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摘要 ：焊接工艺规程已经出台国家标准，但标准焊接工艺 规程由于企业生产实际及技术指标的差异，尚未形成统一的约 束文件。对此，梳理了国内外关于标准焊接工艺规程的研究，指 出压力容器制造中标准焊接工艺规程的应用，并对文件修正及 添删提出建议。参照成熟的压力容器标准焊接工艺规程， 指出了 压力容器制造方案及生产标准，探究了标准焊接工艺规程的推 荐做法，目的是降低企业成本、提升生产效率，同时促进压力容 器制造质量的提升， 为机械制造领域标准化发展提供保障， 同时也为制定国家级标准焊接工艺规程提供参考。
关键词 ：标准焊接工艺规程,压力容器,工艺流程
焊接工艺规程以焊接工艺评定为编制标准，是焊接工艺普 遍沿用的技术标准。相对比焊接工艺规程， 标准焊接工艺规程仍 然沿用焊接工艺评价指标，但细节方面相较焊机工艺更加严格。 标准焊接工艺规程与焊接工艺规程使用范围更广，并且对工艺 参数及制备流程的要求更高。标准焊接工艺规程是焊接工作者 参考的焊接范本， 可确保焊接符合质量要求及技术指标。标准焊 接工艺规程具有执行难度低、解释直白的特点， 并且数量越少越 利于方案的执行。从我国压力容器制备层面分析， 大多数企业未 将标准焊接工艺规程作为制备参量，意味着工艺标准化发展存 在一定滞后性。
1 国内外标准焊接工艺规程发展状况
1.1 美国标准焊接工艺规程发展现状
美国焊接标准工艺规程最早由美国焊接学会提出。该规程 最初提出的目的是控制焊接工艺生产流程，提升构件生产质量， 但考虑到经费问题，将原本单独的焊接实验藤架到生产实际中， 此后标准焊接工艺规程成为焊接工艺评定报告编制的指标，并 逐步形成了焊接工艺评定数据库。在此后的发展中， 标准焊接工艺规程与焊接工艺评定相互促进，可通过调取数据库参数的方式，结合焊接经验对标准焊接工艺规程进行优化。
标准焊接工艺规程可依照标准焊接工艺规程对产品进行焊 接处理，无需经过焊接工艺评定进行评价，省去了中间环节。截 至目前， 美国焊接学会先后发布标准焊接工艺规程七十四个， 不 同类型标准焊接工艺规程具有通用部分及专用部分，凸显了核 心元素的串联及不同类型构件生产标准的差异。
国际标准化组织及欧盟标准焊接工艺规程发展现状。欧盟焊接工艺规程种类繁多，并且对不同类构件做出了不 同标准。根据国际标准化组织颁布的焊接工艺规程和焊接工艺 评定通则，具体可分为工艺评定试验类型、焊接材料评估类型、 焊接经验类型、焊接工艺规程类型、预生产焊接参数评价类型。 相对承压设备而言，采用通用工艺评定的方式。其中，标准焊接 工艺规程执行 ISO 15612 标准，该规程由术语和生产限制构成， 包括制备文件及参数评价。目前， 欧盟及国际标准化组织虽然推 出了大量的工艺规程， 但尚未形成具体的标准焊接工艺规程。
1.2 中国标准焊接工艺规程发展现状
我国标准焊接工艺规程标准参照了国际标准化组织 15612 号文件，但国内生产企业并未沿用此规程。目前，我国尚未明确 指出标准焊接工艺规程。在研究中发现， 我国承压设备焊接工艺 评定指标和美国2014 年颁布的焊接标准类似。对此，根据承压 设备焊接工艺内容与焊接工艺设备失效及损伤类型，在信息技 术的辅助下， 对承压设备参数进行客观评估， 从而制定出适用于 我国的承压设备通用标准焊接工艺规程十分必要。
2 压力容器制造中标准焊接工艺规程的应用
2.1 企业标准焊接工艺编制方案
根据我国特征设备焊接需求，国内年均生产总量领先于国 际水平， 意味着我国继续建立适配国情的标准焊接工艺规程。在信息技术的持续发展下，我国压力容器标准技术委员会将对市面现存生产参数进行整合， 并将其汇总在统一的数据库中， 从而 制定出压力容器标准焊接工艺规程。目前， 国内压力容器制造企 业可从按照 GB 50661标准，结合焊接容器评定编制企业内部可 复用的标准焊接工艺规程。
参照合格的焊接工艺评定报告可编制出标准焊接工艺指导 书，同时也可拟定多个焊接工艺评定报告单。在压力容器生产 中，基于监造的方式提升构件生产质量。根据我国压力容器制造 企业焊接工艺评定内容， 钢板最小厚度控制在三毫米， 参照现有 的焊接工艺评定，在外界因素、补加因素及次要因素的影响下， 可整合焊接工艺评定， 从而编制出标准焊接工艺规程， 可覆盖材 料厚度取值范围， 将其界定在三毫米至三十八毫米之间， 最大限 度解决重复性劳动的问题。
2.2 压力容器制造中标准焊接工艺规程编制方法
根据压力容器制造趋势，制定焊接工艺评定规则从而减少 焊接工艺评定数量。在此基础上，依照材料焊接性能、参数需求 及工艺特征， 得出焊接工艺评定内在关联， 对各类影响要素进行 综合分析， 找出不同关联点对应的替代关系， 同时分析覆盖关系 及省略关系，据此编制焊接工艺评定。常规条件下，焊接工艺评 定可在定量条件下覆盖关联要素，并且根据一类或者二类压力 容器制造企业生产实际， 仅需要完成十个焊接工艺评定即可。通 过认真编制十个焊接工艺评定报告，可满足大多数压力容器生 产需求， 可在一定程度上节省用料， 并且减少加工及试验过程中 投入的资金，有助减少测验阶段工作量，可提升工作效率。制定 焊接工艺评定报告时，大多数企业会选择技术良好的焊接工艺， 目的是在少量测试次数下完成标准认定。在压力容器实际生产 中，很可能出现质量层次不齐的问题， 操作者需不定期对车间情 况进行巡检与监督。优秀的操作者可在压力容器焊接工艺评定 报告中找出人为误差因素，不会将其与焊接工艺评定报告融为 一体。负责焊接工艺评定报告编制的人员需分辨出压力容器质 量缺陷的成因，并分析制定是人为误差导致还是加工技术问题 导致， 根据问题类型得出针对性解决方案， 以此提升压力容器焊 接质量， 提升压力容器制备效率。
2.3 焊接工艺评定报告样本测估
以NB/T 47014 规定为基础，结合压力容器焊接需求，对接 焊缝p-WPS 时，利用对接焊缝样本，对其焊接工艺合理性进行 评价，得出适用于实际焊接需求的对接焊缝与角焊缝。通过对板状对接焊缝样本焊接工艺的测评， 得到管装焊件的对接焊缝。按照规定需进行冲击试验，试验过程中需增加额外因素，从多 个角度判断焊接工艺的合理性。冲击试验过程中，焊接工艺评 定报告可作为无冲击试验产品生产标准。其中需要注意的是， ASME BPVC. IX-2017 中指出的焊接位置的补加因素在 2019 条 例中已经被删除，如今沿用的 NV/T 47014 版本条例会随时跟 进。与此同时， 当在转变温度条件下进行焊接热处理时， 试件的 保温时间是焊件制造过程中累计的保温时间的百分之八十。根 据现行标准，焊接板厚度需控制在十二毫米以内，并且保温时 间控制在两个半小时左右。当板厚达到三十八毫米时，需保证 保温时间在六小时以上，目的是满足项目的三次循环需求，分 别是返修、热处理及节点返修、加工现场点位返修。此外，对压 力容器进行焊接工艺评定时，应将生产中最大直径焊条纳入其 中。考虑到部分封头需正火处理的问题，需单独增加一副试板， 目的是进行正火处理。
结合上文工艺评定组合可保证焊接工艺评定覆盖热处理及 冲击等角度，满足压力容器制备需求。准备焊接工艺评定报告 时，可依照《承压设备焊接工程师培训教程》，避免多做或者漏 做焊接工艺评定报告。需要注意的是， 部分企业在利用碳钢制备 压力容器时，未做冲击试验或者仅在常温条件下进行冲击试验， 无法满足项目生产需求。为了解决这一问题， 需对碳钢编制焊接 工艺评定报告，并进行针对性的硬度试验，同时在温度区间为 二十九摄氏度到四十六摄氏度之间进行低温冲击试验。
3 压力容器标准焊接工艺规程制定流程
焊接工艺规程是约定焊接工艺合理性及科学性的重要指标。 焊接工艺评定报告是具体的加工参数，通过分析阐述的方式可 反推焊接工艺规程。首先，需建立焊接工艺评定数据，将其作为 标准焊接工艺规程制定的核心。其次，精细到特定型号的材料， 将其作为标准焊接工艺规程制定的参量，将数据库参数及经验 作为依据，制定相对严格的焊接工艺，并验证焊接工艺是否有 效。最后， 采用试验的方式测定焊接工艺规程是否合规。
3.1 焊接工艺评定报告原始数据收集
压力容器制造中标准焊接工艺规程需借助焊接工艺评定报 告的原始数据， 通过收集多份数据的方式获取工艺评级标准， 报 告分数由企业生产实际决定。收集资料后， 对所得资料进行整理 与归纳， 获取相关焊接工艺参数及技术标准， 初步形成压力容器焊接工艺评定数据集合， 将其录入到数据库中， 为后续标准制定提供保障。
3.2 焊接工艺评定报告参数优化及改良
获得焊接工艺参数后，需分析压力容器焊接过程中焊接接 头力学性能，如预测、层间温度、电流点烟、保护气体、焊接处 规格等。将此类力学性能参数作为评价焊接工艺的指标， 分析各 类因素对产品质量的影响程度，通过划分权重的方式为各类影 响因素赋予权值， 并对影响因素进行排序， 依照相关性数据对数 据进行深入分析， 最终得到合理的焊接参数取值范围， 为后续测 验提供参考。
3.3 焊接参数验证
得到焊接参数取值区间后，确定工艺参数具体数值。结合压 力容器焊接实际及单位焊接经验， 制定严格的焊接工艺参数， 并 将其作为焊接的影响标准。随后，组织专人进行焊接试验，和约 定取值范围进行比对分析， 确定最终的工艺生产流程。
3.4 焊材分类
压力容器焊接材料种类较多并且性能存在一定差别。国内 关于压力容器焊接牌号的划分数量较多，制定焊接工艺过程中 需认识到焊材分类的重要性。从焊材牌号角度分析， 可按照钢号 进行分类，具有直观且分类简单的特点。在市场经济持续发展 下， 国内焊材牌号方式逐渐被企业特色牌号模式替代， 焊材统一 牌号不再是国家标准， 因此失去了参考价值。当将焊材牌号作为 焊接工艺评定参量时， 存在一定的局限性， 因此在对压力容器标 准焊接工艺规程进行制定时不能按照牌号区分。可采用如下方 式 ：首先， 按照焊材类型进行编号。不分钢号焊材用字母F代替， 用于焊接工艺评定的钢质焊缝金属化学成分分类法用字母A 代 替，共分为十二个类型。
4 标准焊接工艺在压力容器制造的应用案例
4.1 母材分类及配组
对接焊缝和角焊缝焊接工艺评定中母材分类与配组是核心 内容之一， 而母材分类与配组和焊接预测、焊接后热处理等有着 紧密联系。对此， 依托焊接性能对压力容器母件进行分类。
首先，强度钢分类需从低碳钢到低合金高强度钢的顺序入 手，强度级别临界值控制在五百九十兆帕， 同时将调质钢和热轧 钢、正火加回火钢放在一起。其二类为待定材料类别。第三类划 分为Mo 强度钢和含铝钢，并且将含钼量大于 0.3% 的钢材同样划分为第三类。第四类为铬含量大于2% 的钢材料。第六类至第 十类分别为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、含镍 超过 3% 的不锈钢、奥氏体与铁素体双相不锈钢。
4.2 焊材分类
压力容器焊接材料种类较多并且性能存在一定差别。国内 关于压力容器焊接牌号的划分数量较多，制定焊接工艺过程中 需认识到焊材分类的重要性。从焊材牌号角度分析， 可按照钢号 进行分类，具有直观且分类简单的特点。在市场经济持续发展 下， 国内焊材牌号方式逐渐被企业特色牌号模式替代， 焊材统一 牌号不再是国家标准， 因此失去了参考价值。当将焊材牌号作为 焊接工艺评定参量时， 存在一定的局限性， 因此在对压力容器标 准焊接工艺规程进行制定时不能按照牌号区分。可采用如下方 式 ：首先， 按照焊材类型进行编号。不分钢号焊材用字母F代替， 用于焊接工艺评定的钢质焊缝金属化学成分分类法用字母A 代 替，共分为十二个类型。
4.3 压力容器标准焊接工艺规程制定案例
某企业接到订单，合同中涉及八十台设备，壳体直径取值区 间在 0.3m ~ 1.5m 之间， 厚度为 0.006m ~ 0.008m， 长度取值区 间为 0.4m ~ 3m。生产材料为 Q345R 钢，要求压力控制在一点 六兆帕之间， 同时设备无需满足冲击强度及热处理参数需求。
适用于焊条电弧焊，母材排海为 Q345R，厚度取值区间为 0.006m ~ 0.008m。焊材型号为 E5015. 不进行焊接后热处理， 接头冲击试验温度控制在零下二十摄氏度。将预热温度控制在 十五摄氏度以上， 同时层间温度控制在三百五十摄氏度以下， 采 用合格的特种设备焊接， 由专业焊接人员作业。
5 结语
标准焊接工艺规程在压力容器制造中的应用需参照压力容 器焊接工艺参数需求， 对重复工艺进行评定， 实现资源的整合及 优化，简化生产流程的同时节省制造支出。与此同时，需结合团 体标准及工艺范本， 调用焊接参数数据库参数， 结合相关科技项 目实践经验， 制定科学且可行的标准焊接工艺规程， 为压力容器 制备提供参考， 同时制定标准焊接工艺规程国标提供借鉴， 推动 我国压力容器制造的标准化发展。
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