海洋管道工程焊接工艺评定
Sep 23,2026
海洋管道工程对焊接工艺评定的特殊要求
①焊接评定应依据初步焊接程序规格书（PWPS），使用实际焊接生产中所用类型的设备，并应在进行生产焊接的车间、场地、船舶或密封舱等代表实际工作环境下进行。
②试验接头的数量应足够多，以获得所需要的破坏性试验规定的试样。确定应焊制的试验接头数目时，还应考虑重新做试验的用量。
③用于评定的试验接头尺寸应足够大，以便焊接时处于真实的约束状态。
④焊接评定试验应尽可能在层间温度、预热、热传导、每两道焊层间间隔时间等方面对生产焊接有代表性。对于碳锰钢，评定试验所选母材应代表规定的化学组分的上限值范围；而对于耐蚀合金钢，为其规定化学组分的名义值范围即可。如果生产焊接中定位焊缝熔入最终接头，则焊制试验件时应包括定位焊缝。
⑤包括纵向焊缝的管道或配件的焊接程序评定试验，应注意从纵向焊缝中制取宏观试样与硬度试验试样的要求。对于除1G（PA）和2G（PC）外的其他焊缝位置，建议将用于焊接程序评定的管中一根的纵向焊缝定在6点或12点位置上。
⑥承压管道或部件的角焊缝的评定可用全穿透对接接头进行。
⑦堆焊层的评定应在代表生产中所用母材的尺寸与厚度的试样上进行。用于堆焊层评定的试样，其厚度应与生产中所用母材一致。
⑧因为安装方法或者操作载荷产生累积塑性变形的管道焊缝，需要进行环焊缝焊接程序评定的补充试验。
⑨每条试验焊缝都应接受100％外观检查和无损检验。
⑩除了安装焊接或最终连接焊接外，当先前评定的焊接程序已用于生产，并达到相同或更严格的要求时，可转用于新的生产。
焊接工艺评定规则
一、管道和管道部件纵向及螺旋焊缝评定规则
①对于经验有限的管道和管道部件制造商，按照实际的或者近似的条件进行预评估是必要的。
②焊接应按照规定的PWPS与WPS的细节进行。PWPS应通过无损检验、力学试验与腐蚀试验（如适用）进行评定。
③试验的类型与数量以及采用的方法与接受标准需要遵循相关的规定。
二、立管、膨胀弯及拖管管段环向焊缝评定规则
①对于生产经验有限的制造商，按照实际的或者近似的条件进行预评估是必要的。
②对于立管、膨胀弯及用于拖管的管段的焊接程序评定可用多种焊接方法进行。
③机械化焊接系统经验有限或者该系统将在新的条件下使用，在被认可使用前，需要一份范围更广的预先评定程序或者证明文件。该机械化焊接系统预先评定程序的范围和内容，需要得到业主许可。制造商应证实并提供资料证明该焊接系统是可靠的，并且该工艺可被连续监测和可控制的。
④焊接程序评定所做的破坏性试验的类型与数量以及采用的方法与接受标准需要遵循相关的规定。
三、安装与连接环向焊缝评定规则
①对于生产经验有限的制造商，按照实际的或者近似的条件进行预评估是必要的。
②对管道系统或管道部件的安装与连接的焊接程序的评定可采用多种电弧焊接方法。
③在生产焊接之前，WPS应通过无损检验、力学试验和腐蚀试验（如适用）进行评定。
④为焊接程序评定所做的破坏性试验的类型与数量以及采用的方法与接受标准需要遵循相关的规定。对于1G（PA）和2G（PC）焊缝位置，其力学试验次数应符合购买者或相应标准的要求。
⑤机械化焊接系统经验有限或者该系统将在新的条件下使用时，在被认可使用前，需要一份范围更广的预先评定程序或者证明文件。该机械化焊接系统预先评定程序的范围和内容，需要得到业主许可。制造商应证实并提供资料证明该焊接系统是可靠的，并且该工艺可被连续监测和可控制的。
四、产生局部塑性变形的管道环向焊缝评定规则
①因为安装方法或者操作载荷产生累积塑性变形的管道焊缝，将产生局部高应变。由于母材与焊缝金属屈服强度不同，或两个管端之间在壁厚、直径上的差异，焊缝金属和（或）热影响区可能产生过大的塑性变形。为了避免局部过大的应变集中及其随后发生的应变时效危险，焊接程序应说明焊缝与临近母材尽可能具有相同的力学性能，并且最好显示出焊缝金属对应变硬化和应变时效的反应也与母材相同。 ②应提供塑性变形与校直后的焊缝力学试验文件。文件资料需包括母材的类型与强度、塑性变形的程度、每两次变形循环之间的时间、焊接材料的类别、焊接参数与焊缝的力学性能。应对长时间的铺管作业或不同变形循环之间的高温给予特殊考虑，这两者会导致在随后的管子变形之前发生时效。
③在进行外观检查和无损检验之前，附加材料试验应在包括焊管的焊缝区与环缝焊接区域材料试样上进行，这些试样通过单轴拉伸或压缩逐步产生变形与安装过程中的累积应变相对应。
④用于焊接程序评定的附加破坏性试验的类型与数目，以及采用的方法与接受标准需要遵循相关的规定。
⑤试验接头应足够多，以包括已规定的对破坏性试验数量的全部要求。当确定塑性变形与矫直的试验接头的数量时，应考虑重新试验的裕量。
五、堆焊层评定规则
①堆焊层试验应按GTAW或者脉冲GMAW来进行试件焊接。在任何生产焊接开始之前，WPS应根据无损检测、力学试验以及耐蚀试验进行评定。
②焊接方法评定破坏试验的类型和数量以及采用的方法与接受标准均需要遵循相关的规定。
③除非生产焊接程序允许，否则应进行修补焊接程序评定。修补之后的堆焊层应该加工到最终完工厚度，需要进行独立评定。
六、结构的焊接程序评定规则
作为管道系统一部分的结构部件的焊接程序应该与相关规定一致，所需要求应该适用于结构单元的类型和应力范围。抗拉、硬度以及冲击试验和试验温度的范围总体上应该与本节的规定相一致。
焊接工艺的内容
焊接工艺应该以焊接材料和焊接技术为基础，这些焊接材料和焊接技术应该被证明适用于所考虑的材料类型和制造方式。焊接工艺的内容集中体现在焊接程序的主要参数上。只要焊接程序的主要参数控制在允许范围内，且生产试验按常规进行，评定焊接程序就持续有效。若一个或多个主要变量超出了允许范围，应认为焊接程序不再有效，并应重新进行编制和评定。
对于特殊的焊接系统，可附加其他的主要参数及其允许变化范围。对于特定的制造商而言，如果在工厂或者现场技术以及质量能够得到相同的控制，那么该制造商的焊接程序是可以接受的。
下面工艺参数的改变将需要进行新的焊接工艺程序评定。
（1）材料
①从低强度到高强度等级的改变。
②供货条件的改变（TMCP，Q/T或正火）。
③轧制、锻造或铸造的改变。
④碳当量Pcm超过0.02、合金含量超过0.03以及含碳量超过0.02％时的任何数值的增大。
⑤SMYS超过415MPa的钢材母材在钢厂的任何变化。
（2）直径 从下列一个范围到另一个范围的变化：
①D<100mm；
②100mm≤D≤300mm；
③D>300mm。
（3）壁厚 在（0.75～1.5）t范围内的变化（t为不考虑防腐复合层厚度的名义壁厚）。
（4）坡口形状 对于超出WPS规定的任何坡口尺寸变化。
（5）对口器 从外表面至内表面的变化，反之亦然。
（6）焊接方法 从一种焊接方法更换成为任何另一种焊接方法。
（7）焊丝数量 从单丝系统到多丝系统的改变，反之亦然。
（8）焊接设备
①自动焊接设备的类型和型号的任何改变。
②使用半自动焊接设备（手工焊接辅以设备送丝装置）进行安装焊接（包括水下焊接）时，设备类型与型号的任何改变。
（9）电弧特性 影响过渡形式或熔敷速率的任何改变。
（10）焊接材料 类型、分类、直径、品牌的任何改变以及粉末、热丝、冷丝的增加或省略。
（11）焊丝干伸长度 相对于评定合格的焊丝干伸长度的任何改变。
（12）保护气体 超出规定的混合、成分与名义流动速率的10％的改变。
（13）焊接位置 未获认可的主要位置的改变。
（14）焊接方向 竖直向下变为竖直向上，反之亦然。
（15）焊道数量 从多道焊缝到单道焊缝的变化，反之亦然。
（16）极性 焊接电源极性的任何改变。
（17）热量输入
①SMYS大于或等于415MPa的钢材超过±15％的变化。
②在未特殊规定的情况下，SMYS超过415MPa的材料，热量输入变化不得超过±10％。
（18）时间间隔 根部焊道与第一层填充焊道间的时间间隔：任何拖延均能大大增加冷裂纹危险性。
（19）预热 最低限定温度的任何降低。
（20）层间温度 最高层间温度超过±25％的任何变化。
（21）焊缝冷却 导致冷却时间比规定时间短（安装焊接）的任何冷却方法的改变。
（22）焊后热处理 显著影响力学性能、残余应力水平、防腐的任何改变，均需专门予以考虑。
（23）横向摆动焊道 横向摆动焊道幅度超过规定直径的3倍。
（24）焊工数量 根焊以及填充焊焊工人数的减少。
焊接工艺评定报告
焊接工艺评定是焊接质量管理体系中的重要环节之一。焊接工艺评定以金属材料的焊接性能为基础，并在产品焊接之前完成。各类焊接工艺评定标准，从焊接工艺评定目的出发，为减少焊接工艺评定数量制定了评定规则。当依据评定合格的焊接工艺编制产品的焊接工艺卡时，还要综合考虑图样设计技术要求、服役条件和制造特点才能确定。
焊接工艺评定一般过程是：根据金属材料的焊接性能，按照图样设计技术条件、服役条件和制造工艺拟定焊接工艺规程，施焊试件和制取试样，测定焊接接头是否具有标准规定的技术要求，并提出焊接工艺评定报告对拟定的焊接工艺规程进行评定。焊接工艺评定验证施焊单位拟定焊接工艺的正确性，并评定施焊单位在限定条件下焊成合格接头的能力。焊接工艺评定所用设备、仪表应处于正常工作状态，金属材料、焊接材料应符合相应标准，由本单位操作技能熟练的焊接人员使用本单位焊接设备焊接试件。
焊接工艺评定报告（welding procedure qualification record，WPQR）记载验证性试验结果，是对拟定焊接工艺进行评价的报告。焊接工艺评定试验除拉伸试验、弯曲试验、冲击试验和无损检验等通用项目之外，还包括附加评定试验。附加评定试验是根据作业情况与材料类型等因素确定的需要进行的试验，哪些产品进行哪些附加评定试验按照焊接工艺评定规则来执行。例如，管道和管道部件纵向及螺旋焊缝评定需要进行金相宏观试验和硬度试验，并且根据具体情况还有可能需要进行腐蚀试验、金相微观试验和裂纹韧性试验，产生局部塑性变形的管道环向焊缝评定需要进行应变时效试验，堆焊层评定需要进行化学分析等。
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