I. Conceito de Avaliação do Processo de Soldagem
A avaliação do processo de soldagem é uma preparação preliminar para toda a operação de soldagem. É um processo de teste e avaliação da precisão do processo de soldagem proposto para soldagens e produtos relacionados.
Isso inclui o processo de preparação pré-solda, soldagem, testes e avaliação de resultados. A avaliação do processo de soldagem também é um processo importante na prática produtiva, que possui pré-requisitos, objetivos, resultados e escopo limitado.
Portanto, a avaliação do processo de soldagem envolve a preparação para soldagem, soldagem de corpos de prova, inspeção de corpos de prova e determinação se a junta soldada do corpo de prova atende a todos os indicadores técnicos de desempenho exigido de acordo com o processo de soldagem proposto.
Finalmente, todos os fatores do processo de soldagem, dados de soldagem e resultados de testes acumulados ao longo do processo são organizados em materiais recomendados e conclusivos, formando um “relatório de avaliação do processo de soldagem”.
II. Importância da avaliação do processo de soldagem
A avaliação do processo de soldagem é um elo crítico para garantir a qualidade da soldagem de caldeiras, vasos de pressão e tubulações de pressão. É parte indispensável do trabalho de preparação técnica antes da soldagem de caldeiras, vasos de pressão e tubos de pressão.
É um projeto obrigatório para a agência nacional de qualidade e supervisão técnica realizar a revisão de engenharia.
É uma medida necessária para garantir a correcção e racionalidade do processo de soldadura, sendo uma importante garantia para garantir a qualidade das soldagens e que o desempenho das juntas soldadas cumpre as condições técnicas do produto e os correspondentes requisitos da norma.
Portanto, é necessário verificar a correção e racionalidade do processo de soldagem por meio do experimento correspondente, ou seja, a avaliação do processo de soldagem.
A avaliação do processo de soldagem também pode maximizar a eficiência da produção de soldagem e minimizar os custos de produção sob a premissa de garantir a qualidade da junta soldada, alcançando assim o máximo benefício econômico.
III. Objetivo da avaliação do processo de soldagem
- Serve como um documento técnico que deve ser seguido no processo produtivo de caldeiras, vasos de pressão, tubulações de pressão e fabricação de equipamentos, instalação, manutenção e no ensino de treinamento de soldadores.
- É um elo fundamental ou medida importante a ser executada na gestão da qualidade da soldagem.
- É um indicador importante que reflete a capacidade de soldagem e o nível técnico de uma unidade.
- É um projeto que deve ser executado conforme estipulado pela indústria relevante e pelos regulamentos nacionais.
4. Escopo de Aplicação da Avaliação do Processo de Soldagem
- A avaliação do processo de soldagem é aplicável aos trabalhos de soldagem de fabricação, instalação e manutenção de equipamentos de aço, como caldeiras, tubos, vasos de pressão e estruturas de aço portantes, bem como treinamento de soldadores e avaliação técnica de soldadores. A avaliação do processo de soldagem deve ser realizada antes destes trabalhos para determinar a correção do processo de soldagem proposto.
- A avaliação do processo de soldagem é aplicável a métodos de soldagem, como soldagem a arco de metal blindado, soldagem a gás inerte de tungstênio, soldagem a arco de metal a gás, soldagem a arco fluxado, soldagem a gás e soldagem a arco submerso.
- É aplicável a empresas envolvidas em trabalhos de fabricação, instalação ou manutenção.
- A avaliação do processo de soldagem é direcionada. Os requisitos de condição técnica de vários produtos são diferentes. Se o produto for um vaso de pressão, o resultado do teste de avaliação do processo deve atender aos requisitos padrão da condição técnica do vaso de pressão. Se o produto for uma estrutura de aço portante, o resultado do teste de avaliação do processo deve atender aos requisitos padrão das condições técnicas da estrutura de aço portante. O principal requisito do teste de avaliação do processo de soldagem é atender às condições técnicas do produto.
V. Características da Avaliação do Processo de Soldagem
- A avaliação do processo de soldagem visa resolver problemas do processo de soldagem sob condições específicas para qualquer material de aço. Não se trata de selecionar os melhores parâmetros de processo, mas de fornecer uma gama de soluções que são geralmente aceitáveis para a maioria das pessoas.
- Embora a avaliação do processo de soldagem aborde questões de desempenho sob condições específicas do processo, ela não pode resolver questões abrangentes de qualidade, como alívio de tensões, redução de deformação e prevenção de defeitos de soldagem.
- A avaliação do processo de soldagem deve ser baseada na soldabilidade das matérias-primas. Testes de condição técnica confiáveis podem orientar a produção, evitando assim a armadilha de usar produtos reais como peças de teste.
- Durante a avaliação do processo de soldagem, os fatores humanos devem ser excluídos. Não confunda a avaliação dos processos de soldagem com a avaliação das habilidades do soldador. O pessoal que conduz a avaliação do processo de soldagem deve ser capaz de distinguir se os defeitos são devidos a um problema no processo de soldagem ou a uma questão de habilidade do soldador. Se for um problema de habilidade, deve ser resolvido através do treinamento de soldador.
- Os testes exigidos pelos procedimentos existentes de avaliação de processos de soldagem envolvem principalmente testes mecânicos à temperatura ambiente em juntas soldadas. Se uma junta passar na inspeção visual, nos testes não destrutivos e nos testes mecânicos à temperatura ambiente, geralmente é considerada como tendo passado no teste do processo de soldagem. No entanto, estes resultados não são totalmente confiáveis para novos tipos de aço em tubulações de alta temperatura e alta pressão na indústria de energia. Testes adicionais, como testes de resistência a altas temperaturas, testes de fluência e testes de corrosão sob tensão, também devem ser considerados.
VI. Procedimento de avaliação do processo de soldagem
Elaborar e emitir tarefa de avaliação do processo de soldagem – Desenvolver plano de avaliação do processo de soldagem – Soldar e inspecionar peças de teste – Preparar relatório de avaliação do processo de soldagem – Desenvolver guia de operação de soldagem (ou cartão de processo de soldagem) com base no relatório de avaliação do processo de soldagem.
1. Redigir e emitir tarefa de avaliação do processo de soldagem
O principal objetivo da tarefa é emitir tarefas de avaliação. Portanto, seu conteúdo principal deve incluir: finalidade da avaliação, indicadores de avaliação, itens de avaliação e condições de qualificação dos departamentos e do pessoal responsável pelas tarefas de avaliação.
(1) Determinar Indicadores de Avaliação
Os indicadores técnicos são determinados com base no conhecimento teórico de regulamentos e aço (soldabilidade), etc. De acordo com o “Procedimento de Avaliação do Processo de Soldagem” DL/T869, a composição química e propriedades mecânicas (resistência, plasticidade, tenacidade, etc.) do o metal de solda deve ser comparável ou não inferior ao limite inferior do material de base.
(2) Determinar itens de avaliação
Considerando os reais requisitos de trabalho do projeto, cubra os itens relacionados de acordo com o escopo da regulamentação e determine os itens de avaliação. A determinação dos itens de avaliação do processo de soldagem deve considerar os seguintes aspectos:
Aço:
(1) Classificação dos níveis de aço;
(2) Regras básicas dos níveis de qualidade do aço em “avaliação”;
(3) Divisão de diferentes tipos de aço. O significado da junta soldada de diferentes tipos de aço é:
A classificação dos diferentes tipos de juntas soldadas de aço é dividida principalmente em duas categorias: uma é aquela com a mesma estrutura metalográfica, mas composição química diferente, como a junta de soldagem entre aço de baixo carbono e aço de baixa liga, ambos pertencentes à perlita tipo de estrutura com pequenas diferenças nas propriedades físicas, mas com composição química diferente; a outra categoria são aquelas com diferentes estruturas metalográficas e composições químicas e diferenças significativas de propriedades físicas, como a junta de soldagem entre aço perlita de baixa liga e aço martensítico de alta liga ou aço inoxidável austenítico.
A principal característica dos diferentes tipos de juntas soldadas de aço é a distribuição desigual da composição química, estrutura metalográfica, propriedades mecânicas e tensão residual da soldagem. O processo de soldagem deve abordar estas questões e adotar medidas tecnológicas necessárias para resolvê-las.
①Juntas de aço diferentes do tipo A: um lado da junta de soldagem é de aço austenítico e o outro é de aço estruturado. Tipos específicos incluem: A+M, A+B, A+P e assim por diante.
②Juntas de aço diferentes tipo M: Um lado da junta de soldagem é de aço martensítico e o outro é de aço estruturado. Tipos específicos incluem: M+B, M+P e assim por diante.
③Juntas de aço diferentes tipo B: Um lado da junta de soldagem é de aço bainítico e o outro é de cobre perlítico. Existe apenas um tipo: B+P.
2. Avaliação da espessura da peça de teste
(1) Solda de topo aplicável à espessura da peça
①Quando a espessura da peça de teste de avaliação é 1,5≤δ<8(mm), a faixa de espessura da peça aplicável é definida como: o limite inferior é 1,5mm, o limite superior é 2δ, mas não mais que 12mm.
②Quando a espessura da peça de teste de avaliação é 8≤δ≤40(mm), a faixa de espessura da peça aplicável é definida como: o limite inferior é 0,75 δ, o limite superior é 1,5δ. Quando a espessura da peça de teste de avaliação for superior a 40 mm, o limite superior não é restrito.
(2) Solda de filete aplicável à espessura da peça
A faixa de espessura da peça aplicável à espessura da junta de filete δ que foi avaliada é a mesma que a espessura da junta de topo, mas a espessura da peça de teste é calculada de acordo com as seguintes regras:
①A espessura da peça de teste de solda de filete placa a placa é a espessura da placa da alma.
②A espessura da peça de teste de solda de filete tubo-placa é a espessura da parede do tubo.
③A espessura da peça de teste de solda de filete da sede do tubo é a espessura da parede do tubo ramificado.
Além disso, para soldagem por arco submerso, soldagem dupla-face e paredes espessas de pequeno diâmetro, etc., verifique os regulamentos cuidadosamente e execute de acordo com os regulamentos.
3. Métodos de soldagem
Cada método de soldagem deve ser avaliado individualmente e não pode substituir um ao outro. Se uma combinação de vários métodos de soldagem for usada para a “avaliação”, cada método de soldagem poderá ser “avaliado” individualmente ou em combinação.
A espessura do metal de solda para cada método de soldagem deve estar dentro da faixa de sua própria “avaliação”. Por exemplo, se a camada de raiz for soldada por soldadura TIG (espessura 3mm), e os processos de enchimento e cobertura forem realizados por soldadura galvanizada (espessura total 8mm) para avaliação do processo de soldadura (outras condições), isto é considerado como uma avaliação da combinação de dois métodos de soldagem. Os métodos de soldagem aprovados são adequados para:
(1) Soldagem TIG individual:
A espessura do metal de solda avaliada é de 3mm, com uma faixa de espessura aplicável de (1,5~6)mm.
(2) Soldagem individual:
A espessura do metal de solda avaliada é de 8mm, com uma faixa de espessura aplicável de (6~12)mm. Os métodos de soldagem Ds/Ws mencionados acima também podem ser usados separadamente para soldagem TIG e soldagem eletroeletrônica após passar na avaliação e depois combinados. A “avaliação” dos métodos de soldagem a gás aplica-se à espessura máxima das peças soldadas sendo igual à espessura da peça de teste de “avaliação”.
4. Tipos de peças de teste
(1) O processo aprovado para “avaliação” de corpos de prova planos é aplicável a corpos de prova tubulares e vice-versa. Entretanto, diversas posições de soldagem devem ser consideradas. Por exemplo, a soldagem vertical plana pode substituir a soldagem de tubo fixo horizontal, e a soldagem plana vertical pode substituir a soldagem de tubo vertical.
(2) A “avaliação” dos corpos de prova de junta de topo aplica-se aos corpos de prova de junta de canto.
(3) A “avaliação” dos corpos de prova de penetração total aplica-se aos corpos de prova de penetração não total.
(4) O processo de soldagem aprovado pela “avaliação” das peças de teste de solda de canto plano é aplicável às soldas de canto do tubo e placa ou tubo e tubo, e vice-versa.
5. Materiais de soldagem
(1) Materiais de soldagem, como hastes de soldagem, fios e fluxos, derretem durante o processo de soldagem e se fundem no metal de solda na forma de metal de adição. Eles são os principais componentes do metal de solda. Sua seleção e alteração podem influenciar significativamente as propriedades de soldagem da junta soldada.
Porém, sua variedade traz grande dificuldade de “avaliação”. Para reduzir o número de avaliações e realizá-las de forma racional, a seleção dos materiais de soldagem deve seguir os mesmos princípios da seleção do aço, divididos por nível de classe (consultar tabela no procedimento), para facilitar a “avaliação”.
(2) Para hastes de soldagem, fios e fluxos estrangeiros, você pode consultar materiais relacionados ou realizar testes para confirmar sua conformidade antes do uso. Sua composição química e propriedades mecânicas devem ser semelhantes às listadas na tabela de materiais de soldagem nacionais. Eles podem ser classificados no nível de classe correspondente e tratados da mesma forma que os materiais de soldagem domésticos.
Varetas de soldagem, fios e fluxos não listados na tabela de materiais de soldagem, se sua composição química, propriedades mecânicas e características de processo forem semelhantes às listadas, podem ser classificados no nível de classe correspondente e utilizados. Aqueles que não podem ser classificados devem ser “avaliados” separadamente.
(3) Varetas e fios de soldagem de cada categoria deverão ser avaliados separadamente. Para aqueles da mesma categoria, mas de níveis diferentes, a avaliação do nível superior é aplicável ao nível inferior; entre varetas de mesmo nível, aquelas avaliadas com varetas ácidas podem ser isentas da avaliação básica de varetas.
(4) A mudança do metal de adição de fio sólido para fio fluxado, ou vice-versa.
(5) A mudança do tipo de gás combustível ou gás de proteção, cancelamento do gás de proteção traseiro.
(6) A seleção de materiais para soldagem de aços dissimilares deve seguir os princípios de DL/T752.
(7) Para materiais estranhos, especialmente materiais de soldagem para aço de alta liga, você deve compreender totalmente as propriedades básicas do material. Alguns indicadores importantes diretamente relacionados ao desempenho do produto devem ser verificados através de testes antes do uso.
6. Diâmetro da peça de teste do tubo
As diretrizes gerais não determinam estritamente a “avaliação” dos diâmetros dos tubos. Devido à grande variedade de especificações de tubos na indústria de energia, as seguintes disposições foram tomadas considerando variações significativas do processo:
(1) Ao “avaliar” corpos de prova com diâmetro externo Do ≤60mm, e a soldagem é feita usando o método de soldagem a arco de argônio, o processo é aplicável independentemente do diâmetro externo do tubo soldado.
(2) Para outros diâmetros de tubos, a “avaliação” é aplicável para diâmetros externos de tubos soldados variando do limite inferior 0,5D0 até um limite superior não especificado.
7. Posição de soldagem da peça de teste
A indústria energética, tendo em conta as características específicas da indústria, fez disposições específicas para a “avaliação” das posições de soldadura e sua aplicabilidade (ver tabela nas directrizes). As seguintes regras também devem ser seguidas nos seguintes casos:
(1) Na soldagem vertical, quando a solda raiz muda de soldagem ascendente para descendente ou vice-versa, uma nova avaliação deve ser realizada.
(2) Para soldagem a gás e soldagem a arco de argônio com eletrodo de tungstênio de tubos com diâmetro ≤60 mm, a menos que haja requisitos especiais para parâmetros do processo de soldagem, apenas tubos horizontais são geralmente “avaliados”, o que é aplicável a todas as posições de soldagem da peça de trabalho .
(3) Durante a soldagem automática de tubos em todas as posições, corpos de prova tubulares devem ser usados para “avaliação”, e corpos de prova em forma de placa não podem ser substituídos.
8. Pré-aquecimento e temperatura intercalar
Quando a temperatura de pré-aquecimento do corpo de prova de avaliação ultrapassar os parâmetros pretendidos, uma nova avaliação deverá ser realizada:
(1) Quando a temperatura de pré-aquecimento da amostra de avaliação diminui em mais de 50°C;
(2) Para peças soldadas que requerem resistência ao impacto, quando a temperatura da camada intermediária aumenta em mais de 50 ℃.
9. Tratamento térmico pós-soldagem
(1) Se for necessária uma inspeção durante o processo e a peça de teste não puder ser soldada de uma só vez, o tratamento térmico pós-soldagem deverá ser realizado.
(2) O intervalo entre o tratamento térmico pós-soldagem e a conclusão da operação de soldagem deve seguir rigorosamente as especificações de tratamento térmico para vários aços e cumprir as disposições de DL/T 819 e DL/T 868. Por exemplo, P91 o aço martensítico exige que, após a soldagem ser concluída, a solda esfrie até 100 ℃ antes que a austenita se transforme em martensita, então a temperatura é elevada para o tratamento térmico pós-soldagem.
10. Parâmetros de especificação de soldagem e técnicas operacionais
Quando ocorrerem alterações nos parâmetros de especificação de soldagem e nas técnicas operacionais, a avaliação deverá ser refeita com base no tipo de parâmetro ou as instruções do processo deverão ser alteradas.
(1) Na soldagem a gás, alterações nas características da chama;
(2) Na soldagem automática, alterações na distância entre o bico condutor e a peça;
(3) Alteração na velocidade de soldagem superior a 10% do valor avaliado;
(4) Mudança de soldagem de lado único para soldagem de lado duplo;
(5) Mudança de soldagem manual para soldagem automática;
(6) Mudança de soldagem multipasse para soldagem de passe único, etc.
Estes pontos e outras condições especiais podem ser considerados coletivamente para determinar como identificar os itens de avaliação do processo de soldagem.
VII. Fabricação e Inspeção de Peças de Teste
1. A fabricação dos corpos de prova deve ser conduzida sob supervisão eficaz, estritamente de acordo com os requisitos e regulamentos do esquema de avaliação do processo.
2. Deve haver uma pessoa dedicada registrando cuidadosamente cada etapa durante o processo de soldagem, e um registrador de parâmetros capaz de salvar os dados registrados deve ser equipado. Os registros devem ser devidamente preservados para revisão.
3. Os itens de inspeção devem ser completos, conduzidos de acordo com a regulamentação pertinente.
Os principais itens de inspeção incluem:
(1) Inspeção da aparência da costura de solda: A altura restante do metal de solda não deve ser inferior ao material original, a profundidade e o comprimento do corte inferior não devem exceder o padrão e não deve haver rachaduras, áreas não fundidas, inclusões de escória, poços de arco ou porosidade na superfície da solda.
(2) Ensaios não destrutivos de costuras de solda: A inspeção radiográfica de corpos de prova tubulares deve ser realizada de acordo com os requisitos de DL/T821, e a qualidade da solda não deve ser inferior ao padrão nível II. Os ensaios não destrutivos não têm correlação com as propriedades mecânicas da junta soldada, mas a compreensão dos defeitos de soldagem na “avaliação” é muito necessária. Além disso, deve-se considerar evitar essas áreas ao cortar corpos de prova. Portanto, deve constar nos itens de fiscalização.
(3) Ensaio de tração (amostras dimensionais):
① A altura restante da amostra é removida mecanicamente e nivelada com o material original.
② Espessura da amostra: Amostras de espessura total podem ser usadas quando a espessura for inferior a 30 mm. Se a espessura for superior a 30 mm, ela poderá ser processada em duas ou mais peças de amostras.
③ A resistência à tração de cada amostra não deve ser inferior ao limite inferior do material original.
④ A resistência à tração de amostras de aço diferentes não deve ser inferior ao limite inferior do material original no lado inferior.
⑤ Quando duas ou mais amostras são submetidas a um teste de tração, o valor médio de cada grupo de amostras não deve exceder o limite inferior do valor especificado pelo material original.
(4) Teste de curvatura:
① As amostras de flexão podem ser divididas em dobra de face transversal (traseira), dobra de face longitudinal (traseira) e dobra de face transversal.
② Quando T é menor que 10, T = t; quando T é maior que t, t = 10. A largura da amostra: 40, 20, 10 (unidade: mm).
③ A altura restante da amostra é removida mecanicamente, a superfície original do material original é retida e o corte inferior e o entalhe da raiz da solda não podem ser removidos.
④ O defeito na superfície de curvatura lateral transversal deve ser considerado como a superfície de tração.
⑤ Os três principais fatores que afetam o teste de flexão são: a relação entre a largura e a espessura da amostra, o ângulo de flexão e o diâmetro do eixo de flexão. O método de teste de flexão do regulamento SD340-89 e as disposições relacionadas não correspondem ao alongamento do próprio material. Portanto, o alongamento da superfície externa da amostra de flexão excedeu o limite inferior do alongamento especificado para alguns aços, o que não é totalmente razoável.
Para uma determinação mais razoável da plasticidade no teste de flexão, o novo regulamento estipula que o método de teste de flexão deve ser conduzido de acordo com o Método de Teste de Flexão de Metal GB/T232.
As condições de teste de flexão são especificadas da seguinte forma: a espessura da amostra é menor que igual a 10, o diâmetro do eixo de flexão (D) é 4t. A distância entre os suportes (Lmm) é 6t+3 e o ângulo de curvatura é 180 graus.
Para aços com limite inferior de alongamento especificado inferior a 20% nas condições padrão e técnicas, se o ensaio de flexão não for qualificado e o alongamento medido for inferior a 20%, é permitido aumentar o diâmetro do eixo de flexão para o teste.
Depois de dobrar no ângulo especificado, não deve haver fissuras superiores a 3 mm de comprimento em qualquer direção na superfície de tração de cada peça da amostra, dentro da solda e da zona afetada pelo calor. Excetuam-se fissuras nas bordas, mas devem ser contabilizadas fissuras causadas por inclusões de escória.
(5) Teste de impacto: Para componentes que suportam pressão e carga, desde que atendam às condições da amostra de impacto, eles devem passar por um teste de impacto. Portanto, deve ser realizado quando as seguintes condições forem atendidas:
① Se a espessura da soldagem não for suficiente para amostragem (5x10x5mm), ela pode não ser necessária.
② Quando a espessura da soldagem for maior ou igual a 16mm, é necessário um teste de impacto, 10x10x5mm.
③ Padrão de aprovação de avaliação: O valor médio de três amostras não deve ser inferior ao limite inferior especificado pelos documentos técnicos relevantes, e uma não deve ser inferior a 70% do valor especificado.
(6) Exame metalográfico: A junta de canto tubular não deve ter duas superfícies de inspeção no mesmo corte.
(7) Teste de dureza: A dureza da costura de solda e da zona afetada pelo calor não deve ser inferior a 90% do valor de dureza, não deve exceder a dureza Brinell do material original mais 100HB, e não deve exceder as seguintes especificações:
Quando o teor total da liga for inferior a 3%, a dureza deve ser menor ou igual a 270HB;
Quando o conteúdo total da liga é 3~10, a dureza deve ser menor ou igual a 300HB;
Quando o teor total da liga for superior a 10, a dureza deve ser menor ou igual a 350HB;
Para P91, o aço 220 ~ 240 é ideal.
(8) A preparação, corte e avaliação das amostras acima devem ser conduzidas de acordo com as normas pertinentes.
(9) Após a inspeção, um relatório formal deverá ser emitido por pessoal qualificado.
(10) Os procedimentos e requisitos de inspeção devem estar em conformidade com os regulamentos.
