LR材料与无损检测.docx
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LR材料与无损检测.docx
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LR材料与无损检测
材料与无损检测A卷MQPS0-1
船用材料及评定程序
程序0-1
焊接工艺评定准则
1简介
范围
本准则主要针对船体构造焊接,并对拟建立焊接工艺的船厂提供指导。
本工艺主要内容是关于钢铁材料的。
关于铝合金的相关工艺请见附录E,同时附录E注明了适用本工艺主要内容和适用附录E特殊要求的情况。
对于钢铁及铝合金以外的材料,视情况而定业可适用本准则。
如本准则不适用,也可采用类似的更合适的标准。
相关标准及规则
本准则是根据以下ISO规范建立:
ISO857焊接、铜焊及钎焊工艺–词汇。
ISO5817钢铁电弧焊接头及缺陷质量级别
ISO9556
第1部分氧块焊焊接工艺评定通则
第2部分金属材料电弧焊焊接工艺规范
第3部分钢铁材料电弧焊焊接工艺试验
第4部分铝及铝合金电弧焊焊接工艺试验
ISO10042铝及铝合金焊接工艺试验及缺陷质量级别
本准则还参考了英国劳氏船级社的船舶入级规则及规范(以下简称船舶规则)
其他标准
本规则及相关ISO标准(见1.2.1)规定了焊接工艺规范及评定的一般通则。
ISO标准系指关于特殊应用的详细规则的其它几个标准。
一般来说,引用ISO标准并不是复制这些标准的任何部分。
所引用的标准中的一部分可能仍在发展中并尚未公布。
经与LR达成一致,也可使用注明了或确定了其同等性的相应国家标准
本焊接工艺规范由生产过程中熟练的焊工使用。
焊工资格应符合第3部分第10章第2.12节船舶规则的要求。
焊工资格评定规则请见船舶材料及评定工艺,A册,程序0-2。
船厂审查
船厂应定期接受验船师的检查,以证实焊接设备保养良好。
这里指以下项目:
(a)所有设备、电源及附件的机械条件。
(b)所有电气设备及附件的效率及安全性。
(c)电源、送丝控制器、速度控制器及电流电压控制器的控制和指示校正。
(d)焊接材料的存储状态。
(e)烘干炉及保温炉的校准及工作效率。
2.定义
初步焊接工艺规程(pWPS)
指焊接工艺规程草案,详细规定了制造厂商为试验之目的须使用的焊接条件。
焊接工艺规程(WPS)
WPS指焊接工艺经批准后如何应用于生产的详细规程。
WPS必须经常提及批准它的PQR。
一个WPS可以有多于一个PQR的支持。
作为例子,WPS的格式请见附录C。
焊接工艺评定记录(PQR)
PQR记录了焊接资格试验是符合进行进行及检验的,并包含了检验结果。
PQR格式请见附录D。
一个PQR可以支持多于一个的WPS。
试件:
指用于认可实验的焊接总成。
试样
指为进行特定破坏性试验而取自试件的部分。
基本变量
指影响焊接接头机械性能和/或金相性能的变量。
附加变量
不影响焊接接头机械性能和/或金相性能但要求在WPS和PQR中注明的变量。
焊缝厚度
最小距离减去焊缝根部与角焊面之间的凸面。
认可范围
指基本变量的认可程度。
焊接方法
术语及定义请见ISO857。
其他术语的定义请见相关ISO标准。
3.焊接工艺参数
3.1须在焊接工艺里规定的主要变量应至少包括以下:
焊接工艺和/或设备。
母材规格、形状及厚度。
焊接材料(焊条、气体、焊剂等)。
焊接接头及焊接边缘准备及基底材料。
焊接接边加工及母材邻近表面的表面状态及所用的涂料(如底漆)。
焊接位置。
焊接顺序(堆焊焊道的数量及顺序)。
焊接接头每部分所用的焊接工艺参数(电流、电弧电压、焊接速度等)。
预热及焊后热处理。
热量输入温度及中间温度。
4.焊接工艺试验的准备
一般来说,焊接工艺评定包括部件的准备及焊接及进行本准则所规定的检验和试验。
见证焊接工艺评定试验前,船厂应提交初步的pWPS及检验计划,该pWPS须规定所有相关变量(见3.0)。
试件的准备及焊接应按pWPS进行。
如对最终接头进行了点焊,则点焊应包含进试件内。
5对试件的要求
焊接件应具有下述规定的标准形状,且能代表生产性焊接的状态。
5.1试件的形状&尺寸
5.1.1试件应具有足够尺寸保证合理的热量分布,长度应足够保证能制取所有试样(包括任何复试),保证能从焊缝各端丢弃足够材料以去除试件端面上与焊接起点和终点有关的可能的缺陷部位。
5.1.2试件的厚度和管件试件的外径(需要时)的选择应符合规定的范围(见7.6节)。
5.1.3如果要求从热影响区(HAZ)制取夏比试样,板材的轧制方向相对于焊接方向应该按如下安排:
(a)如果基体板要求做纵向夏比试验,板的轧制方向应该与焊缝垂直。
(b)如果基体板要求做横向夏比试验,板的轧制方向应该与焊缝平行。
5.1.4除另有协议,试件的形状和最小尺寸如下:
(a)板材的对接焊缝
对接焊缝试件应符合图0-1.5.1的要求。
(b)管材的对接焊缝
试件应符合图0-1.5.2的要求。
小直径管子的试件可能要求多于一个的试件。
(c)堆焊金属试件
试件应符合材料规则第11章相关章节关于堆焊金属试件的相关要求。
(d)板子或管子的角焊
试件应符合图0-1.5.3的要求
5.2未经批准的焊接材料
如焊接材料未列入LR认可清单,则对每一批拟用于生产的焊接材料要求焊接一个堆焊金属件并检验(见5.1.4C)。
检验应按材料规则第11章相关章节的要求进行。
对未进行过的对接焊缝检验的焊接工艺评定同样要求进行以上试验。
6检测及试验(不包含铝)
6.1焊接及检验的见证
试件的焊接及检验须经船检师见证。
船厂须记录检验过程的所有相关参数。
6.2无损检测
6.2.1必须在进行了要求的焊后热处理后及试样制取前,按表0-1.6.1对试件进行目视检查及无损检测。
6.2.2按照ISO5817B级对目视检查或无损检测所发现的缺陷进行评定。
表0-1.6.1试件的检测及试验
试件
试验类型
试验范围
板材/管材上的对接焊缝,见图0-1.6.1,0-1.6.2和0-1.6.3
目视检查
表面裂纹检验*
射线或超声波探伤
横向拉伸
横向弯曲**
夏比V型缺口
硬度
宏观检验
100%
100%
100%
2个试样
2个根部试样和2个表面试样
按6.3.7节
要求,见6.3.8节
1个试样
板材上的角焊缝
见图0-1.5.3
目视检查
表面裂纹检验*
宏观检验
断口
硬度
100%
100%
3个试样
2个试样
要求,见6.3.8节
*渗透检测或磁粉检测。
对于非磁性材料,适用渗透检测。
**对于厚度超过25mm的试件,可以使用4个侧面弯曲试样代替2个表面和2个根部弯曲试样。
6.3破坏性检测
6.3.1通则
6.3.1.1按表0-1.6.1进行破坏性检测。
仅在无损检测结果合格后制取试样(见6.2.2)。
6.3.1.2试样的尺寸和检验状态应符合材料规则第11章的要求。
机械性能试验的结果必须符合这些要求,除非与焊接工艺有关的申请规定了更严格的要求。
6.3.2横向拉伸试验
6.3.2.1一般来说,试样应该具有完整的板块厚度,加强筋从每个表面上去处。
充分修整以去除焊接表满上的任何微小咬边。
6.3.2.2试样的位置应符合图0-1.6.1和图0-1.6.3的要求。
6.3.2.3如果完全厚度的试样对于试验机的抓紧能力或负载能力过大,也可使用厚度稍小的试样。
但厚度稍小的试样必须组成一套,其厚度能涵盖焊缝的全厚度。
为此,连续试样之间的厚度方向上应至少有5mm的重叠。
须检测两套试样。
6.3.2.4钢铁:
每个试样所记录的抗拉强度不能低于船舶规则第2部分相关章节所规定的对于母材的最小值。
对于厚的板材,如规定了减少的强度,必须达到对于试验厚度的最小保证值。
6.3.2.5奥氏体和双相不锈钢:
每个试样所记录的抗拉强度不能低于对船舶规则第11章中相应级别焊接材料所要求的最低横向抗拉强度。
6.3.2.6如果母材具有不同的强度级别,评定要求为适用于低强度级别的要求。
6.3.3弯曲试验
6.3.3.1试样的位置应符合图0-1.6.1和图0-1.6.3的要求。
6.3.3.2试样应围绕成型器弯曲。
成型器的直径等于试样厚度的四倍或者等于船舶规则第11章所规定的弯曲比的4倍。
以两者中不太严重的一个为准。
6.3.3.3最小弯曲角度为120°。
6.3.3.4为将检验时残留的氢可能造成的影响降至最低,建议在15秒内完成弯曲试验。
6.3.3.5弯曲后,试样不能显示任何尺寸超过3mm的明显缺陷。
弯曲后试样的边角上出现的缺陷可以忽略,除非他们是由于侧壁熔融不足造成的。
6.3.3.6如果焊缝金属和母材之间的相对强度差异阻止横向试样的统一弯曲,也可制备纵向试样。
试样宽度须足够包围焊缝金属的全宽度、各个面上的热影响区及各个面上母板的最低5mm。
须对弯曲处表面上的4个试样进行检验,2个表面试样,2个根部试样。
6.3.4对接焊缝的宏观检验
6.3.4.1须准备图0-1.6.1或图0-1.6.3所示试样,并对试样进行腐蚀显露出焊接金属和热影响区,以区分热影响区的晶粒粗糙部位和焊接金属的凝固结构。
6.3.4.2对可能的缺陷进行检验,如有要求需借助低倍手提透镜。
按照ISO5817标准B级进行评定。
6.3.5角焊缝的宏观检验
6.3.5.1需准备3个宏观金相试片(如图0-1.5.3),如果存在的话,其中1个应取自停止位置/重启位置。
否则,试片应该取自与丢弃部位邻近的端部及长度的中间部位。
6.3.5.2试片需制备并进行腐蚀显露出焊接金属和热影响区,以区分热影响区的晶粒粗糙部位和焊接金属的凝固结构。
6.3.5.3按上述6.3.4.2对试片进行检验。
6.3.6角焊缝的断口检验
6.3.6.1从去除宏观断面后保留下来的两段焊接组件上进行,两段(每段不小于100mm)要通过把竖板折叠刀连通板上(见图0-1.5.3)来获取和断裂。
在首先凿穿另一个焊缝之后,每一个焊缝都要以这种方式来处理。
6.3.6.2对断口表面可能的缺陷进行检验。
按照ISO5817标准B级进行评定。
6.3.7夏比V型缺口冲击试验
6.3.7.1焊接金属冲击试样
6.3.7.1.1对于以下情况,需制备并检测3个夏比试样,试样的缺口位于焊接的中心线(图0-1.6.2),缺口的根部垂直于焊缝的表面:
(a)碳钢及低合金钢,正常抗拉强度及高抗拉强度
(b)所有种类的不锈钢
6.3.7.1.2对厚度超过50mm的试件,需从焊接根部制取另外一套3个试样。
6.3.7.2热影响区(HAZ)冲击试样
6.3.7.2.1要求在以下位置(例外见6.3.7.2.2)从热影响区(图0-1.6.2)制取两套(每套3个)夏比试样:
a)缺口中心位于熔合线的3个试样。
b)缺口中心位于热影响区,且距离熔合线2mm的3个试样。
6.3.7.2.2下列情况下,不要求HAZ冲击试样:
a)具有正常强度的钢材级别及WPS规定的焊接热输入小于5KJ/mm,或者
b)母体钢材是奥氏体钢。
6.3.7.3所有试样(焊接金属及热影响区)的夏比冲击试验温度应按照材料规则第11章对相应焊接金属所做的规定。
6.3.7.4每套试样的最小平均值须达到材料规则第11章中焊接过程、焊接工艺和焊接位置对相应焊接金属级别的要求值。
6.3.7.5如果母材太薄不能够制取标准横截面试样(10mm*10mm),则可制取小尺寸的夏比试样。
此种情况下,冲击强度的最小平均值应为:
横截面断口冲击功,J
10mm*7.5mm正常最小值的5/6
10mm*5mm正常最小值的2/3
6.3.7.6如果由于焊接试件的厚度或形状的原因,不能制取5mm厚度的试样,则可以不要求夏比试样。
6.3.8硬度试验
6.3.8.1按照标准ISO6507/1进行该项试验。
一般来说,除了正常强度结构钢外,只要求对碳钢和低合金钢的焊缝进行硬度试验。
6.3.8.2硬度试验的目的是记录焊接金属和热影响区的硬度差异,特别是所发现的最大值。
如果热影响区的硬度值大于350HV,焊接金属的硬度值大于260HV,则只能使用低氢焊接材料并须充分考虑防止加氢裂化(关于对合格基体金属厚度范围的限制,请参考7.6.4)。
6.3.8.3硬度试验压痕及随后的压痕测量应在容易产生最大硬度值的部位进行。
这些部位一般指处于焊接状态且随后未经再次加热的部位。
一般,这些部位是熔敷的最后一道焊缝及其邻近的热影响区(HAZ)。
6.3.8.4热影响区内的粗晶区指具有最大硬度的区域。
应该对与熔合线平行且邻近的宽约0.5mm的带状区域进行检验。
这要求试验机操作员能够分辨不同区域并能对单个的压痕进行解释说明。
压痕必须足够小到能够配合进0.5mm的宽的带状区域,这可能要求根据正在测量的硬度来改变压头的载荷。
为此目的,压头的载荷应为10KG或5KG,且最好使用钻维硬度值法。
6.3.8.5硬度检验的例子请见附录A。
须记录所有硬度值,且必须突出强调每一区域的最大值。
6.4复检
6.4.1如果焊接试验没有通过以下所规定的复检,则焊接工艺将被视为不合格。
除非采取了措施来纠正失败原因,否则不允许进行复检。
6.4.2如果任何试件没有通过无损检测并达到ISO5817B级的要求,则该试件为不合格。
需用同样的工艺焊接另一件试样并进行检验。
如果不能达到ISO5817B级的要求,则该工艺为不合格。
6.4.3如果任何进行破坏性检测(见6.3)的试样不能达到要求(6.4.4和6.4.5规定的除外),须从同一试件制取另外两个试样并检验。
如果其中任何一个不合格,则该工艺为不合格。
6.4.4如果一套(3个)夏比V型缺口试样的平均值不能达到最小平均值,或者3个试样中有多于1个试样不能达到最小平均值,或者3个试样中任何1个试样都不能达到最小平均值的70%,需按照材料规则第11章的详细要求进行复检。
6.4.5如果宏观断面或断裂表面检查不能达到ISO5817B级关于夹渣的要求,只需再制取并检验一个试样。
如果结果为不合格,在该工艺被判定为不合格前,还可以再制取并检验一个试样。
6.4.6如果试件剩余的部分不足以制取双倍试样,可以用同样的工艺再焊接一个试件以制取试样。
7.认可范围
7.1其它车间
一个船厂或车间获得认可的工艺对在该技术与质量控制体系下的所有车间都有效。
7.2焊接过程与工艺
认可仅对焊接工艺试验所用的焊接过程有效。
对于某个特定的过程,不允许从单道焊接改为多道焊接。
反之亦然。
7.3接头类型
对接焊缝合格的工艺同样对角焊缝有效,但反过来不行。
7.4母材
7.4.1正常船体结构钢(材料规则第3章第2节)
任一钢级的资质适用于该钢级及所有其他低韧性的钢级。
7.4.2高强度钢(材料规则第2部分第3章第3节)
a)对每一强度级别,焊接工艺适用于同一强度及稍低韧性钢级,而不需改变焊接材料。
b)对每一韧性级别,焊接工艺适用于同一强度及稍低强度钢级,但高热输入过程除外,例如:
使用潜弧焊或气体保护金属弧焊,电渣焊和气电焊的双焊道工艺。
焊接材料级别为“A”带临时基底材料的单边焊接。
7.4.3奥氏体不锈钢(材料规则第3章第7节)
任一钢级的资质适用于该钢级及所有其他低合金钢级。
7.4.4不同的材料接头
用不同的材料所进行的工艺评定试验仅限于针对该材料组合。
7.4.5所有其他钢级
评定仅限于用于工艺评定试验的材料的类型和级别。
7.5焊接材料
如选择的焊接材料与之前评定试验所用的不一样,则要求进行再次评定,但以下情况例外:
a)对于手工焊接,经认可的焊条,如改用其他品牌或商标不需要再次进行评定,条件是:
认可级别不变且电极分类也不变。
b)对于多焊道半自动焊接和自动焊接,除了材料规则第11章第7节所规定的高热输入工艺外,焊条或焊剂如改用其他品牌或商标不需要再次进行评定,条件是:
认可级别不变且电极分类也不变。
7.6厚度和直径(返回到5.1.2)
7.6.1对于不同的厚度,t指的是对接焊缝的稍薄的材料及角焊缝的稍厚的材料。
7.6.2对于单焊道或双焊道对接焊接工艺,在材料厚度上所试验的工艺的批准,t包括对范围0.5t到1.1t的认可。
7.6.3对于多焊道对接焊接工艺和任何角焊缝焊接工艺,在材料厚度上所试验的工艺的批准,t包括以下范围的认可:
厚度t(mm)批准范围
t≤3t~2t
3<t≤123mm~2t
12<t≤1000.5t~2t(但≤150mm)
t>1000.5t~1.5t
7.6.4尽管以上规定,如果工艺试验过程中发现硬度值大于350HV,对于任何工艺最大基体金属厚度的认可应限制为试件厚度。
7.6.5外径D上焊接工艺试验的认可应包含以下范围内直径的认可。
这些限定不适用于角焊。
外径D(mm)认可范围
D<168.30.5D~2D
D≥168.3≥0.5D及板材
如果外径>500mm,认可也可涵盖管材。
7.6.6对于角焊,除基体金属厚度范围(见以上7.6.3和7.6.4)外,认可同样限制为下述规定的焊缝壁厚范围。
试件焊缝厚度a(mm)认可范围
a<100.75a~1.5a
a≥1010mm及以上
7.7焊接位置
对于钢而言,对在任何部位上所做试验的认可仅限于该部位。
如欲对一系列位置进行认可,则试件的每一位置均需焊接且须进行所有适用的试验,但需要在最高热输入部位进行的V型缺口冲击试验和需要在最低热输入部位进行的硬度试验除外。
附录B规定了焊接位置的描述及识别码。
7.8焊接工艺
横向摆动的上限为合格性试验中所用的。
但是,任何情况下,上限不能超过焊条中心直径的3倍。
机械化焊接时,不允许焊弧侧向一边快速摆动。
7.9电流类型
限定使用工艺试验中所使用的电流类型和电极类型。
7.10预热温度
预热温度可以比鉴定试验中所用的温度高,但不能降低。
7.11层间温度
层间温度可以比鉴定试验中所用的温度低,但不能升高。
7.12热输入
热输入与鉴定试验中所使用的偏差不能大于+/-25%。
7.13焊后热处理
不允许增加或删除焊后热处理。
除另有规定,认可的保持温度为焊剂工艺所用温度+/-20°C。
加热速度,冷却速度及保温时间应与生产试件相结合。
7.14其它参数
可以按照公认的国家标准或国际标准所规定的既定做法采用设计其它变量的认可范围。
8工艺再次评定
如果以上详述的主要焊接参数发生明显改变而不在已经合格的认可范围内,需要重新制定工艺并取得认可。
9检验记录
9.1焊接工艺评定记录(PQR)
9.1.1对每一个施行的工艺评定试验必须出具书面报告,包括:
(a)制造焊接试件所用的焊接规范参数的详细信息。
(b)对焊接试件所进行的检验(检验及破坏性试验)的结果详细信息。
9.1.2如果声明涉及WPS所列明的所有相关参数,无不一致之特征,且检验结果符合船舶规范及本准则的要求,见证验船师可以在PQR上签署声明证明试件按PQR得要求制造并符合试件类型的要求。
9.1.3PQR表格样例请见附录D。
虽然也可接受其他等效表格,但最好采用该版本表格。
9.1.4然后WPS可以被LR批准用于船舶。
WPS须经签名确认批准,并随附一份其被批准的应用范围的声明。
如用于船舶,要求至少注明其所适用的钢级范围、厚度及位置。
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