时间：2023-03-07 15:22:11
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如何进行正确的选材是压力容器设计和创造中的第一步，也是直观重要的一步。在压力容器的设计和制造过程中，一旦材料选取不合适，会对容器的安全使用留下重大隐患。所以，在压力容器选材上，要根据容器的具体使用条件，如设计的压力和温度、操作特征、介质特点等，来选取拥有合适力学、焊接和耐腐蚀性能等物理性能的材料。除此之外，选取材料时还要充分考虑其具体加工工艺和经济性等其他因素。
1 材料代用的具体规定
在设备的设计和制造过程中，常常会出现材料采购困难或者出于经济上的考虑，材料代用的现象经常出现在压力容器的设计过程中。《固定式压力容器安全技术监督规程（tsg r0004-2009）》以及《钢制压力容器（gb150-1998）》对材料代用做了相关规定。一般来讲，主要要求如下：压力容器的承压部件在代用材料的选择上，应和被代用材料有着相同或者相似的外形质量、化学成分、尺寸公差、性能指标、检验项目和检验率等。材料代用最基本的原则是：要绝对保证，在技术要求上，代用材料不得低于被代用材料，个别在检测率或性能项目上要求不严格的代用材料，可以采取检验、测试的方式来选择合适的代用材料。材料代用的手续要求为：（1）容器承压部件的代用要严格进行，须经由代用单位技术部门的批准并上报代用材料的复检报告或质量证明，由主管负责人核准批复；（2）必须在获得原设计单位的允许并拿到证明文件后，才可以在压力容器制造时进行材料代用；（3）压力容器的设计图、施工图以及出厂时的质量证明书中要细致标注代用材料的规格部位、材质和规格。
2 以优代劣
压力容器所用的全部金属材料要具有优良的性能，包括材料的力学性能、耐腐蚀性、耐高温性和制作工艺等。每一种材料的性能都是固定不变的，从性能比较的角度出发，常常会出现材料间的“优”和“劣”的问题。但每种压力容器对对材料性能的要求在不同情况下也是不一样的，所以，材料代用中的“优”与“劣”判断从实际出发，具体问题具体分析。下面，笔者基于自身工作经验，主要探讨了几种典型的“以优代劣”问题。
2.1 压力容器制作中，在强度、力学特征等机械性能方面，其常用到的低合金钢尽管明显优于碳素钢，但其冷加工性能与可焊性都比不过碳素钢。一般来说，强度级别高的，其冷加工性能与可焊性就较差，二者负相关。所以在进行这方面的代用时，应相应调整焊接工艺，在热处理时也可能会有相应变化，应给予充分重视。
2.2 材料代用时进行细致、周全的考虑，否则压力容器实际使用中可能会出现各种安全隐患。比如处于湿硫化氢环境下及存在应力腐蚀开裂风险的设备中，容器对应力腐蚀开裂地敏感性随容器使用的钢材的强度级别的提高而增大，二者正相关。此时若将20r和q235和20r系列的钢材用16mnr等低合金钢待用就极易产生问题，因此，此类“以优代劣”行径在原则是行不通的，应当被禁止。镇静钢在许多性能方面上，镇静钢都比沸腾钢要更占优势，但在搪玻璃容器制造时，镇静钢的搪瓷效果反而不如沸腾钢好。
2.3 一般来说，不锈钢的耐腐蚀性较出色，但在含有氯离子的环境下，其耐腐蚀性却不如低合金钢和碳素钢。
2.4 和普通不锈钢相比，超低碳不锈钢虽然具有价格优势和良好的耐腐蚀性，但前者的高温热强性却更为出色。一般情况下，为了提高耐腐蚀性，需降低含量，而为了提高高温性，则要提高炭的含量。故而，此种情况下的 “以优代劣”，要尤其精确设计设备温度，如有必要，应当重新计算。
2.5 原则上，膨胀节、爆破片、挠性管板及这类零件不能进行以优代劣，特殊情况下必须代用时应以代用的材料为重新进行精密计算，根据结果，适当调整零件厚度，以防止这类零件及其相邻部位出现故障或者失效。
2.6 对热换器管板而言，锻件的总体性能比板材要好，所以通常情况下采用锻件，但当管板厚度小于6cm时也可以用板材代替锻件，但此时要注意，即使锻件和板材的厚度、材质及设计温度都相同，但两者的许应用力却不相同，前者的许应用力稍低于后者。故如需锻件代用板材，应重新核准管板厚度。
对钢材来说，其化学成份上的微小差异都可能对其性能造成重大影响，所以要对待任何类型压力容器钢材的“以优代劣”问题都要予以充分重视，以免导致产品和原设计不符。
3 以厚代薄
“以厚代薄”常常使从平面应力状壳体的受力态转变为平面应变状态，这对容器受力状态来说，是有百害而无一利的，通常情况下，厚壁容器比薄壁容器更容易产生三向拉应力，进而产生平面应变脆性断裂。
3.1 对原设计中封头和筒体间等厚焊接的容器，若对容器壳体的个别部件进以厚代薄，很容易增加壳体的几何不连续情况，从而使封头和筒体间的连接部位受到的局部应力增加，此时，对于有应力腐蚀倾向的容器来说，会造成很大的损害。可能会导致疲劳裂纹，严重的可能造成疲劳断裂。
3.2 在厚板替代薄板时，常常导致连接结构发生相应改变，例如，筒体与加厚的封头连接时，通常需要对封头进行削边处理。对以管道为主要筒体构成的设备，若增加筒壁厚度，在封头与筒体的连接部位也须对筒体侧实施内削边处理。在厚度增加较大时，往往也关系到焊接工艺的变化。
3.3 容器壳体整体层面上的“以厚代薄”，虽然并不会造成筒体连接处和封头的局部应力增加，但不了避免地，仍会导致一下不良影响。1）厚度增加后，原来的壳体设计中的探伤方式和焊接工艺也要进行相应的改变，增加难度；2）壳体厚度的增加必然使容器的重量加大，当容器重量增加过大时，必然会对容器的基础和支座产生不利影响；3）对壳体同时具有传热作用的容器，壳体厚度的增加肯定会影响其传热效果。
3.4 钢板的许应用力和其厚度紧密相连，《钢制压力容器（gb150-1998）》指出，钢材的许应用力随着其板厚的增大而减小，二者负相关。例如20℃-150℃环境下，16mnr板厚由16mm变为18mm时，其许应用力则从170mpa降为167mpa，150℃时，20r的板厚由16mm变为18mm时，其许应用力则从135mpa降为125mpa。由此可知，以厚代薄很可能导致强度不够，故而，对处于临界状态的以厚代薄，必须对验算其强度。
3.5 因为原件厚度与其刚性是成正比的，厚度越大，刚性越强，所以原则上不允许对挠性薄管板、波纹管和膨胀节等元件实行以厚代薄，以防止减弱补偿变形的效果。
3.6 由于换热器的特殊性，对热换器的主要元件进行以厚代薄很容易破坏原来的平衡力系，原则上不可以厚代薄，特殊情况下，必须代用时，需要重新设计计算。
综上所述，以厚代薄的利弊问题是很复杂的，在进行代用时，要由相关设计单位对代用的可行性和影响进行综合考虑后，方可决定其是否可行。对可采取以厚代薄类型的容器，应对其焊接工艺、支座和等进行相应的调整，以尽可能的消除不利影响。
4 其他注意事项
进行材料代用时，应根据实际用材情况对焊接工艺进行适当的调整，一般调整原则为：用高级材料替代低级材料时，实验和验收仍可采用低级材料的标准，不用提高标准；不同材料的耐高温性、韧度等性能不同时，进行最低水压实验时，其相应的温度也可能发生改变，此时，要严格按gb150的相关规定执行；当板厚增加超过gb150所规定的冷卷厚度时，一定要对筒体进行消除应力的热处理；钢板的厚度达到一定水平时，还需要进行超声探伤，必要时，提高水试验的压力。
结语
以钢为材料主体进行设计和制作的压力容器，在材料的机械性能要求上，在考两次材料强度的同时，也应考虑其韧性，在韧性满足的条件下，则应尽可能提高其强度。从这个角度上来说，在压力容器材料选择上要正确界定“优”和“劣”，不要单纯的从材料的厚度和强度来考虑，而要进行综合辨析和考虑。所以，也可以说，压力容器制造中的材料待用并不单单是技术问题，更包含容器的安全性、投资方的经济效益、制造商的成本等经济和管理问题在内的复杂问题。所以，不论是哪种材料代用，其本质上均是变更压力容器的设计方案，应给予相当的重视。
参考文献：
[1]朱海鹰,姚润来,辛忠仁,辛忠智. 钢制压力容器材料选择的几个问题[j].中国化工装备, 2006,(03):66-68.
[2]金元文,濮军.压力容器制造中材料代用的常见问题分析[j].贵州化工,2007,(04):88-89.
[3]陈冬勤.浅析压力容器制造的材料代用问题[j].科技风,2009,(04):42-43.
如何进行正确的选材是压力容器设计和创造中的第一步，也是直观重要的一步。在压力容器的设计和制造过程中，一旦材料选取不合适，会对容器的安全使用留下重大隐患。所以，在压力容器选材上，要根据容器的具体使用条件，如设计的压力和温度、操作特征、介质特点等，来选取拥有合适力学、焊接和耐腐蚀性能等物理性能的材料。除此之外，选取材料时还要充分考虑其具体加工工艺和经济性等其他因素。
1 材料代用的具体规定
在设备的设计和制造过程中，常常会出现材料采购困难或者出于经济上的考虑，材料代用的现象经常出现在压力容器的设计过程中。《固定式压力容器安全技术监督规程（TSG R0004-2009）》以及《钢制压力容器（GB150-1998）》对材料代用做了相关规定。一般来讲，主要要求如下：压力容器的承压部件在代用材料的选择上，应和被代用材料有着相同或者相似的外形质量、化学成分、尺寸公差、性能指标、检验项目和检验率等。材料代用最基本的原则是：要绝对保证，在技术要求上，代用材料不得低于被代用材料，个别在检测率或性能项目上要求不严格的代用材料，可以采取检验、测试的方式来选择合适的代用材料。材料代用的手续要求为：（1）容器承压部件的代用要严格进行，须经由代用单位技术部门的批准并上报代用材料的复检报告或质量证明，由主管负责人核准批复；（2）必须在获得原设计单位的允许并拿到证明文件后，才可以在压力容器制造时进行材料代用；（3）压力容器的设计图、施工图以及出厂时的质量证明书中要细致标注代用材料的规格部位、材质和规格。
2 以优代劣
压力容器所用的全部金属材料要具有优良的性能，包括材料的力学性能、耐腐蚀性、耐高温性和制作工艺等。每一种材料的性能都是固定不变的，从性能比较的角度出发，常常会出现材料间的“优”和“劣”的问题。但每种压力容器对对材料性能的要求在不同情况下也是不一样的，所以，材料代用中的“优”与“劣”判断从实际出发，具体问题具体分析。下面，笔者基于自身工作经验，主要探讨了几种典型的“以优代劣”问题。
2.1 压力容器制作中，在强度、力学特征等机械性能方面，其常用到的低合金钢尽管明显优于碳素钢，但其冷加工性能与可焊性都比不过碳素钢。一般来说，强度级别高的，其冷加工性能与可焊性就较差，二者负相关。所以在进行这方面的代用时，应相应调整焊接工艺，在热处理时也可能会有相应变化，应给予充分重视。
2.2 材料代用时进行细致、周全的考虑，否则压力容器实际使用中可能会出现各种安全隐患。比如处于湿硫化氢环境下及存在应力腐蚀开裂风险的设备中，容器对应力腐蚀开裂地敏感性随容器使用的钢材的强度级别的提高而增大，二者正相关。此时若将20R和Q235和20R系列的钢材用16MnR等低合金钢待用就极易产生问题，因此，此类“以优代劣”行径在原则是行不通的，应当被禁止。镇静钢在许多性能方面上，镇静钢都比沸腾钢要更占优势，但在搪玻璃容器制造时，镇静钢的搪瓷效果反而不如沸腾钢好。
2.3 一般来说，不锈钢的耐腐蚀性较出色，但在含有氯离子的环境下，其耐腐蚀性却不如低合金钢和碳素钢。
2.4 和普通不锈钢相比，超低碳不锈钢虽然具有价格优势和良好的耐腐蚀性，但前者的高温热强性却更为出色。一般情况下，为了提高耐腐蚀性，需降低含量，而为了提高高温性，则要提高炭的含量。故而，此种情况下的 “以优代劣”，要尤其精确设计设备温度，如有必要，应当重新计算。
2.5 原则上，膨胀节、爆破片、挠性管板及这类零件不能进行以优代劣，特殊情况下必须代用时应以代用的材料为重新进行精密计算，根据结果，适当调整零件厚度，以防止这类零件及其相邻部位出现故障或者失效。
2.6 对热换器管板而言，锻件的总体性能比板材要好，所以通常情况下采用锻件，但当管板厚度小于6cm时也可以用板材代替锻件，但此时要注意，即使锻件和板材的厚度、材质及设计温度都相同，但两者的许应用力却不相同，前者的许应用力稍低于后者。故如需锻件代用板材，应重新核准管板厚度。
对钢材来说，其化学成份上的微小差异都可能对其性能造成重大影响，所以要对待任何类型压力容器钢材的“以优代劣”问题都要予以充分重视，以免导致产品和原设计不符。
3 以厚代薄
“以厚代薄”常常使从平面应力状壳体的受力态转变为平面应变状态，这对容器受力状态来说，是有百害而无一利的，通常情况下，厚壁容器比薄壁容器更容易产生三向拉应力，进而产生平面应变脆性断裂。
3.1 对原设计中封头和筒体间等厚焊接的容器，若对容器壳体的个别部件进以厚代薄，很容易增加壳体的几何不连续情况，从而使封头和筒体间的连接部位受到的局部应力增加，此时，对于有应力腐蚀倾向的容器来说，会造成很大的损害。可能会导致疲劳裂纹，严重的可能造成疲劳断裂。
3.2 在厚板替代薄板时，常常导致连接结构发生相应改变，例如，筒体与加厚的封头连接时，通常需要对封头进行削边处理。对以管道为主要筒体构成的设备，若增加筒壁厚度，在封头与筒体的连接部位也须对筒体侧实施内削边处理。在厚度增加较大时，往往也关系到焊接工艺的变化。
3.3 容器壳体整体层面上的“以厚代薄”，虽然并不会造成筒体连接处和封头的局部应力增加，但不了避免地，仍会导致一下不良影响。1）厚度增加后，原来的壳体设计中的探伤方式和焊接工艺也要进行相应的改变，增加难度；2）壳体厚度的增加必然使容器的重量加大，当容器重量增加过大时，必然会对容器的基础和支座产生不利影响；3）对壳体同时具有传热作用的容器，壳体厚度的增加肯定会影响其传热效果。
3.4 钢板的许应用力和其厚度紧密相连，《钢制压力容器（GB150-1998）》指出，钢材的许应用力随着其板厚的增大而减小，二者负相关。例如20℃-150℃环境下，16MnR板厚由16mm变为18mm时，其许应用力则从170MPa降为167MPa，150℃时，20R的板厚由16mm变为18mm时，其许应用力则从135MPa降为125MPa。由此可知，以厚代薄很可能导致强度不够，故而，对处于临界状态的以厚代薄，必须对验算其强度。
3.5 因为原件厚度与其刚性是成正比的，厚度越大，刚性越强，所以原则上不允许对挠性薄管板、波纹管和膨胀节等元件实行以厚代薄，以防止减弱补偿变形的效果。
3.6 由于换热器的特殊性，对热换器的主要元件进行以厚代薄很容易破坏原来的平衡力系，原则上不可以厚代薄，特殊情况下，必须代用时，需要重新设计计算。
综上所述，以厚代薄的利弊问题是很复杂的，在进行代用时，要由相关设计单位对代用的可行性和影响进行综合考虑后，方可决定其是否可行。对可采取以厚代薄类型的容器，应对其焊接工艺、支座和等进行相应的调整，以尽可能的消除不利影响。
4 其他注意事项
进行材料代用时，应根据实际用材情况对焊接工艺进行适当的调整，一般调整原则为：用高级材料替代低级材料时，实验和验收仍可采用低级材料的标准，不用提高标准；不同材料的耐高温性、韧度等性能不同时，进行最低水压实验时，其相应的温度也可能发生改变，此时，要严格按GB150的相关规定执行；当板厚增加超过GB150所规定的冷卷厚度时，一定要对筒体进行消除应力的热处理；钢板的厚度达到一定水平时，还需要进行超声探伤，必要时，提高水试验的压力。
结语
以钢为材料主体进行设计和制作的压力容器，在材料的机械性能要求上，在考两次材料强度的同时，也应考虑其韧性，在韧性满足的条件下，则应尽可能提高其强度。从这个角度上来说，在压力容器材料选择上要正确界定“优”和“劣”，不要单纯的从材料的厚度和强度来考虑，而要进行综合辨析和考虑。所以，也可以说，压力容器制造中的材料待用并不单单是技术问题，更包含容器的安全性、投资方的经济效益、制造商的成本等经济和管理问题在内的复杂问题。所以，不论是哪种材料代用，其本质上均是变更压力容器的设计方案，应给予相当的重视。
参考文献
[1]朱海鹰，姚润来，辛忠仁，辛忠智. 钢制压力容器材料选择的几个问题[J].中国化工装备， 2006，(03):66-68.
[2]金元文，濮军.压力容器制造中材料代用的常见问题分析[J].贵州化工，2007，(04):88-89.
[3]陈冬勤.浅析压力容器制造的材料代用问题[J].科技风，2009，(04):42-43.
1.概述：
TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》（以下简称《容规》）中第2.13条中关于材料代用有如下说明，“压力容器制造或者现场组焊单位对主要受压元件的材料代用，应当事先取得原设计单位的书面批准，并且在竣工图上做详细记录。从新《容规》的修订，可以认识到，在压力容器的建造中，有必要详细论证材料代用的可行性，慎重考虑代用材料对工作介质的相容性；考察待用材料在设计温度下的许用应力能否达到原设计的要求，是否需要改变焊接材料及焊接工艺的要求，以及是否需要改变热处理状态、无损检测及焊接试板等要求。
2.以优代劣(1)压力容器用金属材料的主要性能包括力学性能、制造工艺性能、耐腐蚀及耐高温性能等。一种材料在某一方面的性能“优”于另一种材料的同时，有可能在其他方面“劣”于另一种材料。这一类事例在压力容器中很常见，例如压力容器用低合金钢和压力容器用碳素钢，在不同的性能下即各有“优劣”。
①压力容器用低合金钢，虽然其强度性能方面的指标要优于碳素钢，但是其可焊性却不如碳素钢好。因此用低合金钢替代碳素钢时，应相应修改对其焊接材料的要求。
②压力容器用低合金钢，虽然其强度性能方面的指标要优于碳素钢，并且在价各方面要高于碳素钢，但是在其冷加工性能却不如碳素钢好。钢的过量塑性变形会引起其晶格扭曲，降低钢的塑性和韧性，产生冷作硬化。因此GB150-1998中10.4.2.1中提出，“碳素钢、16MnR的厚度不小于圆筒内径Di的3%；其他低合金钢的厚度不小于圆筒内径Di的2.5%”时，应于成形后进行恢复材料性能的热处理。论文大全。即，对压力容器材料进行“以优代劣”可能会引发相应的热处理要求变化。
③压力容器用低合金钢虽然在强度性能指标上要优于碳素钢，在价格方面要高于碳素钢，但是其抗应力腐蚀性能却不如碳素钢好。材料代用时如果考虑不周将会给压力容器的使用带来安全隐患。在有应力腐蚀开裂倾向和湿H2S环境中的设备，随着压力容器用钢级别的提高，相应的对应力腐蚀开裂的敏感性加大，在这种情况下如国用16MnR等低合金钢代替20R、20g及Q235系列钢会更容易出现问题，原则上这类“以优代劣”是不允许的。
(2)材料性能对于某种材料而言，是确定不变的，是不以人们的意志为转移的。但是，在不同的情况下，人们对材料性能的需求是千变万化的，压力容器设计过程中的“选材”及必要时的“代材”应围绕着这些“需求”展开。论文大全。在材料代用问题上“优”“劣”判断，应具体问题具体分析。
①镇静钢虽然在价格和强度指标上要优于沸腾钢，但是，当用于制造搪玻璃容器时，沸腾钢的涂搪效果反而比镇静钢好。
②即使是所谓的“不锈钢”也有其耐腐蚀性能不如碳素钢和低合金钢的场合，如含Clˉ离子介质的工况。
③虽然16MnDR的低温性能要优于16MnR，价格也要高一些，但是其耐高温性能却不如16MnR，例如在设计温度300℃时，16MnDR的许用应力为131MPa而16MnR的许用应力为144MPa。所以在一些有高温的容器上，16MnDR效果反而不如16MNR。
④同样是不锈钢，其性能也大相径庭。如果对同一设备筒体不同部位选用不同材料的不锈钢，由于两种奥氏体不锈钢存在电位差，将造成电偶腐蚀，使设备使用寿命大大缩短。
⑤对于换热器管板来说，锻件的综合性能优于板材，所以一般采用锻件，但在某一厚度内（一般在60mm以下时）也可选用板材。如要求锻件代板材时，需要注意同一材质，同一厚度，同一设计温度下板材与锻件的许用应力是不同的。例如16Mn锻件，截面尺寸≤300mm，t≤100℃时[δ]t为150MPa；而16MnR板材，厚度为＞36~60mm，t≤100℃时[δ]t为157MPa。因此必须考虑代用材料是否满足原设计温度下许用应力的要求。
(3). 换热器壳体、换热管的材料代用涉及对其线胀系数的考虑。从降低温差应力的角度来看，如有可能的话，可以这样考虑换热器壳体材料与换热管材料的匹配关系：
①当管/壳程存在较大温差时，一般情况下管/壳程可选用线胀系数相差较大的材料，其原则为：当管子温升较大时，选材时应使管子材料的线胀系数小于壳程圆筒材料的线胀系数；当壳程圆筒温升较大时，选材应使壳程圆筒材料的线胀系数小于管子材料的线胀系数。
②当管/壳程存在较小的温差时，管/壳程可以选用相同的材料。
事实上线胀系数相差较大的材料往往是对铁素体材料与奥氏体材料之间比较而言，铁素体材料的线胀系数较低，奥氏体材料的线胀系数较高。论文大全。
(4). 超低碳不锈钢的价格和耐腐蚀性虽然优于普通不锈钢，但是其耐高温性却不如普通不锈钢。奥氏体不锈钢既是耐酸不锈钢，又是耐热不锈钢，碳在奥氏体不锈钢中具有两重性。从耐腐蚀性来说，需要降低含碳量；而从耐高温性能来说，则需要适当提高含碳量，后者往往容易被人忽视。
3.以厚代薄“以厚代薄”使壳体的受力由平面应力状态向平面应变状态转变，对容器的受力状态有害而无利。厚壁容器更容易产生三向拉应力的平面应变脆性断裂。
(1). 当对压力容器壳体中的个别部件“以厚代薄”（如加厚封头），会形成壳体的几何不连续，造成局部应力。这种不利影响对有应力腐蚀开裂倾向的容器和承受狡辩载荷的容器后果尤为严重。在JB/T4736-2002中所给出的补强圈最大厚度为30mm，此时，不允许以大于30mm的钢板制作补强圈，即不得“以厚代薄”
(2). 压力容器壳体整体上的“以厚代薄”会发生新的问题：
①原设计中选用的焊接要求、无损检测要求及热处理要求都有可能相应发生变化；
②壳体增厚，使压力容器的重量相应增加，可能使容器的制作和基础受力状况不佳；
③对于壳体兼做传热原件的压力容器，增加壳体厚度会降低传热效果；
(3). 换热器主要元件的“以厚代薄”会造成原本平衡的力系不平衡，此时，必须重新进行设计计算。
换热器管板强度计算是将管束当做弹性支撑，而管板则作为放置于这种弹性支撑基础上的圆平板。然后，根据载荷大小、管束的刚度及周边支撑情况来确定管板的弯曲应力。在管板计算中，按有温差的各种工况计算出的管板应力、壳体轴向应力、换热管轴向应力、换热管与管板之间的拉脱力，只要有一个不能满足强度要求，就需要设置膨胀节或采取其他相应措施。温差应力与元件的金属截面积成正比，换热管和壳体的“以厚代薄”将相应的增大温差应力，所以需要重新设计计算。
(4). 对于膨胀节、波纹管、挠性薄管板和薄管板等元件，原则性不应“以厚代薄”，因为随着元件厚度的增加，其刚性也相应增大，从而削弱了补偿变形效果。
【参考文献】
1.[1]TSGR0004-2009《.固定式压力容器安全技术监测规程》。》.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.
2.[2]TSGR0004-2009《.固定式压力容器安全技术监测规程》.释义 新华出版社.
3.[3]GB150-1998钢制压力容器.
4.[4]GB151-1999管壳式换热器.
5.[5]JB/T4736-2002补强圈.
6.[6]JB/T4746-2002钢制压力容器用封头.
一、低合金高强度钢
低合金高强度钢是钢铁产品中最富有特色和最具有竞争力的钢种。具有良好的可焊性、耐蚀性、耐磨性、成形性，通常以板、带、型、管等钢材形式直接供用户使用的结构钢称为低合金高强钢。它是在普通碳素结构钢基础上，通过合金化提高强度，并改善使用性能而发展起来的工程结构用钢。它的主要特点是含碳量低，晶粒细小，屈服强度高，塑性好，并具有优良的低温韧性、耐蚀性、耐磨性、冷加工性和焊接性。因此低合金高强度钢广泛应用于建筑、桥梁、车辆、船舶、压力容器、海上采油平台、石油管线等各种工程结构中，取得了显著的经济效益和社会效益。
二、低合金高强钢焊接工艺
低合金高强钢焊接所面临的问题一是防止裂纹。二是在保证高强度要求的同时，提高焊缝金属及焊接热影响区的冲击韧性。焊接热影响区（特别是粗晶区）有产生冷裂纹和韧性下降的倾向，对焊后不进行热处理的焊件，必须严格控制焊接区的扩散氢含量以及选择合适的焊接方法和焊接工艺参数。特别是随着焊接线能量的提高，传统低合金高强钢的焊接热影响区性能恶化，易产生焊接冷裂纹问题，给大型钢结构的制造带来困难。
低合金高强钢常用的焊接方法主要有手工电弧焊、埋弧自动焊、混合气体保护焊等。在确定焊接方法时，必须考虑母材的强度等级、使用性能、施工难易及经济性。从生产实际出发，所选择的焊接方法必须保证焊接产品的质量优良可靠，生产率高，生产费用低。能获得较好的经济效益。比较容易实现焊接过程的半自动或自动化。通常，对于对强度等级较低的焊接件各种方法都可采用，对于批量大、焊缝尺寸长的焊接件，采用埋弧自动焊优于其他焊接方法。
低合金高强钢焊接时，选择和制定合理的焊接工艺及规范是十分重要的。应严格限制焊接线能量，控制焊接热影响区冷却时间不能过长，避免在过低的冷却速度下粗晶区出现上贝氏体。同时焊接时不宜采用大直径的焊条或焊丝，应尽量采用多层多道焊工艺，使焊缝金属有较好的韧性，并减小焊接变形。
钢结构具有结构性能良好、建设工期短、绿色、环保等优点，所以在工业与民用建筑中广泛应用。焊接对钢结构来说是一把双刃剑，它成就了钢结构建设的高速度，但是钢结构在焊接时产生的变形问题，也会极大地影响钢结构的施工质量。钢结构在焊接过程中出现变形是不可避免的，但可以通过合理的施工措施来予以控制。
三、预防和减少焊接变形的方法
① 放样和下料措施
为了补偿施焊后焊缝的线性收缩，梁、桁架等受弯构件放样时要起拱，放样下料时要留出收缩余量。收缩量与很多因素有关，实际生产时要依靠工艺试验来确定。放拼装台时要放出收缩量，一般受弯构件长度不大于 24m时放 5mm，长度大于 24m时放 8mm。
② 装配和焊接顺序
钢结构制作拼装的平台应具备标准的水平面，平台的钢度应保证构件在自重压力下，不失稳、不下沉，以保证构件的平直。小型结构可一次装配，用定位焊固定后，以合适的焊接顺序一次完成。如截面对称的构件，装配焊接顺序是先整体装配后焊接，焊接时应采用对角焊接法的顺序以平衡变形，同时应采用翻转架或转动胎具，以便形成船形位置焊缝，否则可由两个或四个焊工分别采用平焊和仰焊，由中间向两端焊接。大型钢结构如大型桁架，尽可能先用小件组焊，再总体装配和焊接。桁架和屋架端部的基座、屋架的天窗架支承板应预先拼焊成部件，以矫正后再拼装到屋架和桁架上。屋架和桁架的焊接顺序是：先焊上、下弦连接板外侧焊缝，后焊上、下弦连接板内侧焊缝，再焊接连板与腹杆焊缝，最后焊腹杆、上弦、下弦之间的垫板。桁架一面全部焊完后翻转，进行另一面焊接，其焊接顺序相同。手工焊时，应采用四个焊工同时从上、下弦中间向两端对称焊接。拼装时，为防止构件在拼装过程中产生过大的应力和变形，应使不同型号零件的规格或形状符合规定的尺寸和样板要求，同时在拼装时不宜采用较大的外力强制组对，以防构件焊后产生过大的拘束应力而发生变形。构件组装时，为使焊接接头均匀受热以消除应力和减少变形，应做到对接间隙、坡口角度、搭接长度和T形贴角连接的尺寸正确，其形式、尺寸应符合设计和焊接规范要求。
③焊接工艺措施
焊接施工时，应选择合适的焊接电流、速度、方向、顺序，以减少变形。焊接金属构件时，应先焊短，后焊长；先焊立，后焊平；先焊对接缝，再焊搭接缝，应从中间到两边，从里到外焊接。集中的焊缝应采用跳焊法，长焊缝采用分段退步焊和对称焊接法。
④反变形法
拼装时，根据工艺试验和施工经验，使构件向焊接变形相反方向作适量的预变形，以控制焊接变形。这种方法需要预先进行试验，根据焊缝的设计要求，调整好焊接规范，选用材质和规格相同的钢板预先做一个试件进行焊接，使焊缝形式、焊角高度符合设计要求，焊完冷却到环境温度后测量翼板的变形量，把所测量的数值作为压制反变形的参数，压力机在翼板中心线上压出变形量的数值，使翼板的两端预先呈上翘状态，抵消焊接变形量，焊后正好持平。采用这种方法需要一台相应吨位的液压压力机。
⑤刚性固定法
焊接时在平台上或在重叠的构件上设置夹具固定构件，增加刚性后，再进行焊接，这样焊接中的加热和冷却的收缩变形，被固定夹具等外力所限制，但这种方法只适应塑性较好的低碳结构钢和低合金结构钢，不适应中碳钢和可焊性更差的钢材，因为焊接应力常使焊件产生裂纹。
参考文献：
[1]汪建华.焊接变形和残余应力预测理论与计算-发展及应用前景[C].上海：第三届计算机在焊接中的应用技术交流会论文集，2000：13-19.
中图分类号TG40 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）84-0067-01
0 引言
工程机械大型焊接件的焊接过程直接影响着焊接质量，也影响着焊接夹具装夹系统的合理布局，还影响着大型焊接件的焊接变形预测及控制。因此对大型焊接件进行现场观察，分析零件的结构特点、工艺，分析焊接车间的布局特点等，对工程机械大型焊接件的核心工艺进行初步规划具有非常重要的意义。
1 工程机械的发展现状
工程机械经历了50年到60年的发展历程，到20世纪90年代中末期机械焊接技术就已经达到了非常高的水平。经历了十几年的发展的机械焊接工业，在跨国公司品牌的不断冲击之下，创造出了一条宽阔自由的发展道路，并慢慢的在国内壮大起来，已经控制了国内85%以上的工程机械大型焊接市场份额。国内焊接市场的营业额在最近几年吞并了我国整个工程机械行业总营业额的大半个江山，因此，机械焊接行业地位的重要性，以及大型焊接件的核心工艺推出的出色产品，在国际市场上开始萌芽，其发展势头并不亚于其他行业。
2 工程机械焊接构件特点及常规焊接工艺
2.1 工程机械焊接结构件的特点
工程机械结构件主要包含薄板件，板厚一般为2mm～4mm；中板件板厚约为6mm～20mm；厚板件板厚约为20mm及以上。大多数情况下主要利用板材进行拼接，采用箱形结构，附件（机座铸钢件）焊接在上面，其结构复杂，焊缝要求精度高。在工程机械大型焊接结构件中，角焊缝的情况比较多，通常只检查焊缝的焊接形态和质量，但对于主要的受力结构件需要检查表面裂纹和焊缝缺陷，采用磁粉探伤或者超声波探伤。
2.2 常规焊接工艺
常规的焊接工艺主要包括以下两个方面。1）焊件准备：即下料准备，采用剪板机和数控切割机进行切割。薄板件平常用等离子切割，中厚板采取火焰切割。校平的时候，薄板件通常采用压力机校准；中厚板采用专用的板材矫平机校准，板材比较完整则可省去校准工序。折弯的时候采用专用折弯机，批量生产时通常采用数控折弯机，以获得较高的工作效率；2）组对点焊：指点焊的过程中，确定各焊件位置的时候，利用人工画划的方法使各个焊件按其对应的位置关系组成一个整体，这种方式简单可靠，缺点是划线工作量繁琐，生产效率不高，组对误差偏高，产品生产差。工件数量较大时应采用机器人焊接，这种焊接方式操作简单易行，组对精度高，产品优良，当前有许多厂家采用机器人焊接模式。
3工程机械大型焊接件的核心工艺发展趋势
3.1 焊接变位机将普遍应用
随着市场的扩大以及市场竞争日趋激烈，焊缝的质量被作为一个重要的评判标准。因此，为了在保证高标准的焊接质量的前提之下，又必须兼顾整体生产效率、操作安全程度和自动焊接等要求，一般情况，车间内焊接某部件时，要采用变位机来获得更高的焊接质量，实现一次装夹完成全部焊接。而像立焊、横焊、仰焊等难以保证焊接质量的错误操作则应该摒弃。由此，变位机焊接在焊接行业内必定得到广泛应用。
3.2 焊接机器人及自动焊接机的使用将逐步增加
采取机器人焊接的模式即代替焊工焊接，这样不仅可以节省焊接工人的人数，降低工人劳动强度，而且还能保证焊缝质量的稳定可靠。机器人焊接，客观的说焊接机器人即机械手，因其自身不能独立工作，需配备一些设备，像变位机、专用夹具等，组成焊接机器人工作站。随着我国经济的不断发展，焊接机器人代替操作人员是必然走向。
3.3 焊前工序设备水平将逐步提高
采取机器人自动焊接的企业一定都知道，不仅操作人员的技术水平对焊缝质量有影响，下料、成型对焊缝质量的影响也非常大。将焊前工序设备水平与实际操作要求相一致，是实现焊接过程的自动化进程的关键，进而降低机械加工强度；提高生产效率；同时，还可以使产品质量稳定可靠、提高同行业中产品的竞争力。厂家需要花费更多的资金，并且在产品改型的过程中还需要对其重新设计调整是影响拼点工装的主要因素。目前，只有资金雄厚的厂家使用拼点工装，但都获得很大的收益。从已经使用机器人焊接的厂家我们可以看出，其使用的配套拼点工装相对较多，焊接工序设备的质量大幅度提高。
4 结论
我国是一个正处于工业化进程中的制造业大国，意味着工业化达到一定水平后，工业装备水平的高低将制约着工业经济的增长的快慢。焊接技术的迅速发展，以及新的焊接设备、工艺方法不断涌现，为我国工程机械大型焊接工艺发展做出应有的贡献。与此同时，大型焊接件的工艺、设备布局及物流、焊接变形预测与控制，对提高企业核心竞争力、提高核心零部件的制造能力和技术水平具有十分重要的意义。
参考文献
[1]王寿福.焊接技术在铁路机车车辆工业中的应用[J].焊接技术，2004.
[2]王玉玲.机械可靠性维修性优化设计方法及其在工程机械中的应用[D].济南：山东大学，2007.
中图分类号：X959 文献标识码：A
压力管道广泛地应用于石油、化工、机械、冶金、轻工、航空航天等工业部门以及人民的日常生活。压力管道是具有爆炸及泄露危险的特种承压设备，承受高温、高压、低温、易燃易爆或有毒介质，一旦发生事故，就会给社会经济、生产和人民生命财产安全造成严重危害。压力管道定期检验是压力管道安全管理的重要环节，是压力管道能够安全正常运行的基本保障，如何在检验中有效地发现问题并予以解决是检验工作的重点。
1压力管道的特点及检验方法
1.1 压力管道的特点
压力管道工作介质包括气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体，种类繁多，其中相当一部分是易燃易爆、有毒、腐蚀性强的介质。压力管道承受各种动、静载荷或交变载荷，有时还承受附加的机械或温度载荷，运行温度和压力变化范围非常宽广。因此，压力管道的运行特征是十分复杂的。
1.2压力管道定期检验的方法
压力管道定期检验主要由检验人员实施，检验单位和检验人员在检验前应做好资料审查和制定检验方案等检验准备工作，主要考虑管道所属类别以及管道的主要失效模式等，制定针对性的检验方案，并根据方案进行相应的检验项目，并根据压力管道定期检验规则的要求进行安全状况等级评定、出具检验报告等。主要的检验项目包括外部宏观检查、材质检验、壁厚测定、无损检测、理化检验、安全附件检验、耐压强度校验和应力分析、耐压试验和泄露性试验等。
2压力管道定期检验的常见问题
2.1 压力管道元件质量不达标
压力管道元件制造单位数量多，水平参差不齐，情况复杂。很多管道元件产品质量低劣，给投入运行的压力管道造成了事故隐患。根据对近年压力管道事故分析，由于压力管道元件产品质量问题造成的事故在管道事故中占据相当大的比例。在压力管道定期检验中经常会发现阀门、膨胀节、三通等元件损坏。对此，应加强压力管道元件制造质量控制。
2.2腐蚀减薄与环境开裂
通过对压力管道失效模式的分析，腐蚀是影响压力管道系统可靠性、使用寿命及造成管道失效的主要因素之一，压力管道腐蚀主要分为外部腐蚀和内部腐蚀。外部腐蚀易发生在露天铺设的压力管道和运输介质与外界温差较大的压力管道，如氨制冷管道、液化气管道和长期受到雨水、大气及其他腐蚀性液体侵蚀的管道。内部腐蚀主要受输送介质、压力、温度和流速的影响，在特定的环境下还会发生应力腐蚀开裂破坏。为防止运行中的腐蚀引起的管道失效，检验人员要掌握压力管道的破坏规律，找出压力管道腐蚀产生的原因，使用单位要采取正确的事故预防措施，对压力管道易腐蚀部位加强保护，加强管道的日常管理，确保压力管道的正常运行。
2.3管道结构不合理
管道常见的结构不合理主要有管道布置不合理、管道与阀门连接形式不正确、补偿器设置不合理等。结构不合理会引起管道振动，如管道转弯过多，流速过高及截面突变都是引起管道振动的原因，管道长期受振动交变载荷影响，会导致管道连接件松动，进而引发泄露和疲劳断裂等事故，若对管道受温度载荷作用引起的变形考虑不够，会导致支吊架损坏和管道破裂等问题。
2.4焊接缺陷
焊接是压力管道连接的主要方式。常见的焊接缺陷有咬边、气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹等，对压力管道安全运行影响很大。由于压力管道种类和材质品种多，影响焊接质量的因素较为复杂，在质量控制方面任何一个环节的不规范，都可能对管道焊接质量产生影响。焊接质量缺陷产生的原因主要有以下几点：一是施工准备不充分，预制工序控制不严格；二是焊接过程未严格执行焊接工艺评定或焊接工艺选择不当；三是施工人员缺乏责任心和质量意识。为了尽量避免焊接缺陷，压力管道在安装过程中要建立规范合理的焊接质量管理体系，加强对焊接人员、焊接材料、焊接环境的管理，确保焊接质量。
3 结语
相比较锅炉压力容器，压力管道的安全监察起步较晚，得到的重视不够。随着经济的发展，压力管道数量逐年增加，这几年压力管道事故不断发生，安全状况令人担忧。在压力管道检验中，元件质量不达标、腐蚀、结构不合理、焊接缺陷这几类是比较突出的问题，为了保证压力管道安全运行，在检验中发现问题并解决问题是必要的，但如何在设计、制造、安装、使用各个环节中尽可能避免产生安全缺陷，才是压力管道安全管理的根源所在。
参考文献
[1] 中国特种设备检验协会，压力管道检验[Z].2009.
1.适用领域
在压力管道工程施工尤其是复杂的石油化工装置、航空航天试验台（设备）、核电、各类泵房及压力容器、罐区等工艺管道安装工程中，预制与焊接是其中的关键工序，预制深度、焊接质量和焊接效率三大要素，直接关系到工程总体质量、施工进度和安全，对企业的施工技术水平、质量控制能力、经济效益和市场竞争力具有极大的影响。
从我公司近年所涉足的管道施工领域来看，石化装置、大型专用设备、储运罐区、航空航天等军工试验设备及工艺配管的安装工程不断增多，其主要特点是：管件在管道总量中所占比例大；尺寸、规格种类繁多；介质易燃易爆；工况高温高压；焊接质量要求苛刻；焊接的难度越来越大，对焊缝成型、内部质量乃至表面处理的要求也越来越高，依靠手工电弧焊难以满足上述要求，而提高预制深度并采用熔化极气体保护自动焊施工工艺，则是解决问题的有效途径。
2.适用范围
管道预制应用熔化极药芯焊丝CO2气体保护自动焊施工，不仅适用于焊接质量、外观要求较高的压力管道系统，也可应用于一般管式结构的焊接。
2.1 适用管径：DN50～DN600
2.2 适用壁厚：3～60mm
2.3 适用长度：500～12000mm
2.4 适用材质：碳钢、不锈钢、合金钢、低温钢、有色金属等
2.5 适用焊缝：各种管段焊缝，如管-管焊缝、管-管件焊缝、管-法兰焊缝、法兰-法兰焊缝、法兰-管件、管件-管件焊缝等
3.施工优点
3.1 以药芯焊丝、CO2气体保护焊自动焊工艺为核心，采用计算机辅助管理为手段，加大管道预制深度、保证焊接质量和效率为目标，全面优化了传统管道预制阶段的工艺流程，提升了管道预制阶段的技术管理、质量管理、探伤管理、进度管理和成品管理的可控性和效率，进而确保了整个管道安装工程的质量和工期控制效果并间接达到了经济、节能、安全的目的。
3.2熔化极药芯焊丝、CO2气体保护自动焊系统，其自动化程度高、操作简单、工艺一致性好，其设备构成和配置可根据工程特点、相关技术质量要求和投入成本方面进行灵活配置和功能扩展，既可用于工厂固定化预制，也可用于流动性野外现场预制施工。
3.3自动焊系统包括送丝系统、焊接臂机构（包括焊枪夹持、X、Y、Z三方向行走定位、
微调）、数控摆动器（内置多套摆动参数）、数显操作机转台（含三爪自动定心卡管器）、可调式管托架及操作控制盘、手控盒等，配以悬臂式起重机，适应各种规格、长度的管段、法兰、管件的快速夹持、调整和焊接过程中的实时调控，由于采用机械自动装置，消除了许多人为因素对焊接工艺的过程的干扰，实现了稳定、高速的焊接。
3.4 自动焊接系统采用管道转动、焊枪固定的方式，保证了焊接过程始终保持在最佳位
置，便于实时观察、调整、控制，工艺再现性好，探伤合格率达98%以上。
3.5 自动焊系统采用药芯焊丝CO2气体保护焊工艺，其焊接电流密度较高，焊丝熔敷效率高，焊后熔渣少，电弧热量集中，熔池小，焊接速度快，热影响区较窄，焊件变形小，抗裂能力强。
3.6药芯焊丝CO2气体保护自动焊操作简单，培训时间短，降低了对工人焊接技艺的要
求。
3.7根据国内生产供应的管配件质量现状，采用人工氩弧焊打底，由于其对管及管件坡口加工质量和组对要求不高，避免由于管材、管件的材料规格偏差、几何偏差、坡口加工偏差等引致的对口间隙不均、错边、局部厚度不匀等而造成的焊接缺陷，且只需打底一遍，焊缝背面质量及
成形更易控制。
3.8由于经过了各种材质、规格的大量焊接试验，各种焊接参数均已反复验证、优化
并保存，操作时只需根据相应规格进行选取，从焊接内部质量到外观成形，保证了稳定性和一致性。
3.9 所采用CO2焊机为IGBT数字控制，与传统弧焊机相比，可节约用电平均达30%左右，与交流弧焊机相比，可节约用电60%以上，同时由于提高工效数倍，在工作量相同、焊机容量一致、焊接参数相当条件下，节约电能，符合国家目前倡导的节能工程要求。
3.10 由于CO2气体保护焊易受风的影响而产生气孔，当风速≥2米/秒时，焊接操作时必须采取防风遮挡措施。
3.11药芯焊丝在多雨,潮湿季节易受潮,因而其存储方面的要求高于传统焊材。
4.工艺原理
4.1 药芯焊丝、CO2气体保护自动焊工艺原理
4.1.1药芯焊丝、CO2气体保护焊属于气渣联合保护形式，为焊接过程提供了更强的保护效果，焊缝成形好，综合机械性能高。
4.1.2 药芯焊丝的熔渣有明显的冶金改善效果, 可以去除杂质, 净化焊缝, 因此保证
焊缝金属的力学性能, 尤其是韧性和塑性提高。
4.1.3 为保证焊接质量并消除管件制造品质问题带来的影响，采用人工氩弧焊打底，药芯焊丝CO2气体保护自动焊多层盖面；管段旋转，焊枪固定的焊接方式。
4.1.4 药芯焊丝、CO2气体保护自动焊是通过自动焊设备系统，如焊接变位机、回转台滚轮架等夹持、固定设备带动可预制的管段旋转，焊枪通过焊接臂机构由手动控制盒控制其X、Y、Z轴移动，并通过微调机构精确定位于施焊部位（通常为焊口上方）进行焊接。
4.1.5 自动焊枪内含送丝管，通过固定的送丝机送丝，并由水箱、送、回水管路对焊枪进行冷却以提高载荷率，保证连续焊接。
4.1.6通过自动焊设备系统进行各种焊接参数的实现与控制。
4.2自动焊设备系统
药芯焊丝、CO2气体保护自动焊工艺是通过自动焊设备系统实现的。本系统构成主要包括氩弧焊接电源、数字控制逆变气保焊电源、气瓶、冷却水箱、送丝机、自动焊臂三维动作系统、焊枪夹持与摆动系统、变位机（回转台）与可调式管托架、电气控制与操作控制系统、电动坡口机、便携式氩弧焊转台、悬臂吊等，设备构成可根据施工需要调配。通过自动焊设备系统，使待焊管段稳定夹持，并可按预定的焊接参数的进行转速、摆动的精确控制，并保证焊接过程的稳定性和实时可控性。
操作原理：焊件装夹于夹持转台，其内置变频器，由手控盒控制，可无级调速；夹持机构为自动定心三爪卡盘，可快速装夹焊件；对于长管段，使用可调式管托架，可根据管径调整高度，保持水平并保证焊接过程中的稳定性；焊枪通过手动控制系统在X、Y、Z轴向移动，并通过微调固定在接近焊缝正上方的最佳位置，调出预先设定的摆动参数并按焊接工艺指导书调整合适的电流、电压、转速、送丝速度、CO2保护气流量，启动自动焊系统进行焊接；层间清理，直到盖面完成。操作示意图见图4-1。
5.工艺流程
5.1 管道预制过程采用流水作业方式，其过程是将图纸转化、任务单下达、下料切割、
坡口加工、组对、氩弧焊打底以及自动焊盖面分为一个个相对独立的工段，每个工段由专人进行施工，最终形成成品管段。
5.2 工序流程见图5-1：
5.2.1 碳钢及合金钢管道：图纸转化单线立体图生成任务单下达管段组成件除锈刷漆下料切割坡口加工组对焊接打底焊接盖面检测成品分区堆放
5.2.2 不锈钢管道：图纸转化单线立体图生成任务单下达下料切割坡口加工组对焊接打底焊接盖面检测成品分区堆放
5.3 上述过程中，单线立体图采用SOLIDWORKS（添加数据库）等专业三维软件绘制，图面上会自动标识有：管段号、焊缝号、管子下料尺寸、材料清单等，为管道现场安装、管理需要所用管道预制文件资料通过软件同步形成。
6.操作要点
6.1图纸转化，即由原设计图绘制单线立体图，要求单线图立体感要强、直观、走向
清楚、尺寸准确、用料（件）明晰，标注相应材料名称、材质、规格、尺寸、焊缝编号、探伤比例等工艺要求，便于施工人员识图。施工时，技术人员每天把当天所施焊的焊工的代号及时、准确地移植到管段单线图上，做到管线号、焊缝编号、焊工号、底片号统一。此步骤为提高管道的预制深度，进而提高总体工程施工效率的关键。
6.2 按管路系统单线图下料切割，用电动坡口机加工所需坡口，按传统方法组对，
（1）切割
不锈钢高压管道的切割采用机械方法切割，不允许用等离子切割、气割等方法。
（2）坡口加工
采用自动坡口加工机按焊接工艺评定及焊接工艺指导书的坡口形式、尺寸进行机械加工。
（3）采用药芯焊丝CO2气体保护自动焊工艺时，由于其熔深较大，通常可采用比传统焊接方法更小的坡口角度。
（4）组对
1）组对焊壁厚相同的管子、管件时，其内壁要做到平齐，内壁错边量应符合规范规定：壁厚的10%，且不大于0.5mm。
2）焊接接头组对前，应清理其内外表面，在坡口两侧20mm范围内不得有裂纹、夹层、油漆、毛刺、氧化皮及其它对焊接过程有害的物质，
3）施工过程中，不得用强力方法组对焊接接头。
6.3 用便携式氩弧焊转台进行人工氩弧焊打底，通过氩弧焊转台将管子夹紧，并按照一定的速度转动，方便焊工施焊，节省体力，提高打底效率。
6.4对奥氏体不锈钢，氩弧焊打底时，管内充氩气保护。
6.5 打底进行外观检查，合格后在变位机上进行焊件夹持（必要时使用悬臂吊辅助装
卡），调整、固定。
6.6 根据管段材质、规格，选择合适的焊接工艺参数。
6.7 层间清理、检查。
6.8 盖面结束。
6.9 从变位机上卸下并放置于工位架上。
6.10进行传统的下道工序。
6.11无损检测人员根据管段单线图上的焊口编号、按图找到要检测的焊口位置，及
时进行跟踪检查，避免漏探。
6.12 有关人员可随时利用管段图对照实物进行检查，发现问题立即在管段图上进行
标识并责成有关责任人员进行整改，并即时反映到设计图纸上。
6.13 对于自动焊的操作，焊工在开始操作时可能出现以下缺陷：在收弧处存在气孔、
未熔合或条状夹渣等，因此焊接时应注意以下几点：
（1）直流焊接时采用反极性。
（2）注意CO2气体纯度。
（3）CO2气体流量计的加热器必须通电，杜绝气体因气化而吸湿。
（4）及时对磨损的导电嘴时行更换，因为导电嘴磨损将导致起弧后稳定燃烧的时间加
长。
（5）及时清理套筒内的飞溅，定期清理送丝管。
6.14 焊接环境
（1） 焊接环境温度低于-5℃对于不锈钢管道的焊接必须采取提高焊接环境温度的措
施；
（2）雨雪天气，相对湿度大于90%或手工焊风速大于8m/s、氩弧焊风速大于2m/s，必须采取防护措施，否则严禁施焊。
（3）焊缝外观检验
1）焊缝外观应成型良好，无裂纹、未熔合、气孔、夹渣、咬边存在。
2）焊缝表面不低于管道表面，焊缝余高符合规范要求。
（4）焊缝无损检测
1）工程施工执行《石油化工剧毒、易爆、可燃介质管道工程施工及验收规范》 （SH3501-2002）标准，对焊缝进行100%射线探伤，Ⅱ级合格（JB4730）
2）对不合格焊缝的返修返修前应进行质量分析当同一部位的返修次数不得超过两次。
3）需要返修的焊缝应准确找出缺陷位置，返修焊缝焊接时按原焊接工艺进行，并对补焊处用原规定的方法进行检验。
7.推广运用
我公司已将该技术先后运用于沈阳重型机器有限责任公司广深港过江隧道盾构机低压管路安装工程、北京动力机械研究所燃料动力站设备及管道安装工程、中国航天空气动力技术研究院空气压缩机站及气源系统集成。
【分类号】：TF762.3
前言
随着中国经济的快速发展，中国的钢产量和用量均达到世界第一位，这极大地推动了焊接技术的发展，目前中国钢结构的焊接工作量已达到世界焊接强国的水平[1]。随着海洋装备、航空探测器、大飞机、高速列车等产业的发展，对焊接技术和焊接质量的要求越来越高，因此提高焊接过程的生产效率，探寻和发展优质、高效、节能的焊接方法已成为满足实际生产需要的重要任务[2-4]。随着先进制造业的发展，传统单丝焊接方法的生产效率已趋于极限，无法满足现代化工业技术发展的步伐。同单丝焊接技术相比，双丝焊具有焊接速度高、熔敷效率高、焊缝质量好等优点，能够极大地提高焊接生产效率，因此受到越来越多的关注[5-7]。
1. 双丝焊的分类
根据焊接特点和保护方式不同，双丝焊主要包括双丝埋弧焊和双丝气体保护焊两种[8-10]。双丝埋弧焊因其高效、节能、优质的特点，在国内外造船、桥梁、压力容器和管道领域都得到了广泛的应用。但是，双丝埋弧焊只适于平焊长的直焊缝和圆形纵、环焊缝，而且焊缝熔深大，其应用有一定的局限性。双丝气体保护焊具有焊接高速快、熔敷率高的特点，不仅可以焊接薄板工件，也可以焊接厚板结构，在输气管道、压力窗口、钢管、桥梁、船舶等领域具有较好的应用前景。
根据焊接电路配置和焊丝的装配不同，双丝焊分为串列双丝焊、并列双丝焊、串联双丝焊、双丝三弧焊和双丝预热填丝焊等[11， 12]。本文主要介绍串列双丝焊、并列双丝焊、串联双丝焊。
1.1 串列双丝焊
串列双丝焊中每根焊丝由一个电源控制，是目前最受关注的双丝焊技术。气体保护串联双丝焊一般称为TANDEM双丝焊。根据焊丝的相对位置不同，串列双丝焊分为分离电弧法和共熔池法。在双丝埋弧焊中，分离电弧法应用较广。分离电弧法实际上是由两套传统的单丝埋弧焊系统组装而成，设备简单，通用性强。通常情况下，一根焊丝直流反接，另一根焊丝使用交流电源，从而即能够获得较大的熔深，也能够保证焊缝成形美观，目前该方法已在造船、压力容器和管道焊接领域广泛应用。
共熔池法同分离电弧焊最大的区别在于焊枪部分，它同样包括两台焊机和两台送丝机，但只有一把焊枪。共熔池法多用于气保焊，两根焊丝分别使用单独的导电嘴，共用一个气体喷嘴。焊接时，两根焊丝分别引弧，在双电弧中熔化形成一个熔池。由于双电弧距离较近，相互干扰，一般使用脉冲电源。
1.2 并列双丝焊
并列双丝焊的两根焊丝共用一个电源和一个导电嘴，两根焊丝平行排列，一般垂直于母材，焊丝的直径和成分可以更换和调整，但两根焊丝的送进速度相同。并列双丝焊实质上是利用两个较细的焊丝来代替一根较粗的焊丝，由于存在两个电弧，母材的热影响区变宽，但热输入变小，焊缝金属的过热倾向减小，而且焊接速度较单丝焊有明显提高。气体保护并列双丝焊一般称为TWIN-ARC双丝焊，两根焊丝共用一个导电嘴和气体喷嘴。
1.3 串联双丝焊
串联双丝焊的母材不通电，两焊丝通过导电嘴分别接电源的正负两极，两焊丝串联，电弧在两焊丝之间产生。焊接时即可用直流电源也可用交流电源，两焊丝之间的夹角一般为30-45°。这种焊接工艺熔敷速度是传统单丝焊的1.5-2倍，由于母材不接电源，母材的热输入少，熔深浅，熔敷层金属的稀释率一般小于10%。
双丝间接电弧气体保护焊是一种比较新的串联双丝焊技术，该方法采用直流电源，两套送丝机构分别控制两根焊丝的送进，电弧可在距工件不同的位置引弧和燃烧，两极性斑点分别在两焊丝上，利用弧柱热量和熔滴携带的热量熔化母材形成焊缝。
2. 双丝焊的发展及现状
双丝焊的研究基本都是从埋弧焊开始，双丝自动埋弧焊最早的应用出现在20世纪50年代，该技术的出现使焊接效率发生了根本性的提升[13]。双丝自动埋弧焊包括单电源双丝和串列双弧两种，单电源双丝焊熔透能力较差，一般仅适用于窄间隙焊接，而串列双弧中双丝由两个电源单独控制，具有熔深大、熔敷速度高、焊缝金属稀释率接近单丝焊的特点，目前已在实际生产中得到广泛应用。
气体保护双丝焊的研究最早出现在1955 年。同双丝埋弧焊一样，双丝气保焊也可以减小焊接变形，提高焊接质量和生产效率，同时节约焊接材料[14]。国外科研机构对于双丝气保焊的研究较早，目前已完全掌握相关设备的成熟生产工艺。例如，加拿大焊接研究所研制了脉冲双焊丝GMAW 焊接设备，用于窄间隙的高强钢焊接；日本的NKK 船厂采用了双高速旋转电弧的焊接工艺，用于角焊缝的焊接；奥地利弗尼斯公司成功开发了单枪双丝MIG 焊技术，焊枪尺寸小巧，适应于焊件的任何位置焊接。为了适应薄板高速焊和厚板高熔敷率焊接，2001 年在德国埃森展上由奥地利Fronius 公司和德国CLOOS 公司分别展出了双丝 MIG 焊设备，该类设备是将两根焊丝按一定角度放在同一个焊枪喷嘴内，两根焊线分别由各自独立的电源供电，焊接过程稳定，焊接效率较高，达到 3～5m/min，该类设备已在车辆制造、造船、汽车等方面得到了广泛的应用[15-17]。除上述公司外，德国的BENZEL公司，美国的Miller、Lincoln公司目前均可以生产成套的TANDEM或TWIN-ARC双丝焊设备。
我国在双丝焊方面的研究也比较早，在80年代便可以制造出双丝气体保护焊设备。但后来由于焊接人才缺乏和科研经费短缺，我国双丝焊技术的研究一直远远落后于国外，目前我国的双丝焊设备基本依赖进口，仅德国的CLOOS公司的TANDEM双丝焊接系统在国内便有数百套。近年来，国家加大了先进焊接技术领域的资助，我国在双丝焊领域的研究迅速发展，上海交通大学、西南交通大学、北京工业大学、哈尔滨工业大学、山东大学等科研院校均开展了该方面的研究工作，部分机构已经具备研制双丝焊设备的能力[18-20]。但是，由于研究基础薄弱，相关理论知识缺乏，我国双丝焊设备的整体水平同国外同类产品还有较大的差距。
3. 双丝焊的应用
3.1 双丝焊在造船领域的应用
2010年，中国造船业的三大指标即造船完工量、新承接订单量、手持订单量均超越老牌造船强国韩国和日本，成为世界第一造船大国。虽然由于经济危机和产业结构的问题，近两年我国的造船业发展进程有所回落，但仍然保持在世界三大造船大国之列。焊接技术是船舶制造工业的关键技术，船舶的焊接技术水平直接影响着我国造船业的国际竞争力和发展前景。
采用双丝埋弧焊工艺焊接船用高强钢DH36，焊接质量完全满足中国船级社《材料与焊接规范》的技术要求，焊接熔敷率较单丝埋弧焊有明显提高，焊接道次减少，20-30mm厚度的钢板能够实现双面单道焊，焊接效率大大提高[21]。对于60mm厚度的DH36 钢采用交流方波双丝埋弧焊方法，通过优化焊接工艺，焊接接头的低温断裂韧性（0 °C）明显改善。采用小电流、低速焊的工艺，焊缝的断裂韧性裂纹尖端张开位移（CTOD）值比常规工艺提高约85%，热影响区提高近4倍；采用大电流、高速焊的工艺，焊缝的断裂韧性 CTOD 值比常规工艺提高近3倍，热影响区提高近2倍[22]。
高强度船体用EH36是一种经过细晶处理的镇静钢，其焊接热影响区组织与性能对焊接热输入较敏感，热影响区淬硬倾向大，氢致裂纹敏感性较大。相比较传统单丝CO2气保焊，采用双丝CO2气保焊焊接EH36，焊接接头的屈服强度、延伸率和低温韧性（-40 °C）均显著改善。另外，在单根焊丝具有相同电流和电压的前提下，获得相同的焊缝宽度时，双丝焊的焊接速度比单丝焊提高1倍，生产效率大大提高[23]。
3.2 双丝焊在高速列车领域的应用
我国的高速列车技术经过近20年的发展，通过消化吸收和自主创新相结合的发展道路，逐渐突破高速列车的关键技术问题，实现了高速列车的自主制造。2010年CRH380AL新一代高速列车创造了486.1 km/h的世界高速铁路最高运营速度，标志着我国高速列车技术已跻身世界高速列车技术先进行列。高速列车的高速化主要取决于车身的轻量化材料和车体结构，因此高速列车承载结构轻量化的研究至关重要。
铝合金因其比强度高、耐蚀性好、成型工艺好等优点，在高速列车车体中得到广泛应用。但是，铝合金活性高，铝与氧的亲和力在，焊缝中容易形成氧化铝夹渣。铝合金导热系数和膨胀系数也较大，焊接时需要高的热输入，容易产生焊接应力和变形甚至裂纹。目前铝合金的有效焊接方法主要为钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊[24]。钨极氩弧焊适合焊接的板厚范围为1-20mm，熔化极氩弧焊采用高熔敷率焊接（大电流、粗焊丝，适用于厚板）时，热输入过大，焊缝成形较差，若采用高速焊接（高电流密度、细焊丝，适用于薄板）时，对送丝速度的要求较高。
双丝焊接技术可以解决高速列车铝合金焊接时存在的问题，不仅可以获得优质的焊接接头，还可以提高焊接效率。以CRH3型动车组车体用6005A-T6铝合金为例，采用奥地利IGM Robot RTI 330-S双丝焊接系统，通过优化工艺参数，焊接接头组织比单丝焊更为致密和均匀，抗拉强度和延伸率均有所提高，焊接速度显著提高，目前该技术工艺已实际应用于CRH3高速动车组的生产中[25]。采用双丝MIG焊焊接6082-T6铝合金时，由于双丝焊热输入较小，焊接接头晶粒较小，热影响区较窄，硬度及抗拉强度相比单丝焊接接头略有提高，但双丝焊焊接速度大大提高[26]。另外，双丝焊在2219、7A52等铝合金的焊接也被学者广泛研究，通过调整工艺参数，双丝焊接技术均能够获得良好的焊接接头，不仅力学性能优于单丝焊接接头，耐蚀性也有所提高[27-30]。
3.3 双丝焊在管道焊接领域的应用
管道工程主要用于输送各种介质，作为一项重要的基础设施，管道工程已广泛地存在于石油、化工、电力、建筑和市政等行业。随着我国经济的持续快速发展，东部沿海地区的能源消耗越来越多，石油、天然气等战略能源物质的输送变得尤为重要，逐渐得到国家的重视。近年来，随着“西气东输”等大型管道工程的开展，钢管材料的使用量大幅增加。同其他焊接结构不同，管道即要承受一定的压力，还要完全保证传输物质不能泄露，因此钢管的焊接质量要求较高，焊接接头不仅具有良好的力学性能，还要具有较好的致密性和耐蚀性，以保证管道工程的安全运行。
目前管道工程主要采用X系列管线钢，代表钢种有X60、X65、X70和 X80。管线钢的焊接主要为环焊缝或螺旋焊缝，而且管径较大，管壁较厚，因此主要采用埋弧焊焊接。同单丝埋弧焊相比，双丝埋弧焊减少了咬边焊接缺陷，焊接速度提高30-40%，满足了钢管的高速焊接。双丝埋弧焊工艺特别适用于厚管的焊接，22mm厚板可单面焊双面成型，甚至可以焊接300mm厚的焊件。埋弧焊管工艺一般采用串列双丝焊技术，采用直流+交流的形式，前丝采用直流电，后丝采用交流电，即可以获得足够的熔深，以能够得到满意的焊缝[31，32]。大管径X65级钢管对接环焊缝焊接时，采用U形坡口多层焊工艺，在较小的热输入下，可以保证焊接接头具有优良的拉伸性能和断裂韧性，焊缝效率大大提高，完全能够应用于陆地和海底油气管道[33]。
4. 双丝焊的前景及展望
“十二五”期间，“发展高效焊接”、“提高焊接机械化、自动化水平”是焊接技术发展的方向和目标。双丝焊以高速、高效、节能、优质等优点越来越被焊接界人士认同，在实际生产中的应用也越来越多。我国每年造船用钢量可达上千万吨，油气管道用钢在200万吨以上，若全面采用双丝焊工艺，其能源节约将非常可观，而且生产效率大大提高，其发展前景非常广阔。此外，中俄、中缅、中国-中亚油气管道工程以及中国西气东输三线工程的建设为双丝焊接技术的发展和应用提供了空间的机遇。随着双丝焊技术的不断成熟和完善，双丝焊工艺也同焊接机器人相整合，焊接效率和自动化程度进一步提高。同时，三丝甚至多丝焊工艺也在逐渐出现，新的电弧组合焊接工艺方法也被学者广泛研究。相信在不久的将来，焊接产业将进入全新的发展时期，先进的焊接技术和工艺将不断涌现，从而推动机械加工行业整体水平的提升。
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我是一个特别热爱本职工作的电焊工。在我进厂的这几年来我始终坚守着一个信念：那就是对工作脚踏实地、真抓实干;对自己的工作认真负责，确保质量零差错;对自己严格要求，对徒弟真实传授，富有爱心;对社会要真诚奉献不计名利。正是拥有这个信念，我从未放弃对工作的热爱，尽职尽责，勇于创新。
在我刚从一名学生转变为一名电焊工时，我就虚心学习努力提高技术水平。在同年入厂的青工中以优异的成绩脱颖而出，考取了各种焊接资质并达到一线员工焊接水平，并且提前转正参加工作。
在我刚从事焊接专业，对焊接工作还是半知半解时，我认识了李万君师傅，是他教会我如何正确使用焊接方式、方法，如何调节心态和焊接位置的质量要求。我十分荣幸地参加了焊接车间的焊工高级班，在高级班学习过程中从理论到实际，一方面要学习理论知识，在理论知识的基础上进行实际操作。另一方面又不能因为学习而耽误生产任务，高级班的部分时间都是要从休息时间来学习技能。培训时间都是利用中午或休息日进行，正是我们高级班这种不怕苦不怕累的精神，培养了我们这一批车间的技术骨干。在工作中李xx既是我的师傅又是我的导师，在我工作中遇到难题，无法解决时我就会请教李师傅，坚决做到四勤“勤问，勤看，勤学，勤动脑”。使我不断地提高自身的能力和水平。
熟练操作规程我从工艺要求入手，在工作时间之外我利用中午休息时间学习工艺文件，拿着工艺文件对照我所焊接的焊接位置，坚决做到熟知熟记。并在车间组织的工艺文件考试得到满分，在“一口清”活动中得到优异成绩。
我深刻的知道作为一名电焊工不但要会学习、会工作，而且还要深刻理解公司领导讲话的中心意义，在董事长提出“一点也不能差，差一点也不行”的质量要求后，我就研究在我从事的焊接过程中有那些不足，并立项攻关。尤其是在2010年的250公里﹨小时第三单生产过程中我细心专研工艺文件，解决了在一单和二单生产过程中存在的焊接缺陷。我利用焊接方法解决了在一单和二单一步焊接各别打压漏气的问题，并将我的经验传授给我身边的同志，保证质量合格率达到100﹪。并且利用焊接手法解决在一单和二单一步焊接内筋板咬边的问题，保证质量合格率达到100﹪，同时在生产过程中交检合格率达到100﹪。并且受到现场监督师、质量检查员和公司领导的一致好评。
目前，公司开展“提质提能 再攀高峰”的关键时刻，面对年产7000个转向架的严峻考验，我身为长客的一份子，投身于长客的发展，我将尽职尽责努力为长客的长远发展贡献出自己的一份力量。
优秀焊工工匠的主要事迹【2】
春天如期而至，高彦望着正在吐绿的枝头，33年的工作经历又一次清晰的呈现出来。从一个对电焊一无所知的少年，一步步成长为焊工技师和集团公司的技术能手，他的每一步足迹都留下了辛勤耕耘的汗水。回首往事，高彦心绪平静。
锲而不舍，苦练焊工本领
1970年6月份，16岁的高彦参加工作，分配到大庆炼油厂一营，从此，与电焊结下了一段深深的情缘。1973年，他所在的单位承接了动力站3台锅炉的安装任务，其中的水冷壁管焊接都是成排、间距极小的固定口，必须达到单面焊、双面成型质量标准，而且焊口还要进行拍片检测和100%的通球检验。当时工人的文化素质普遍不高，技术要求远不及现在严格，大部分焊口也不拍片检验，人们仅以焊口是否渗漏、成型是否美观来衡量焊工水平的高低，因此，这样的焊接要求，无疑是向每一名焊工提出了挑战。为了能够尽快提高焊接水平通过考试，圆满地完成焊接任务，高彦和几名青工利用一台闲置的坡口机，上午加工管件坡口，下午将管件抬到工地，在生产任务紧张，又缺少电焊机情况下，他们就见缝插针，在师傅们休息时间进行练兵。练到一定程度后，他就用气焊割开焊道，不断对钝边的厚薄、间隙的大小进行调整，终于摸索出了最佳焊接参数，顺利地通过了考试，使他有机会第一次接触到了射线口。实际操作中，他的焊口全部通过通球检验，射线抽查检测，一次合格率达到了100%。这次施工，使高彦真正认识到了焊接在工业化生产中的重大作用和它的独特性，也令他对电焊产生了浓厚的兴趣。
1975年，高彦参加了化肥厂尿素装置的建设。这套装置的设备为荷兰进口，所有焊工必须通过英国焊接专家的考试，才能上岗操作。由于是第一次与外国专家合作，工程指挥部非常重视，组织了大规模的练兵活动。经过了一段时间的练习，虽然所有焊口的内外成型都十分美观，但是经超声波检测，焊逢局部经常出现气孔。领导们看到这种情况经常摇头，眼神中逐渐留露出无奈和不信任。这种眼神深深地刺痛了高彦，他想：不管你是中国人，还是外国人，只要你是用手工焊的，你能焊好，我就不信我焊不好。
这时，承担化肥厂合成氨装置建设的四化建焊工已经来到现场，正在接受外国专家的考试。得知这一消息后，高彦马上带上一块护目镜，赶到了考试现场。经过过细心的观察，发现人家的焊法与自己的有着较大的不同，回来后就模仿练习，收到了非常好的效果。从那以后，高彦经常往返卧龙两地，学习高手的焊接方法。刻苦扎实的练兵，使他掌握了许多焊接要领，技术上有了长足的进步。作为首批迎考焊工，他顺利地通过了外国焊接专家的考试。初尝成功，高彦深深地体会到：要想成为一名优秀的电焊工，就要打破常规，要不断地学习、消化和吸收先进的经验，敢于在失败中总结教训，要有锲而不舍的精神，才能不断的提高技术水平。现场施工中，由于他在工作上严细认真，经外国专家抽检的238道焊口，探伤一次合格率达到100%，并被破例允许，成为工地上未经试件考试，就可参加不锈钢管线焊接的第一人。在这里，高彦认识了英国的焊接专家赖德。这位技艺高超，对工作高度负责的英国人，对他影响非常大。当时，许多人都知道赖德有一个随身携带小笔记本，上面记录了每个焊工的名字。他在高彦名字的后面，郑重地画上了五个“五角星”。他解释说，五星相当于五星上将，在美国只有最好的焊工才能获此殊荣。
荣誉只代表一个人过去的成绩，焊接专家的评价没有成为高彦炫耀的资本，而是转化成了不断努力、继续登攀动力。从那以后，他每焊一道焊口都要比别人多付出2—3倍的汗水，所有经过抽检的焊口，合格率全部达到了100%。同时，高彦还在工余时间，自学了《焊工工艺学》、《钢制压力容器焊接工艺》、《日本焊工培训教材》等理论书籍，先后四次考取了大庆市压力容器、压力管道焊工指导教师证书。
满腔热情，带出过硬群体
1990年末，高彦调入了铆焊车间，主要的工作任务是负责焊工培训，提高车间整体的焊接水平，并配合厂里争取国家三类压力容器制造许可证。当时的铆焊车间，27名焊工中仅有17人持有压力容器焊接操作证，操作项目75项，一些特殊材质和先进的焊接技方法操作证上也是空白，尤其是氩弧焊封底和不锈钢焊接也只有几个人可以操作，但也不够熟练;多数焊工对自己的焊口质量没有把握，返修率较高。面对现状，高彦想：作为一名焊工指导教师，是企业培养了我，我所掌握的技术，不仅属于我个人，更属于企业，我要回报企业的就是释放全部的能量，带出一批更加出色的焊工，让更多的人成为技术上的尖子、行业上的状元。
他在生产相对空闲的时间举办了焊工技术学习班，毫不保留地把自己掌握的技术和经验传授给了每个人。两个多月的练兵过后，所有焊工的试件经过射线检测，95%达到了2级口以上;全年拍片1万余张，合格率由1990年以前不足90%，提高到了96.5%;半年当中，有三批焊工取得了96项操作项目，车间可操作项目增加到了171项;持证焊工增加到了24人。
1992年，原机修厂成功地获得三类压力容器制造许可证，高彦受到了领导的嘉奖。1991年—2002年的12年中，铆焊车间合计拍片133740张，合格率达到97%，节省拍片费用近百万元。数百名焊工经过锻炼，逐步成长为企业发展中的骨干力量。有12人、14次获得总厂技术运动会电焊的前三名;他的徒弟中，1人获得大庆技术比赛电焊第一名、省第四届技术运动会电焊第五名，并荣获省机械行业技术能手称号，晋升为焊工技师;1人被集团公司送到西安交大焊接系学习深造。
成功来自于辛勤汗水的浇灌。铆焊车间的焊接水平实现了一个崭新的跨越，在高彦的组织下，他们不仅成功地完成了乙烯裂解炉16台第一急冷锅炉制造、化肥厂121C换热器修复等多项重要的焊接任务，创造了经济效益，更为企业赢得了信誉，树立了良好的整体形象。
1994年，原机修厂获得了吉林热电厂两台热网加热器的修复信息。经过激烈的竞争，铆焊车间承接到一台的修复任务，另一台被业主委给了抚顺的一家企业。这次修复的难度主要是异种钢焊接，所有管口都需用全自动钨极氩弧焊完成。但他们只有一台自动焊接和两台手工焊机，难以如期完成任务。高彦认真研究全自动焊机的工作原理，把自动焊机上的参数全部设置到手工焊机上，利用手工氩弧焊机模仿自动焊一脉一送丝工作过程，反复试验，效果极佳，焊接质量不仅全部合格，而且焊道成型和与自动焊接同样美观。这样3台焊机同时施焊，大大提高了焊接速度。看到这样的质量，业主立即将已经委出的另一台换热器运了回来，交给他们来修复。当全部焊接告捷后，吉林热电厂为他们摆宴庆功，该厂的总工程师直率地说，以前都是施工单位请我们喝酒，今天是我们请施工单位，这在我们厂还是第一次，大庆人的质量我们无可挑剔。
永不满足，创新焊接技术
作为一名焊工技师，创新和推广新的焊接方法，提高产品质量和工作效率，降低劳动强度，减轻手工焊有毒烟尘对焊工的伤害，成了高彦长期为之奋斗目标。
1996年，车间承接了17台不锈钢料仓的制造任务，这批料仓直径为2—4.5米，壁厚6-8毫米，手工施焊焊需要三遍，焊工要在有限的作业空间内进行长时间清根打磨。高彦经过认真细心的试验，摸索出了一套最佳焊接参数，不但可以用熔化极焊接，而且对现有的埋弧焊设备稍加改造，完全采用全自动熔化极气体保护焊接，在背面加一衬垫，只需焊接一遍，就能做到单面焊接双面成型的效果，而且成型美观。焊口经过检测，各种机械性能全部合格，100
%达到了二级口以上。同时更主要是焊工可以不进入容器内焊接，大大减轻了劳动强度和对人体的伤害，提高焊接效率8倍多。这种方法的成功应用，不但填补了机修厂的焊接史一项空白，而且在国内也是首次应用。之后他又将其撰写成论文，发表在《焊接》杂志上。
关键词： 焊接技能；国家标准；考评员
Key words： welding skills；national standards；assessor
中图分类号：C975 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）16-0206-02
0 引言
焊工是操作焊接和气割设备，进行金属工件的焊接或切割成型的人员，为促进安全生产，保证产品质量，规范特种作业管理，国家规定持证上岗制度，该制度有效降低事故率，提高作业人员的理论水平和实践操作技能[1]。
持证上岗对考评工作提出迫切要求，严格考核是焊接考评员的职责和义务，在今后考评工作中必须做好以下几个方面工作。
1 深化对焊接技术的认识
焊接技术是提高结构质量、保证结构安全和延长结构使用寿命先进的关键技术，目前已经渗透到各个工程领域。要真正发挥焊接优势，保证焊接质量焊工素质是关键，必须加强指导和考评，促进焊接技能提升。
2 学习和执行焊工国家职业标准，掌握焊工考试与管理规则等有关规定
焊工国家职业标准共设初级、中级、高级、技师、高级技师五个等级。焊工申报人员必须具有初中及以上文化程度，具有一定的学习理解和表达能力及身体素质，需懂得安全用电和焊接劳动保护知识，明确焊接环境保护及安全操作规程，特殊条件与材料的安全操作规程等；具备简单装配图、焊接装配图的识读和焊缝符号与焊接方法代号表示的能力；掌握金属晶体结构、合金的组织结构及铁碳合金的基本知识，Fe-C相图的构造及应用，钢的热处理基本知识；知道常用金属材料及物化和力学性能，碳素结构钢、合金钢、铸铁、有色金属的分类、牌号、成份、性能和用途；清楚电磁的基本知识，变压器的结构和工作原理，能够完成钳工和板金工简单工作。
申报初级焊工需在本职业连续见习工作2年以上，或经焊工初级正规培训达规定标准学时数并取得毕（结）业证书。取得焊工职业资格证书后，连续从事焊工工作一定年限，经焊工相应级别正规培训达规定的标准学时数，并取得毕（结）业证书，或取得职业资格证书后，连续从事焊工工作达到规定年限可申报更高级别考评，取得经劳动保障行政部门审核认定的中、高等以上职业学校焊工毕业证书及满足规定工作年限可申报相应级别焊工。
3 坚持焊工考核标准 不断提高技能操作考评能力和水平
初级焊接技术以手工电弧焊操作为主，考核焊前劳动保护、材料、工件、设备准备工作以及焊后检查和返修工作；中级增加焊接质量控制、常见材料焊接以及焊接缺陷分析和焊接检验；高级通过特殊材料焊接，将中级焊接质量控制考核升级为焊接接头试验、增加考核典型容器和结构的焊接。技师主要侧重焊接工艺规程制定、新型材料的焊接、特种焊接方法、焊接机构静载强度计算和结构可靠性分析、焊接结构生产、焊接生产和质量管理、焊接生产管理、技术文件编写；高级技师侧重焊接自动控制、施工组织设计、科学试验及研究。按照国家职业标准要求，在对技师、高级技师进行职业技能鉴定时，还需要进行综合评审，考生总结考评员工作和研究成果撰写论文或技术总结并答辩。评审标准：选题科学、先进，具有推广和应用价值；整体结构合理，层次清楚，有逻辑性；文字表述准确、通顺得20分。选题不具有科学先进性，没有推广和应用价值酌情扣5-8分，整体结构逻辑性差，层次不清酌情扣3-6分，文字表述不规范，语句不通顺酌情扣2-6分[3]。内容具有科学性、先进性和推广应用价值，内容充实，论点正确，论据充分有效得40分。创新或不具有科学性和领先水平酌情扣10-15分，不具备推广应用价值低酌情扣5-10分。内容不充实，论据不充分酌情扣5-15分。答辩时思路清晰，表达准确，语言流畅得40分，思路不清晰酌情扣5-15分，表达不准确酌情扣5-15分，语言不流畅酌情扣5-10分。
本文以20#钢管V形坡口对接水平固定手工电焊弧为例结合考评标准按照焊接工艺要求确定如下高级工评定标准。劳保着装及工具准备齐全，参数设置、设备调试正确符合要求得5分，焊接操作，试件固定的空间位置要求水平得10。着装不合格，参数设置及工具每缺一项或不符合标准各扣1分；试件固定的空间位置不合乎要求无分。
焊缝表面无焊瘤、气孔、烧穿、夹渣缺陷、未焊透得15分，有上述任何一项缺陷不得分；焊缝咬边要求深度不大于0.5mm，两侧咬边总长度不超过焊缝有效长度的10%，合格得10分，咬边深度不超过0.5mm，累计长度每5mm扣1分，超过5mm不得分，咬边深度大于0.5mm不得分；背面凹坑深度在20%以内且最大2mm，背面凹坑总长度不超过焊缝有效长度的10%，深度不大于1.2mm得5分，长度每超过10mm扣1分，超过50mm不得分，深度超过1.2mm时不得分；焊缝余高0-4mm得8分，每超标一处扣2分，最多扣8分；宽度差不超过2mm得7分，超标一处扣2分，扣完7分为止；错边不超过10%得5分，大于0.6mm无分。焊缝内部X射线探伤后达到Ⅰ级片得30分，Ⅱ级片得15分，Ⅲ级片不得分。操作全部符合要求，设备工具复位，试件摆放整齐、场地清理干净得5分，一处不符合要求扣1分；操作时间超过40分钟后每超一分钟扣2分。如果焊缝出现裂纹、未熔合，或焊接操作时任意更改焊件位置，或焊缝原始表面破坏，以及操作时间超过60分钟实操成绩按零分计算。
4 遵守考评员职业道德情操
进行职业技能考核前，考评员应该熟知考核等级、项目、内容、要求及评定标准；做好考核场地、设备、工、卡、量具的检查及其考核所用材料的检验；在考评过程中，独立完成考评员负责的任务，不与评分人员相互暗示或沟通；非特殊情况不参与监场，不与考生见面；严格按照评分标准及要求逐项测评打分，认真填写测评记录并签名；鉴定对象有违纪行为，视情节轻重分别给予劝告、警告、终止考核、宣布成绩无效等处理，并将处理结果填写在考场记录上；操作技能考核的检测、评分工作完成后，写出考评报告，并向有关部门提出鉴定意见；协助考务人员做好考务工作；不断努力学习职业技能鉴定知识和技术，提高鉴定水平。研究职业技能鉴定工作中出现的新情况，及时发现问题，向鉴定中心提出改进工作的建议。
5 考评员需执行的工作计划
①严格按照要求进行考评准备。积极参加考评前集中培训，熟悉鉴定考评申报条件、计划，掌握鉴定考评的等级标准和鉴定的项目、内容、方法及评分要求等，做好资格审查等。②提高实际操作水平。技能操作考评最重要的环节，要求考生做到必须首先要求考评员做的更好，必须坚持不断学习和提高考评员技能水平，才能胜任考评工作。③公平公正现场考评。根据考评现场条件，根据考评制度和规程灵活处理现场发生实际问题，确保做到考评过程中严格执行考评标准和技术规范，确保考评质量。④学习、遵守职业道德及职业技能鉴定法律法规。在考评工作中认真履行考评人员的基本职责，严格遵守考评人员守则，做到爱岗、敬业，一心一意地为焊接行业发展服务，为考评对象服务，公平、公正的对待每一次考评工作和每一个参加考评人员，严格遵守职业技能鉴定法律法规，廉洁自律，杜绝，做好职业技能鉴定考评工作。
参考文献：
为改善钢的性能，Q460钢在冶炼时一般会比Q345钢加入更多的一些合金元素，提高了钢的强度，但有可能因此而降低Q460钢的焊接性，GB/T 1591C2008《低合金高强度结构钢》规定的碳当量最高值达到0.46%（热轧、控轧）、0.53%（正火、正火轧制、正火加回火）、0.47%（TMCP、TMCP+回火）。
低合金高强度钢是在碳素钢的基础上加入总质量百分数不超过5%的合金元素，屈服强度超过275MPa，并具有不同用途结构所要求的良好的强度、塑性、韧性、焊接性、成型性、耐蚀性、耐热性、耐低温性、耐磨性或其它特殊性能，通常以板、带、型、管等钢材形式供应，用户不需经过重新热加工、热处理而直接使用的结构钢种可称之为低合金高强度钢。国外这类钢多年来已逐渐形成一个统一名称――高强度低合金钢.
由于低合金高强度钢不但具有较高的强度和良好的综合性能，而且还有较好的经济性，因此，低合金高强度钢在多个行业的应用发展非常迅速，包括建筑、桥梁、铁道、船舶、输送管线、锅炉、压力容器、汽车、机械、核能等领域，并且其应用范围将越来越广。钢材的焊接性在一定程度上限制了Q460高强钢在电力工程中的推广应用，某些工程也只是试验性地采用焊接连接方式，都尽可能地少用或不用焊接，因此，高强钢的焊接性问题引起了电力行业内众多工程技术人员的关注。大家共同关注的问题主要有两方面：1、目前的冶金技术生产的Q460钢材力学性能离散性如何？是否能达到100%的合格？2、目前的Q460钢的强化形式是怎样？是否会降低其焊接性（包括使用焊接性和工艺焊接性）？为了在生产中采用科学正确的焊接工艺，保证焊接接头各项性能指标，最终保证应用Q460钢的工程质量安全，非常有必要开展Q460高强钢的焊接性研究，为Q460钢焊接工艺评定施焊参数的制定提供充足、科学的依据，这是本论文主要的研究背景和初衷。对Q460钢进行系统充分的研究，如果验证此钢材的焊接性良好并适合应用于电力工程，可以推动更多新建或改造的电力工程使用Q460钢，将产生更大的经济效益和社会效益。
因此，本论文不仅能促进我公司掌握更多的Q460高强钢焊接性数据，积累更多高强钢焊接经验，完善焊接工艺规程，并且为公司拓展市场起着积极作用。而且，本论文对我国电力行业的发展有着积极影响，具有较大的学术价值和实际应用意义，正因为工程中有着这样的需求，Q460钢的焊接性研究也将是国内有关单位研究的热门课题之一，信未来会有更多的研究成果产生。
我国国家标准GB/T 13304.2C2008《钢分类》第2部分规定了按主要质量等级和主要性能或按使用特性进行分类的分类方法。GB/T 1591C2008《低合金高强度结构钢》规定的钢材如按照主要特性分类可统一归类为可焊接低合金高强度结构钢，如按照主要质量等级可分为优质低合金钢和特殊质量低合金钢两类。GB/T 1591C2008《低合金高强度结构钢》中各牌号及各质量等级钢按GB/T 13304.2C2008《钢分类》第2部分进行分类，Q460各质量等级均属于特殊质量低合金钢。YB/T 4163C2007《铁塔用热轧角钢》规定了5类适用于铁塔用的热轧角钢强度级别，其中低合金高强度钢包括Q345T、Q420T和Q460T，为Q460牌号的角钢在输变电钢结构上推广应用奠定了基础，并从标准指引上缩短了我国与国外先进国家的差距。
日本电力事业发展较早并且较先进，为满足高电压等级、大容量、大型化输电线路的建设要求，日本较早应用高强度级别的钢材，日本铁塔协会1995年颁布的《输电用钢管铁塔制作基准》对钢材的种类、材质、力学性能. 日本铁塔规范中规定的最高强度的钢材是应用于钢板构件的SM570钢，其屈服强度级别达到460MPa，是可焊性良好的焊接结构用钢；另外，对于钢管、角钢和法兰用钢其最高的屈服强度级别达到440MPa（STKT590、SH590S、SH590P、SFT590）。另外，俄罗斯对铁塔用钢的最高强度级别达到578MPa。日本、欧美等国使用高强钢的工程经验为我国工程标准的发展和高强钢在工程上探索使用、推广应用提供了参考。
