20G 焊接工艺评定完整方案（依据 NB/T47014-2023 承压设备焊评）
1. 母材 20G 定义
20G 为锅炉专用碳素钢板，旧锅炉 /压力容器主流板材，NB/T 47014组别：P1-1（碳素钢），抗拉强度≥400MPa，屈服≥245MPa，低温工况需做冲击试验。
适用：锅炉汽包、集箱、筒体、压力容器筒体、换热管板。
2. 执行标准
承压锅炉 / 压力容器：NB/T47014-2023（替代旧 JB4708）
探伤：JB/T 4730
力学试验：GB/T 228、GB/T230、GB/T 2653、GB/T 229
3.常用焊接方法（均需单独焊评）
GTAW (TIG)氩弧焊：小管打底、薄壁板全氩
SMAW手工电弧焊：筒体填充盖面、现场安装
GTAW+SMAW 组合：锅炉厚壁管 /筒体Zui常用
SAW埋弧焊：筒体长纵环缝批量生产
GMAW/FCAW气保焊：预制构件
表格
焊接方法 焊材型号 备注
TIG 打底 H08Mn2SiA（ER50-6）背面充氩保护防氧化
手工电弧焊E4315(J427)、E5015(J507) 低氢碱性，压力容器强制烘干 350~400℃/1h，保温100℃待用
埋弧焊 焊丝 H08A/H08MnA + 焊剂HJ431 焊剂 250℃烘干 2h
CO₂气保焊 ER50-6 实芯焊丝，80%Ar+20% CO₂混合气 禁用纯 CO₂厚壁承压件
1. 坡口与装配
δ≤16mm：V 型坡口，坡口角度60~65°，钝边 1~2mm，间隙 2~3mm
δ≥16mm：双 V/X型坡口，减少填充量、控制变形
焊前清理：坡口两侧 20mm内除锈、油、水、漆，露出金属光泽
2. 预热、层间、后热（防冷裂纹，20G核心控制点）
预热
板厚 δ≥20mm或环境温度＜0℃：预热100~150℃
δ≥30mm 厚壁筒体 / 管道：预热150~200℃
测温范围：焊缝两侧≥3倍板宽区域
层间温度：≤250℃，多层多道间断施焊需降温
消氢后热
壁厚≥25mm、低氢焊条焊接：焊后立即200~250℃保温 30~60min，缓冷
焊后热处理 PWHT（消应力）
适用：δ≥32mm筒体、厚壁集箱、高压部件
工艺：升温≤120℃/h，恒温600~650℃，恒温时间按板厚 2.5min/mm，降温≤120℃/h，300℃空冷
3. 典型焊接参数（GTAW+SMAW组合）
TIG 打底（φ2.4 焊丝）：电流90~130A，氩气正面 8~12L/min、背面 6~10L/min
SMAW 填充 / 盖面（φ3.2 焊条）：电流110~140A；φ4.0：160~200A
极性：直流反接（DCRP）
步骤 1：编制pWPS（预焊接工艺规程）
包含：母材20G、厚度范围、焊接方法、坡口、焊材、预热 / PWHT、电流电压、焊接位置、层间温度、保护参数。
步骤 2：焊接评定试板
试板母材必须同炉批号20G，带材质质保书
持证焊工按 pWPS全程施焊，专人记录实际参数
试板尺寸：对接板≥300×120mm；管道试件长度≥300mm
焊后自然冷却至室温，不得强制水冷
步骤3：试件检验（依次执行，不合格终止评定）
（1）外观检查
焊缝成形均匀，无裂纹、气孔、夹渣、未焊透、深度＞0.5mm 咬边，余高0~3mm。
（2）无损检测 NDT（RT 射线 / UT超声）
按 JB/T4730Ⅱ级合格，无裂纹、未熔合、条状夹渣等超标缺陷；合格后方可切取力学试样。
（3）力学性能试验（NB/T47014强制项目）
拉伸试验：2 根横向拉伸试样
合格：抗拉强度≥20G 标准下限400MPa，断裂不在焊缝 / 熔合线时Zui低值≥母材 95%
弯曲试验：面弯 2 件 + 背弯 2件
弯轴直径 D=3δ，弯曲 180°，拉伸面无＞3mm裂纹为合格
夏比 V型冲击试验（两种情况必须做）
设计温度≤0℃低温容器 /锅炉；
板厚＞16mm 承压元件；
取样：焊缝、熔合线、热影响区各 3件，常温冲击功≥34J / 件。
步骤 4：出具 PQR焊接工艺评定报告
所有检验全部合格，焊接工程师审批 PQR；依据PQR 编制正式 WPS 用于生产。
以试板厚度 T 为基准：
T≤6mm：焊件适用下限 0.75T，上限2T
6＜T≤16mm：适用下限 0.75T，上限2T
T＞16mm：适用下限≥12mm，上限不限（仅热处理不变前提下）
例：20mm 厚 20G 试板焊评，可覆盖 12~无限厚同工艺 20G 焊接。
出现以下任一情况必须重做PQR：
更换焊接方法（纯 TIG→TIG +手工焊）
焊材型号变更（J427 换J507、实芯焊丝换药芯）
预热温度降低 50℃以上、取消 PWHT或热处理温度区间大幅变化
坡口形式、焊接位置改变（平焊改立焊）
热输入超出原评定 ±25%范围
冷裂纹：厚板不预热、焊条未烘干、背面无氩保护；对策：低氢焊条350℃烘干，严格预热，小管背面充氩。
根部未焊透：TIG打底电流过小、坡口间隙不足；加大打底电流，控制间隙 2~3mm。
冲击不合格：热输入过大晶粒粗大、冷却过快；控制层间温度，多层多道窄道焊，必要焊后热处理细化组织。
评定失效：仅做外观不做RT、冲击漏做、焊材无质保书、焊工无证施焊，报告不予认可。
八、简易示例：δ16mm 20G 筒体GTAW+SMAW 焊评要点
母材：20G δ16，P1-1
焊接方法：GTAW 打底 + SMAW填充盖面
焊材：H08Mn2SiA (TIG)、E4315(J427)
坡口：V 型 60°，钝边 2mm，间隙2.5mm
预热：120℃，层间≤250℃，无需PWHT
检测：外观→RTⅡ 级→拉伸 2 根→面 / 背弯各2 件→常温冲击 9 件（焊缝 / 熔合 / HAZ 各 3）
覆盖厚度：12~32mm 同工艺 20G对接焊缝
供热管道焊接工艺评定完整指南
核心评定标准：NB/T47014-2023《承压设备焊接工艺评定》（2024-06-28实施，替代旧版），供热压力管道属承压特种设备，焊评必须执行此标准
施工验收配套
GB50236《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》
CJJ28《城镇供热管网工程施工及验收规范》
GB/T31032《钢质管道焊接及验收》
法规强制要求：《压力管道安全技术监察规程》规定：未完成合格 PQR、无对应WPS，严禁管道施焊。
验证拟定焊接工艺能否获得满足强度、韧性、致密性的焊接接头；
确定工艺覆盖范围（管径、壁厚、材质、焊接位置、焊接方法）；
出具 PQR 评定报告，编制正式 WPS指导现场焊工施工；
特种设备监检、管网竣工验收必备技术文件。
1）碳素钢管（低温热水、低压蒸汽DN50~DN1400）
材质：20#、20G、Q235B、L245
焊接组合：GTAW (TIG) 打底 + SMAW手工电弧填充盖面（热力管道主流工艺）
焊材：TIG 焊丝 ER50-6；焊条J422/J427（承压管道必须低氢 J427）
预热：壁厚≥6mm 预热80~100℃；壁厚≥12mm 预热 100~150℃，防冷裂纹
2）耐热低合金钢管（高温蒸汽150~350℃主管）
材质：15CrMoG、12Cr1MoVG
焊材：TIG ER55-B2；焊条R307、R317 低氢耐热焊条
预热：统一150~200℃；层间温度≤300℃；焊后后热 200~250℃保温 30min；壁厚＞6mm 焊后热处理680~720℃回火消应力
3）不锈钢补偿器 /小管（304、316L）
焊材：ER308L、ER316L；A102/A022焊条
关键：管内充氩保护，防止内壁氧化；不预热，严控热输入
步骤 1：编制预焊接工艺规程pWPS
提前明确全部评定要素（任一要素变更需重新评定）：
母材：牌号、标准、评定试件壁厚 /外径
焊接方法：GTAW、SMAW、GMAW、埋弧焊SAW
接头形式：管状对接 V型坡口、坡口角度、间隙、钝边、是否清根
焊接位置：
1G：管道水平滚动焊（工厂预制）
5G：水平固定全位置（现场安装，覆盖范围Zui大，热力管道必做）
6G：45°倾斜固定（特殊复杂管段）
填充材料：焊丝 /焊条牌号、直径、烘干温度
电参数：电流类型、电流、电压、焊接速度、热输入
保护气体：氩气流量（管内充氩、喷嘴流量）
热处理：预热、层间、后热、焊后回火参数
焊接层数、道数、单面 /双面焊
步骤 2：制备管状评定试件
试件规格：与工程实际同材质、同壁厚、同外径；长度≥300mm两段对接；
坡口加工：机械切割，打磨去除氧化皮；坡口两侧各≥100mm除油除锈；
标识：试件编号、材质、壁厚、焊接位置、焊工代号；
装配间隙、错边量严格按 pWPS执行。
步骤 3：持证焊工施焊试件
由持对应项目特种设备焊工证人员焊接；
全程记录实时参数：每道电流、电压、层间温度、预热温度、气体流量；
环境控制：露天施焊风速超标需防风，湿度＞90%禁止低氢型焊条焊接。
步骤4：试件检验（先无损、后破坏性试验）
（1）外观检查（全部焊缝）
无裂纹、未熔合、气孔、夹渣；咬边深度≤0.5mm，长度单条≤100mm、总长焊缝10%；余高 0~3mm。
（2）无损检测NDT（必须合格才能取样做力学试验）
热力承压管道优先：RT 射线探伤，合格等级 Ⅱ级；厚壁管可用 UT 超声；
合金钢、不锈钢增加 MT 磁粉 / PT渗透，排查表面微裂纹；
缺陷超标则评定作废，调整工艺重焊试件。
（3）破坏性力学试验（管状试件取样要求NB/T47014）
表格
试验项目 取样数量 合格判定
拉伸试验 2 件抗拉强度≥母材标准下限，无断裂在焊缝缺陷区
弯曲试验（面弯 + 背弯各 2 件，薄壁可侧弯 4件） 4 件 弯芯直径 4 倍壁厚，弯曲 180°，拉伸面无＞3mm 裂纹
冲击试验 3 件（低温蒸汽、合金钢必做）冲击功满足设计温度韧性指标
宏观金相 1 组熔合良好，无未焊透、内部裂纹、密集气孔
硬度试验（合金钢） 焊缝 / 热影响区HV≤225，避免淬硬脆化
步骤 5：出具焊接工艺评定报告PQR
所有试验项目全部合格后方可编制PQR，内容包含：
试件信息、pWPS 原始参数、焊工信息、外观 /无损检测报告、力学试验原始数据、金相照片、热处理记录、工艺覆盖范围、焊接责任工程师审批签字。
步骤 6：编制正式 WPS焊接工艺规程
依据合格 PQR生成现场作业指导书，下发焊工、质检员、监理；
现场所有管道焊接必须严格对应有效 PQR覆盖区间。
母材变更：钢号组别改变（20#→15CrMoG必须重评）；母材厚度超出评定覆盖上下限；
焊接方法变更：TIG打底改纯手工焊、增加埋弧焊均需单独评定；
焊接位置降级不覆盖：只做 1G 滚动焊，不能用于现场5G 全位置；先做 5G 可覆盖 1G；
焊材组别变更：J427 换R307、普通氩丝换不锈钢焊丝，重评；
热处理取消 /参数大幅调整：合金钢取消焊后回火必须重做评定；
坡口、单面 /双面焊、背面充氩保护方式改变；
热输入超出评定 ±25%区间。
六、热力管道典型 pWPS 参数示例（20# 钢管Φ219×8 5G 全位置）
母材：20# 无缝钢管，壁厚8mm
焊接方法：GTAW 打底（2 层）+SMAW填充盖面（4 层）
坡口：V 型 60°，钝边 1.5mm，装配间隙2~3mm
TIG 打底：ER50-6 Φ2.4，直流正接，电流90~110A，氩气喷嘴 12L/min，管内充氩 6L/min
SMAW 填充：J427 Φ3.2，电流110~130A；盖面 Φ4.0 140~160A
预热：100℃，层间温度100~250℃
焊接位置：5G水平固定，覆盖所有现场架空、直埋管道对接
弯曲试样开裂：热输入过大、冷却过快、焊材未烘干、坡口清理不干净；
RT 出现未焊透：TIG打底电流偏小、间隙不足、运枪速度过快；
合金钢出现冷裂纹：预热不足、低氢焊条受潮、层间温度过低；
不锈钢内壁氧化：管内氩气流量不足、封堵不到位。
预焊接工艺规程 pWPS
焊接工艺评定报告PQR（含全部检测原始报告）
试件外观、RT 底片 / UT报告、金相试样照片
焊工资格证复印件
热处理温度记录曲线（合金钢）
正式焊接工艺规程 WPS
20g焊接工艺评定 , 供热管道焊接工艺评定
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