会的公式算,低于这个值按另一种公式算。交货状态改了,正火改控轧,参数体系全变,同样要重评。

第三组是焊接材料。填充金属种类改变,要重评。有冲击韧性要求的时候,焊材牌号一换,要重评。焊条直径改变,要重评。保护气体的成分和流速也有窗口,成分偏离超过正负百分之五,流速偏离超过正负百分之十,都算越界。埋弧焊另外单列一条,焊剂从一种牌号换成另一种牌号,必须重评。

第四组是焊接参数。电流种类变了,交流改直流,要重评。极性反了,要重评。自动焊和半自动焊这块,标准允许一份规程覆盖一段壁厚范围,但要求在这段范围里挑几个点分别做试验,用这几点把整段范围撑住。这样做的好处是不用每换一个壁厚就评一次,代价是当初挑点的时候得挑得有代表性。

还有一条容易被忽略。手工焊和半自动焊,焊道宽度的变化超过百分之五十,也要重新做工艺验证。螺旋焊管的制管内焊外焊一般归在自动焊这一档,这条主要落在补焊和修磨后的局部焊接上。

把这四组捋下来,厂里几个常见的动作就全现形了。换带钢供应商、把一个钢级换成高一档、把壁厚规格调大、换焊剂品牌、换焊机电源、把内焊电流往上调一大截,这些都不是「调机」性质的小事,是工艺评定层面的事。车间里觉得很小的一个改动,台账上可能已经越线了。

参数漂移多少算跑出范围

参数不可能一辈子钉在一个数上。带钢批次一轮换,成型状态一变,操作工顺手就得微调。标准没要求零漂移,它给的是容差。

GB/T 9711 里对自动焊给的口径是,焊接电流偏离超过百分之十,焊接电压偏离超过百分之七,焊接速度偏离超过百分之十,就到了要重新验证的边上。三个数里,电压的窗口收得最紧,因为它直接改焊缝的熔深和成形,波动百分之七已经不算小了。

这里要提醒一句,这些容差不是说可以随便在区间里游。容差是重评的触发线,不是生产允许波动的舒适区。真正管住工艺的,是把参数写进焊接工艺规程,再让设备和记录仪把它盯住。现在好一点的螺旋焊管机组,内外焊的参数都实时采集存档,焊缝编号一对,能回放出当时用了多少电流电压。这张参数曲线,比事后补一份报表值钱得多。

考核和评定之间还有个区别,得说明白。国内做板材型材的焊接工艺评定,通用方法是 GB/T 19869.1,2023 版等效采用 ISO 15614-1:2017,评定分一级和二级,二级的试验范围更宽,通过二级的自动覆盖一级。承压设备行业另有一套,走 NB/T 47014,要求和上面两本都不完全一样。焊管是产品,按 GB/T 9711 或 SY/T 5037 走,别拿压力容器的评定逻辑硬套过来。

评定时到底做哪些试验

工艺评定的试验项目,和成品检验的项目不是一套。成品检验是逐批抽查,证明这批货合格;工艺评定是先把焊法本身验一遍,验过了才允许批量生产。

GB/T 9711 里,工艺验证试样要做拉伸试验,试样形状和尺寸跟常规产品试样不一样。要做导向弯曲试验,弯模尺寸和合格指标按钢级分别规定,钢级越高,弯模的规格越讲究。还有一项容易被漏掉的是缺口断开试验,标准在这一段里对它的试样形状、尺寸和合格指标都有专门规定。

标准也留了口子。制造厂可以自己选,用 ISO 15614-1、API Spec 5L 第 43 版,或者 ASME 相应章节规定的评定力学性能试验来代替。这几个体系的思路接近,都围着重要变素、试验项目和合格指标转,只是分档和判据的细节不一样。选哪一套,最好在技术协议里写死,别到评定时再商量。

试板从哪来,这事也常出岔子。有些厂的评定试板是特意找一块最好的料、最顺手的参数单独焊出来的,跟车间日常跑的活儿不是一回事。这样的报告再漂亮,也只能证明那一次焊得好。合理的做法是让试板尽量贴近实际生产,参数就是规程上写的那些,材料来自实际用料的炉批。

采购和监理该盯哪几处

标准里写得很明确,制造厂应当保存焊接工艺和工艺评定试验结果的记录,购方有要求时,应当提供工艺规程和评定记录的复印件。注意后半句,是购方要求才提供。你不提,对方不一定主动给。所以合同或者技术协议里要把这一条写进去。

拿到文件以后,看四样东西。

看重要变素覆盖不覆盖。报告上写的钢级、壁厚、交货状态、焊丝焊剂组合、焊接方法,跟你订单上的对得上吗。订单写 L450M,报告上评的是 L360N,中间隔着一层,那就得补评定。这一条最要紧,也最容易查出来。

看参数范围。规程上标的是区间还是单点。如果是区间,看你的实际生产参数在不在区间里,靠近边界的更要多问一句。

看试验项目全不全。拉伸、导向弯曲、缺口断开,一样样数。只有一张封面、几行结论、没有试验原始数据的报告,要打回去。

看时间线。评定报告的日期早于生产日期,逻辑上才成立。如果报告日期比生产还晚,那说明是先干了活再补的报告,这份报告证明不了这批管子。

再往上一层,如果订单是 PSL2,制管工艺评定是标准强制性附录里的要求,属于必须有;如果订单是 PSL1,这一块相对宽松,但不少业主依然会按自己的技术规格书提要求。出口或者国际项目的业主,还常把工艺评定放进检验试验计划,当成一个见证点,要求第三方在场。到了这一步,报告就不只是给客户看的资料,是交货的前置条件。

还有个容易忽视的细节。补焊的人是手工或半自动操作,人的因素回来了。GB/T 9711-2023 专门加了一条,检查补焊工的操作技能评定。所以厂里的补焊工除了要有技能考核记录,这份记录的检查也得留痕。很多厂把注意力全放在自动焊工艺上,补焊这块反而松了,而恰恰是补焊位置,最后成了探伤容易出问题的点。

说回开头那句问话。客户要焊接工艺评定报告,不是不信任你的手艺,是在确认这套焊法在你的设备、你的材料、你的参数下,被标准验证过。看清这一点,厂里就能少走很多弯路。把评定台账和实际生产绑在一起管,换料换级换焊剂之前先想一想是不是重要变素,比事后补报告省事得多。

焊接工艺评定、工艺规程和焊工证有什么区别?

三样东西各管一段。焊接工艺规程回答怎么焊,把电流、电压、焊速、焊丝焊剂、坡口、层间温度写清楚。焊接工艺评定回答这么焊行不行,按规程焊试板、切试样、做试验,全部合格才算证明。焊工证回答人能不能焊,对应 ISO 9606 系列,国内特种设备走 TSG Z6002 那套考核细则。评定报告说方法管用,焊工证说人焊得出来,工艺规程把两者串起来交给车间。一份评定报告可以支撑多份规程,前提是重要变素都还在评定范围内。

螺旋焊管制管是自动埋弧焊,为什么还必须做工艺评定?

自动焊的波动不在手上,在设备、材料和参数上,而且藏在焊缝里面看不见。焊机电源换品牌、交流变直流、极性翻转,熔深分布就变了;带钢换批次、碳当量高一点,热影响区韧性可能差一档;焊剂换牌号,渣系和合金过渡全跟着变。标准把这些列成重要变素清单,动了任何一项,原来的评定就不再适用,必须重新评定。依据是 GB/T 9711-2023 附录 B,标题就是 PSL2 钢管制造工艺评定。这不是走过场,是把以后每一根管子都护住。

工艺评定的重要变素有哪些,哪些改动一出现就得重评?

分四组。焊接方法:埋弧焊改气保焊、手工改半自动,要重评。钢管材料:钢级跨分档(比如 L290 到 L450 算一档)、同档内材料比已评定的更厚、碳当量比评定材料高出百分之零点零三以上、交货状态改变,要重评。焊接材料:填充金属种类改变、有冲击要求时焊材牌号改变、焊条直径改变、保护气体成分偏离超正负百分之五或流速偏离超正负百分之十、埋弧焊焊剂换牌号,要重评。焊接参数:电流种类和极性改变,要重评;手工和半自动焊的焊道宽度变化超过百分之五十,也要重新验证。

焊接参数在车间会自己漂,漂多少算跑出范围?

GB/T 9711 对自动焊给的口径是,焊接电流偏离超过百分之十、焊接电压偏离超过百分之七、焊接速度偏离超过百分之十,就到重新验证的边上,其中电压窗口收得最紧,因为直接改熔深和成形。这三个数是重评触发线,不是生产允许随便游走的区间。管住它的办法是把参数写进工艺规程,再靠设备采集和记录仪盯住,内外焊参数实时存档,焊缝编号一对就能回放当时的电流电压,比事后补报表可靠。

采购和监理向厂里要焊评资料,该看哪几处?

先记住一条,标准规定制造厂保存焊接工艺和工艺评定试验结果记录,购方有要求时提供复印件,你不提对方不一定主动给,所以合同或技术协议里要写进去。拿到文件看四处:一是重要变素覆盖不覆盖,报告上的钢级、壁厚、交货状态、焊丝焊剂组合和订单对不对得上;二是参数范围,实际生产参数在不在区间里,靠边界的多问一句;三是试验项目全不全,拉伸、导向弯曲、缺口断开一样样数,只有封面和结论、没有原始数据的要打回;四是时间线,报告日期应早于生产日期。PSL2 订单里,制管工艺评定是强制性附录要求,必须有;补焊这块还要检查补焊工的操作技能评定记录。

数据来源:来自公开网络。

钢管动力,关联公众号:钢标控。

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