中美焊接工艺评定标准中母材评定规则的比较靳茂明( 江苏省特种设备安全监督检验研究院, 210003, 南京) 摘要: 经过对焊接工艺评定在概念和逻辑上的理论分析, 认识评定标准的本质规律, 在理论层上完善ASME评定标准的结构体系, 并对国内评定标准中的一些认识提出不同的观点。
本文在逻辑理论的基础上, 对中美焊接工艺评定中母材评定问题进行一些分析和比较, 认为基础标准体系的差异对焊接工艺评定标准有着重要影响。
关键词: 焊接工艺评定; 母材组合形式; 概念; 逻辑; 分类; 正逻辑定义; 负逻辑定义1. 母材组合形式的分类和母材评定规则定义方法1.1定义:( 1) 对焊: 同一牌号母材之间的焊接称为”对焊”。
( 2) 组焊: 不同牌号母材之间的焊接称为”组焊”。
注: 即一般说的异种接头。
( 3) 同类组焊: 同一类别中不同母材之间的焊接称为”同类组焊”。
( 4) 跨类组焊: 不同类别母材之间的焊接称为”跨类组焊”( 或异类焊接) 。
.( 5) 同组组焊: 同一组别中不同的两种母材之间的焊接。
( 6) 跨组组焊: 同一类别中不同组别的两种母材之间的焊接以上6种分类是评定标准中实际存在的母材组合形式的基本逻辑分类, 对评定规则的语言描述的准确性有着重要意义。
母材的分类体系并不能直接用于母材评定规则, 母材的组合形式的分类才是评定规则需要的工艺评定因素, 见表1和表2。
母材以类别为基本要素的分类体系表1母材以组别为基本要素的分类体系表21.2 标准中母材组合类型的数量假设标准中全部铁基材料的分类和分组情况如表3。
( 1) 只考虑类别时, 母材组合类型的数量( 即包含不同”类别符号”的概念数量) , 见表4。
其中”同类对焊”类型数量=”同类组焊”类型数量=12”跨类组焊”类型数量= C(12,2) = 12!/[(12-2)!*2!] = 12*11/2 = 66只考虑类别时, 母材组合的类型数量=”同类对焊”+”同类组焊”+”跨类组焊”= 12+12+66 = 90 ( 2) 考虑组别后, 母材组合的类型数量, 见表5。
其中”同组对焊”类型数量=”同组组焊”类型数量= 21; ”跨组组焊”类型数量= 每个类别中跨组数量之和= 13( ”跨组组焊”类型的数量: Fe-1内为6; Fe-3内为3; Fe-4内为1; Fe-5A内为0; Fe-5B内为1; Fe-5C内为0; Fe-6 内为0; Fe-7内为1; Fe-8内为1; Fe-9B内为0; Fe-10I内为0; Fe-10H 内为0)不同组别的”组焊”数量类型 = C(21,2) = 21!/[(21-2)!*2!] = 210210种类型中”跨类组焊( 异组异类组焊) ”类型数量 = 210 – 13 = 197考虑组别后, 母材组合的类型数量=”同组对焊”+”同组组焊”+”跨组组焊”+”跨类组焊”=21+21+13+197=252母材类别和组别数量( 仅作为示例) 表3只考虑类别时, 母材组合的类型数量表4 考虑组别后, 母材组合的类型数量表5则: 母材组合类型的数量 =2n+ C(n,2)( 2) 假设L1类别中包含m1种组别, L2类别中包含m2种组别; 。
Ln类别中包含m(n)种组别;则: 母材组合类型的数量 = 2[m1+m2+…+m(n)] + C([m1+m2+…+m(n)],2)其中: ”跨组组焊”类型数量 = C(m1,2)+C(m2,2)+…+C(m(n),2), 令C(1,2)=0;”跨类组焊( 异组异类组焊) ”类型数量 = C([m1+m2+…+m(n)],2) -”跨组组焊”类型数量1.3 母材组合类型相互验证的逻辑形式数量( 1) 只考虑类别时全部的组合类型数量为90种, 因此理论上存在的验证逻辑形式的数量为: 90×90= 8100个逻辑形式, 去除自身类型必然验证自身类型, 还剩下8100 – 90=8010个逻辑形式。
( 2) 考虑组别后全部的组合类型数量为252种, 因此理论上存在的验证逻辑形式的数量为: 252×252= 63504个逻辑形式, 去除自身类型必然验证自身类型, 还剩下63504 –252=63252个逻辑形式。
理论上的逻辑形式数量是巨大的, 可能超过你的想象。
虽然实际允许验证的仅仅是少数类型, 但在理论上应有充分的认识。
评定规则只需规定那些能够验证的逻辑形式, 但如果对概念类型不能正确分类, 语言描述将不能准确表示概念, 甚至存在逻辑上的遗漏。
( 3) 以上只是一个”母材组合类型”验证另一个”母材组合类型”的情况, 是一般形式。
另外, 母材验证的逻辑形式还有另两种特殊形式:一种是: 两个”对焊”验证这两种母材的”组焊”; 另一种是: 一个”组焊”验证这两种母材的各自”对焊”。
这是具体的两个母材牌号之间的特殊验证形式, 这两种特殊逻辑形式类型数量是一样的, 其数量为:”同组组焊”数量 +”跨组组焊”数量 +”跨类组焊( 异组异类组焊) ”数量= 21+13+197= 231个逻辑形式。
在ASME标准中, 这种特殊母材评定形式的评定结果与这两种母材形成的”组焊”类型和产品是否有冲击要求有关。
另外, 由于该特殊的验证形式在逻辑上有可能包含于一般形式, 因此这两种特殊类型的评定规则有可能包含于一般评定规则。
1.4母材评定规则的语言描述形式假设有任意不同的母材A、 B、 C、 D, 在满足一定条件下可能推理出:( 1) A-A合格→ B-B合格或 A-B合格或 B-C合格( 2) A-B合格→ ( A-A合格和 B-B合格) 或 C-C合格或A-C合格或 C-D合格( 3) ( A-A合格且 B-B合格) → A-B合格以上形式是标准中实际存在的评定类型, 可归纳为:形式1: 一个”对焊”如何验证另一个”对焊”或”组焊”( 该”组焊”包括”同组组焊”、”跨组组焊”、”跨类组焊”) ;形式2: 一个”组焊”如何验证相同材料的两个”对焊”或另一个”对焊”或”组焊”( 该”组焊”包括”同组组焊”、”跨组组焊”、”跨类组焊”) ;形式3: 两个”对焊”如何验证一个”组焊”( 该”组焊”包括”同组组焊”、”跨组组焊”、”跨类组焊”) 。
1.5 小结:母材的分类体系是为母材的组合类型定义服务的, 而母材的组合类型才是为评定规则的语言定义服务的, 如果缺少母材的组合类型这一重要概念, 则评定规则的描述将出现语言障碍。
无论是ASME还是中国标准, 母材评定规则的描述都不能清楚地表示真实的逻辑含义。
母材评标准应按以上三种形式分无冲击要求时和有冲击要求时两种情况分别制定规则, 这是语言定义必须遵守的逻辑尊则, 是母材评定规则的科学定义方法。
2. 基本概念的统一2.1 焊接工艺试验和焊接工艺评定( 1) 焊接工艺试验: 是指对试件的焊接工艺进行的力学性能、化学成分、及其它性能的评价试验和分析试验, 其目的是验证试件的焊接工艺的可用性。
焊接工艺试验还包括对焊缝的外观检查、无损检测等; 焊接工艺试验在国外相关标准中均用”Test”作为关键词, 中文翻译宜翻译为”试验”、”检验”。
( 2) 焊接工艺评定: 是指一个经焊接工艺试验合格的焊接工艺, 其工艺因素允许的变化( 或改变) 范围; 也能够解释为对一个产品的焊接工艺, 其全部的工艺因素是否符合试件的工艺因素允许的变化( 或改变) 范围; 焊接工艺评定在国外标准中均用”qualification”作为关键词, 中文翻译宜翻译为”鉴定”或”评定”。
但中国一些标准将这两个概念都称为”焊接工艺评定”, 这不但与相关的国外标准不一致, 而且在特定的语言环境中造成概念的混乱。
2.2 焊接工艺评定因素和焊接工艺评定因素的改变1) 焊接工艺评定因素: 狭义上理解是指与焊接工艺有关的、对焊接质量有一定影响的各种因素的概念指称。
如: 焊接方法、母材、焊材、厚度、热处理、预热温度、电特性、技术措施等称为焊接工艺评定因素。
但广义上理解是指各种因素的各种分类形式的概念指称( 包括对一个指定的因素进一步的多维度分类) , 如: 我们能够将母材和焊材合并成为”材料特性”, 那么”材料特性”也能够理解为焊接工艺评定因素, 如果将电特性进一步分类为”电流类型”、”线能量变化类型”等, 那么”电流类型”和”线能量变化”也能够看作为焊接工艺评定因素。
因此焊接工艺评定因素这个概念在一个不确定的分类概念体系中, 它的概念也是不能确定的, 或者理解为在这个概念体系中的任何一个概念都是焊接工艺评定因素。
标准中及本文中所说的”焊接工艺评定因素”是指分类体系中最终分类概念的概念语言指称, 如: 对于母材, 焊接工艺评定因素是指”母材组合类型”, 对于电特性方面, 焊接工艺评定因素是指”电流类型”、”线能量变化类型”等。
2) 焊接工艺评定因素的改变: 是指对一个指定的焊接工艺评定因素的具体概念类型之间的相互评定。
如: 焊接方法的具体概念类型有: 气焊、焊条电弧焊、埋弧焊等, 则”气焊改为焊条电弧焊”、”气焊改为埋弧焊”等等这种评定形式称为焊接工艺评定因素的改变; 再如, 电特性的概念类型有: 电流特性、线能量变化等, 电流特性的具体概念有: 直流电、交流电; 线能量变化的具体概念有: 大于试件线能量、不大于试件线能量, 其中”直流改为交流”、”交流改为直流”、”已经合格的线能量评定大于合格的线能量”、”已经合格的线能量评定小于等于合格的线能量”, 这些评定形式都称为”焊接工艺评定因素的改变”; 再如对于母材, 焊接工艺评定因素的改变是指, 各种类型的对焊、同组组焊、跨组组焊、跨类组焊它们之间的相互评定的逻辑形式。
经过上面的分析, 可知中国标准中所说的”焊接工艺评定因素”可能不是分类体系中最终分类的概念指称, 但”焊接工艺评定因素的改变”一定是分类体系中”最终”的分类类型之间的关系, 只有这种分类类型之间的关系才与评定结果直接关联。
因此”焊接工艺评定因素的改变”, 即评定逻辑形式的改变才是我们需要的重要概念。
3 评定规则的定义方法3.1 评定规则的逻辑定义和语言定义( 1) 对每一个”一个逻辑形式”根据产品无冲击要求和有冲击要求两种情况分别进行定义的评定结果( 指是否需要重新评定) , 称为评定规则的”逻辑定义”, ”逻辑定义”能够进行优化或简化。