承壓類特種設備焊接作業人員項目的合理選擇

安 棟 劉明旭 王 南

（1.中國特種設備檢測研究院 北京 100029）

（2.四川省特種設備檢驗研究院 成都 610061）

根據《特種設備焊接操作人員考核細則》（以下簡稱細則）的相關規定，從事承壓類特種設備（鍋爐、壓力容器、壓力管道的統稱）的受壓元件、與受壓元件相焊、受壓元件母材表面堆焊以及熔入上述焊縫內的定位焊縫焊接工作的焊接作業人員，應當持有《特種設備作業證》。

承壓類特種設備焊接作業人員在申報取證和現場施工過程中，常常發生考試項目重復或者項目不能覆蓋焊件等現象。造成這種現象的原因，無非是申報的焊接作業人員、考試機構及施工單位焊接管理人員對細則理解不夠透徹。本文根據細則及承壓類設備的相關特點，結合實際中遇到的問題，在保證焊接作業人員合格項目不重復且能覆蓋現場焊件的條件下，對焊接作業人員考試項目進行合理性分析，為施焊單位在焊接作業人員取證和現場焊接作業人員選擇提供參考，從而降低焊接作業人員培訓和管理費用。

1 承壓類特種設備的產品特點

承壓類特種設備是指承受一定壓力的密閉鋼結構件，現場制造和安裝過程中，存在焊接量大、焊接培訓量大、高合金新型鋼種多、焊口質量要求高、施工工期長、管理難度等特點。其鋼材通常分為FeⅠ、FeⅡ、FeⅢ和FeⅣ四類別，結構形式比較簡單，焊接方法主要有焊條電弧焊（SMAW）、鎢極氣體保護焊（GTAW）、熔化極氣體保護焊（GMAW）和埋弧焊（SAW）。

焊接接頭形式主要有對接接頭、管板角接頭及T型接頭。焊接位置主要有1G、2G、5G、5FG和6FG，幾乎包括所有的管狀接頭的焊接位置。

2 實際遇到問題舉例、分析和建議

在現場焊接作業人員的選擇及焊接作業人員取證過程中，常常會出現項目選擇不合理，超項目施焊等現象。現以超臨界鍋爐安裝過程中遇到問題為例，其他承壓類設備可以參考。

例1：某熱電廠2×350MW新建工程鍋爐機組安裝現場，某段屏式過熱器管，材質為12Cr1MoVG，規格為φ60×10.5mm，對接接頭的焊接位置為垂直固定(代號：2G)，采用全GTAW，實芯焊絲，全焊透背面無保護氣體。經現場抽查焊接作業人員證，詢問現場焊接技術人員和焊接作業人員本人，發現現場用來覆蓋該部位的焊接作業人員證項目代號為：GTAW-FeⅢ-6G-5/42-FefS-02/10/12。 根 據細則，持證焊接作業人員不能施工該部件的原因如下：1）該項目代號的焊接作業人員試件壁厚選擇為5mm，施焊焊件焊縫金屬的壁厚小于等于10mm，故壁厚無法覆蓋；2）該焊接作業人員資格證項目為背面有保護氣體（氬氣），現場焊接的部件背部無保護氣體，故焊接工藝因素（代號：10）不能覆蓋。同樣是該安裝現場，高溫過熱器管材質為SA-213T91，規格為φ44.5×12mm，對接接頭的焊接位置為垂直固定，采用GTAW打底+SMAW蓋面，實心焊絲，背面有保護氣體，該部件焊接作業人員持證項目代號為GTAW-FeⅢ-6G-3/273-FefS-02/10/12和SMAW-FeⅢ-6G(K)-27/273-Fef3J，根據細則，該焊接作業人員施焊焊件管徑范圍應大于等于76mm，故管徑無法覆蓋。

針對上述情況，筆者根據細則和結合現場實際，建議如下：1）FeⅡ和FeⅢ類鋼的受熱面焊接作業人員分別取證；2）該GTAW焊接受熱面管的焊接作業人員，應取得試件壁厚大于等于6mm的合格項目；3）該鍋爐組合焊焊接作業人員，試件管徑應選擇25～76mm之間。

例2：某電廠超臨界鍋爐機組安裝現場，高溫過熱器出口集箱管座角接頭材質為SA-335P91（集箱）/SA-213T91（管座），規格為φ610×30mm/φ51×4mm，角接頭采用SMAW，用φ3.2mm規格的焊條進行裝點并打底，用φ4.0mm規格焊條填充并蓋面，焊接位置為水平固定（5FG）、垂直固定仰焊（4FG）、45°固定（6FG），未焊透背部無保護氣體，經現場抽查焊接作業人員證，詢問現場焊接技術人員和焊接作業人員本人，發現現場施工焊接作業人員證件無項目覆蓋該部位。值得注意的是，上述情況在百萬機組安裝現場比較常見，考慮集箱長度造成運輸困難，通常將集箱分成兩段或幾段，現場靠環縫連接，環縫旁邊的管座在現場進行焊接，根據細則，這種位置的焊接作業人員需要持有管板角接頭（代號：FG）項目的資格證。經分析造成例2中“無證”作業主要原因：1）焊接作業人員及施工單位焊接管理人員對細則沒有深入的了解；2）電力考規對角接頭焊接作業沒有單獨要求；3）通常現場按電力考規要求特種設備焊接作業人員不合規。

因此，建議施工單位要求焊接作業人員申報項目代號應為：SMAW-FeⅢ/FeⅢ-6FG-5/42-Fef3J& SMAW-FeⅢ/FeⅢ-6FG(K)-7-Fef3J（例2中焊件結構）或GTAW-FeⅢ/FeⅢ-6FG-3/42-Fefs-02/11/12 & SMAW-FeⅢ/FeⅢ-6FG(K)-8-Fef3J（背部涂抹藥膏的GTAW打底+SMAW蓋面要求焊透的焊件結構），該項目適用于焊接所有焊接位置的角焊縫和管板角接頭，且管徑和焊縫金屬厚度范圍基本滿足鍋爐安裝現場。

值得一提的是，《鍋爐安全技術監察規程》除了要求焊接作業人員進行考試合格外，還要求焊接作業人員必須在考試合格項目的范圍內進行施焊。持證焊接作業人員從事的焊接項目超出考試合格項目，視為超項施焊，這些焊接作業人員在焊這些項目時，屬于“無證”操作行為的嚴重問題。因此從事細則要求的鍋爐焊接作業人員考試必須嚴格按照細則執行，焊接作業人員作業必須在合格項目范圍內作業。

3 合理性建議

根據承壓類設備的產品特點并結合實際中遇到的問題，參考細則的相關要求，對承壓類特種設備焊接作業人員項目選擇和焊接作業人員取證項目進行合理性分析，得出以下結論。

1）除采用背部涂抹藥膏的試件取證外，手工電弧焊焊接作業人員應按FeⅡ、FeⅢ、FeⅣ類鋼號分別取證。

細則明確表示，除FeⅣ類外，手工焊焊接作業人員某類任一鋼號，經焊接操作技能考試合格后，可焊接該類別號較低鋼號。

對于焊接碳鋼、低合金鋼而言，可選擇持有FeⅡ類別鋼號項目的焊接作業人員，根據細則，持有FeⅡ類項目的資格證可以焊類別號較低的鋼號（FeⅠ類），故FeⅠ類別鋼號無須單獨取證。

對于焊接高合金鋼FeⅢ類別鋼號而言，如取得FeⅢ類項目的焊接資格證，考慮到防止FeⅢ類鋼GTAW打底過程中根部被氧化，一般采取背面形成保護氣體（背部充氬最常見）、背部涂抹藥膏、采用藥芯焊絲三種措施。根據細則A4.2.6焊接工藝因素的規定，當某些焊接工藝因素（如：取消背部保護氣體、實芯焊接和藥芯相互替代等）發生變化時焊接作業人員應該重新取證，再結合現場實際FeⅠ類和FeⅡ類鋼焊接過程中，一般采用背部無保護氣體的實心焊絲進行焊接，所以通常情況下取得FeⅢ類別鋼號的焊接作業證無法焊接FeⅠ類和FeⅡ類鋼，故FeⅡ和FeⅢ類別鋼的焊接作業人員應分別取得相應資格證。

值得注意的是，若取得采用背部涂抹藥膏FeⅢ類別鋼的焊接資格證，現場可焊接FeⅠ和FeⅡ類別鋼，但是往往培訓機構和報考的焊接作業人員對細則理解不夠透徹，現場實際幾乎很難找到持有背部涂抹藥膏FeⅢ類項目的資格證。

2）試件位置應盡量選擇6G、6FG。

承壓類特種設備現場焊接位置主要為1G、2G、5G、4FG、5FG、6FG。 根 據 細 則，6G和6FG為45°固定試件，可分別覆蓋管對接和管板角接頭所有位置的焊接作業，因此，如果條件許可且焊接作業人員水平較高，現場選擇焊接作業人員和焊接作業人員取證時，試件位置盡量選擇6G和6FG，這樣幾乎可以覆蓋現場所有位置的焊接作業。

3）從事焊接鍋爐受熱面管和鰭片之間密封的手工焊焊接作業人員，應必須持有GTAW+SMAW組合焊資格證或單獨取得帶襯墊SMAW項目資格證。

根據細則，取得不帶襯墊的試件焊接資格證后，可以覆蓋帶襯墊試件的焊接作業，反之不適用。承壓類特種設備的受壓部件之間的焊縫均要求全焊透的單面焊鋼結構，現場最常見的形式為GTAW打底+SMAW蓋面，GTAW打底就等同于為SMAW做了一個襯墊，所以考試項目中SMAW部分通常處出現一個帶K字符（見例2）。因此，取得該形式的焊接作業人員證可從事帶襯墊SMAW的焊接作業。

與承壓設備受壓元件相焊的焊縫，如鍋爐安裝現場，水冷壁管與鰭片或包墻過熱器管與鰭片之間的密封焊縫，通常這種形式的密封焊接接頭均未焊透，按照細則A4.2.5規定，這種不要求焊透的焊縫均視為帶襯墊，應取得帶襯墊的資格證方可施焊，這種焊接形式在制造現場通常為自動焊，但在安裝現場通常采用SMAW，故這種密封焊需要焊接作業人員的證件有GTAW+SMAW項目或者單獨帶襯墊的SMAW項目。因此，焊接鍋爐密封的手工焊焊接作業人員必須持有組合焊項目資格證或單獨取得帶襯墊的手工電弧焊項目資格證。

4）鍋爐受熱面(采用全GTAW)焊接作業人員應選擇母材壁厚較厚的試件取證為宜；一般情況下，選用壁厚為6mm的試件取證最合適。

組合焊焊接作業人員考試項目盡量選擇用厚度t≥12mm試件，根據細則，試件厚度≥12mm時，可覆蓋所有壁厚焊件的焊接作業。就受熱面而言，這種情況在現場基本不存在，以超臨界鍋爐安裝現場為例，受熱面焊接通常采用全GTAW焊接，現場高壓焊接作業人員持有全GTAW項目的焊接作業人員證，壁厚通常會選用4～9mm，細則規定，當試件壁厚t＜12mm時，可以最大覆蓋2t的焊件焊縫金屬厚度，一般情況下，受熱面管壁厚小于12mm時，現場均采用全GTAW焊接，故為了覆蓋所有壁厚的受熱面管，焊接作業人員試件壁厚通常選取6mm最合適。但是，有些現場要求精細化管理，合同條款要求所有受熱面管焊接作業均采用全GTAW焊接，現場部分受熱面管（如后水冷壁垂簾管等）壁厚通常大于等于12mm，這種情況就要求焊接作業人員的資格項目可覆蓋，所以焊接作業人員為了滿足高要求的現場管理模式，應選擇母材壁厚較厚的試件取證為宜。

5）壓力容器焊接作業人員，應持有SMAW無襯墊、向下立焊項目資格證。

考慮壓力容器制作過程中，經常會出現V型坡口、全焊透和向下立焊的焊接工藝，通常是無襯墊SMAW焊接，持有組合焊資格證件無法覆蓋該項目（詳見3.3解釋），根據細則，持有向下立焊資格證可以免考向上立焊，故應取得無襯墊向下立焊試件的SMAW資格證。

6）鍋爐組合焊焊接作業人員的試件管材的外徑宜選擇25～76mm之間。

手工焊對接焊縫管徑選擇，細則規定，外徑以25mm、76mm、300mm為界，均對最小值有規定，最大值不限，為了適應現場各種規格，焊接前一定要有針對性地選擇考試項目，避免造成不能覆蓋的現象。以超臨界鍋爐安裝現場為例，通常情況下，現場組合焊時選用試件管徑25～76mm最為合適，該管徑適用的焊件管徑范圍≥25mm，幾乎可覆蓋現場所有管徑的組合焊焊件。

7）試件選擇以管材為宜。

對于焊接作業人員本人或施工單位而言，現場焊件會有板—板和管—管的焊接，根據細則，管材考核可以覆蓋板材。但板材對接焊縫試件考試合格后，適用于管材焊件時，管徑應大于等于76mm。所以，焊接作業人員選擇試件應該以管材為宜，可避免項目重疊，節省考核成本。

8）選擇低氫、堿性型焊條取證適宜。

對于鐵素體類鋼，SMAW試件的填充金屬盡量選擇低氫、堿性（Fef3J）焊條；對于奧氏體類鋼，SMAW試件的填充金屬盡量選擇堿性（Fef4J）焊條。根據細則，采用低氫、堿性型焊條取得相應資格證可適用于所有類別鋼焊條的焊接作業。

9）焊接作業人員考核和現場焊接作業人員的選擇應根據實際操作能力和持證合格項目選擇。

對于焊接作業人員考核和現場焊接作業人員的合理選擇，其目的是滿足焊接需要，保證焊口質量。從這個意義上講，焊接作業人員考試項目和焊接作業人員的選擇并不是項目越多越難越好，而是最適合這種結構部件焊接的最好。

4 結束語

對于承壓類特種設備焊接作業人員考核和現場制作過程中焊接作業人員選擇進行了合理性分析，并以超臨界鍋爐機組實際遇到的問題為例，解釋了細則規定的合格項目的正確選擇，方便焊接作業人員合理選擇考試項目，更好的保證施工單位對焊接作業人員項目的要求和選擇，使焊接作業人員合格項目覆蓋范圍最大化，焊接作業人員考試項目最少化，使施工單位管理最優化，從而達到節省資源的目的。

[1] TSG Z6002—2010 特種設備焊接操作人員考核細則[S]．