ASME焊接文件以及焊工的考核過程

1、ASME焊接文件的編制以及焊工的考核過程1當產(chǎn)品設(shè)計圖紙完成以后，焊接工程師根據(jù)按照ASME規(guī)范編制的“壓力容器質(zhì)量手冊”的要求編寫焊接接頭識別卡。根據(jù)設(shè)計圖紙標明的按照ASME規(guī)范2001版第8.1篇(ASME SEC . DIV. 1 2001 EDITION)分類的A類，B類，C類，D類焊接接頭，給每個接頭編號，規(guī)定每個接頭所遵循的焊接工藝指導書(WPS)，材料類別號或者組別號，以及焊接方法和可行的焊接位置。焊接工程師按照質(zhì)量手冊的要求參照焊接接頭識別卡編寫第零版焊接工藝指導書(WPS Rev. 0)。21 WPS，以及后來的PQR，WPQ等等所有ASME文件的格式最好對照ASME規(guī)范2

2、001版第九卷(ASME SEC .)末尾的附錄中的樣表的格式，WPS當中，必須包括對所有重要變素的描述，見QW252-260。22 WPS當中的變素按照ASME規(guī)范2001版第九卷(ASME SEC . 2002 EDITION)QW250的敘述。QW252(OFW)燃料氧氣焊，QW253(SMAW)焊條電弧焊，QW254(SAW)埋弧焊，QW255(GMAW and FCAW)氣體保護焊及藥芯焊絲氣體保護焊，QW256(GTAW)鎢極氬弧焊，QW257(PAW)等離子焊，QW258(ESW)電渣焊，QW259(EGW)電氣焊，QW260(EBW)電子束焊。3根據(jù)ASME規(guī)范2001版第8.

3、1篇(ASME SEC . DIV. 1 2001 EDITION)的UW-28的規(guī)定，對所遵循的每一項焊接工藝作出工藝評定(PQR)。31 焊接工藝評定的材料與設(shè)計圖紙相同，SA662-C+SA662-C；SA662-C+SM-400。SA662-C按照ASME規(guī)范第九卷(ASME SEC .)中QW-420材料的分組，類別屬于P-No.1，組別屬于Group No.2，強度等級C,亦即最小抗拉強度70-90ksi，大約相當于485-600Mpa。鋼號UNS No.K02007。SM-400的性能接近20號鋼。工藝評定用母材與評定母材的適用范圍應(yīng)遵循QW-424的規(guī)定，并體現(xiàn)在WPS中。焊接

4、工藝評定是在ASME規(guī)范第九卷(ASME SEC .)QW200各項條款的指導下進行的。32焊接材料的選用，根據(jù)ASME規(guī)范2001版第8.1篇(ASME SEC . DIV. 1 2001 EDITION)的UCS-67的規(guī)定，焊接材料的MDMT(低溫沖擊試驗溫度)不應(yīng)高于母材的MDMT。在表UCS-66中，設(shè)計厚度取0.4375英寸，材料SA662取曲線B，得出的低溫沖擊試驗豁免溫度是 13華氏度，由于產(chǎn)品的工作溫度是100攝氏度以上，所以在焊接工藝評定中可以不進行沖擊試驗。但是焊接材料的低溫沖擊試驗溫度必須低于材料的豁免溫度。所用的焊絲AWS A5.18 ER70S-6和ER70S-G的

5、沖擊試驗溫度均為-29攝氏度，大約相當于-20華氏度。低于材料的豁免溫度。符合ASME規(guī)范不進行沖擊試驗的豁免要求。33 焊材的分組遵循QW-430，焊絲AWS A5.18 ER70S-6和ER70S-G屬于QW-432.1鋼和合金鋼范疇，屬于F-6組，同組的還有SFA-5.2釬接填絲，SFA-5.9不銹鋼焊絲，SFA-5.20藥芯焊絲等。34 工藝評定試樣遵循QW-450，評定的熔敷金屬厚度分為10mm和20mm兩種。按照ASME規(guī)范第九卷(ASME SEC .)QW-451.1的敘述，可以分別覆蓋20mm和40mm的厚度范圍，但是由于采用的焊接方法是短路過渡氣體保護焊(GMAW)，按照QW

6、452.32的敘述，對于10mm鋼板，不足1/2英寸，覆蓋范圍縮小到1.1倍母材厚度，亦即11mm。20mm的熔敷金屬雖然超過1/2英寸，按照QW452.1，QW452.2和QW451.1，可以覆蓋2倍厚度，即40mm?？墒潜竟镜漠a(chǎn)品最厚的焊縫只有20mm，同時焊縫厚度超過38mm需要熱處理，會有新的要求，所以仍然限制在1.1倍母材厚度22mm，沒有超出ASME規(guī)范。35 焊接前的預(yù)熱按照ASME規(guī)范第九卷(ASME SEC .)中QW-406的規(guī)定。同時，在公司的質(zhì)量手冊中“壓力容器焊接控制及檢驗規(guī)程”也有明確規(guī)定。始焊溫度不低于16攝氏度。層間溫度不高于250攝氏度。36 本公司的焊接工

7、藝評定的試樣，按照ASME規(guī)范第九卷(ASME SEC .)中QW-450的規(guī)定要進行拉伸試驗和橫向?qū)驈澢囼灐?0mm的試樣為2個拉伸試樣，2個面彎試樣和2個背彎試樣。20mm的試樣則為4個側(cè)彎試樣。試樣的加工符合ASME規(guī)范第九卷(ASME SEC .)中QW-462所給出的形狀和尺寸。針對本公司的試樣形狀尺寸，板的縮截面拉伸試樣遵循QW462.1(a)，管子的縮截面拉伸試樣遵循QW462.1(b)和QW462.1(c)。橫向?qū)驈澢囼灥脑嚇幼裱璔W462.3(a)，側(cè)彎試樣遵循QW462.2。試樣從所焊接的試板上截取，取樣的順序遵從ASME規(guī)范第九卷(ASME SEC .)中的QW-

8、463。彎曲試驗所使用的夾具尺寸符合QW-466。37 按照QW-141.1的敘述，拉伸試樣用于評定焊縫的極限強度，考察材料和焊材的性能。按照QW-141.2的敘述，導向彎曲試樣用于評定焊縫的完好性和延展性?？疾旌傅赖膬?nèi)部質(zhì)量。亦即焊縫中不應(yīng)存在氣孔，夾渣，未熔合，裂縫等缺陷。拉伸試驗按照QW-150進行，按照QW-153拉伸試驗的合格標準和QW-153.1抗拉強度的敘述，試樣抗拉強度不應(yīng)小于母材規(guī)定的最小抗拉強度。實際的拉伸試樣均未低于焊接母材的強度數(shù)據(jù)。導向彎曲試驗按照QW-160進行。彎曲試驗合格標準按照QW-163，彎曲后的試樣在凸面上沿任何方向測量，在焊縫和熱影響區(qū)內(nèi)都不應(yīng)有超過1/

9、8英寸(3.2mm)的開口缺陷。但在試樣的邊角部位于試驗過程中出現(xiàn)的開口缺陷除外，除非有證據(jù)表明開口缺陷是由于未熔合，夾渣或者其他內(nèi)部缺陷造成的。實際的彎曲試樣均符合ASME相關(guān)要求。工藝評定合格。4焊接工藝評定(PQR)的合格，說明第零版焊接工藝指導書可以作為正式受控文件指導生產(chǎn)。第零版焊接工藝指導書升級為第A版。亦即WPS Ver. A。WPS包含了重要變素，附加重要變素以及非重要變素。當重要變素和附加重要變素發(fā)生變化時，按照QW-200.1的要求，WPS必須重新評定。亦即重新制作或者補充制作PQR。如果是非重要變素，可以不進行重評。但是修改變素的參數(shù)之后仍然要AI簽字。5WPS-AGP-

10、01 Ver. A由PQR-AGP-01和PQR-AGP-02支持。6WPS-AGP-02 Ver. A由PQR-AGP-03支持。7WPS-AGTP-01 Ver. A由PQR-AGTP-02支持。8在合格的A版本W(wǎng)PS的支持下，對焊工進行考核。亦即進行WPQ的工作。焊工的資格評定表現(xiàn)為焊工技能評定報告(WPQ)，WPQ是在ASME規(guī)范第九卷(ASME SEC .)中QW-300的指導下進行的。91 由于PQR的合格，根據(jù)QW-301.2的敘述，焊接該試件的焊工(其評定范圍按照QW-304)被認為評定合格，其評定的焊接位置按照QW-303。92 按照QW-304的敘述，P-No.1的材料可以

11、用射線拍片的方法作資格評定。由于采用的焊接方法都是短路過渡型氣體保護焊(GMAW)，所以不能用射線檢測的方法進行工藝評定。按照QW304.1的敘述，用目視檢驗和力學性能試驗進行評定。外觀檢驗遵循QW-302.4。評定所使用的試板厚度為10mm，按照QW-452技能評定試驗的厚度范圍和試樣表格，要作外觀檢驗，1個面彎試驗和1個背彎試驗。當試板厚度3/4英寸時為2個側(cè)彎試樣。不過，對于5G(水平固定管)，6G(斜45度管)的資格評定，按照QW-302.4的規(guī)定，如果采用力學性能試驗的方法進行，必須作2個面彎，2個背彎或者4個側(cè)彎。鎢極氬弧焊焊接20號鋼材料，其實也可以采取拍片的方法考取資格。拍片對

12、焊縫長度有限制。亦即焊縫總長度必須大于164毫米。對于小直徑管，可以焊接多根，使得焊縫總長度達到164毫米。93 正式的評定之前進行了大量的培訓。特別是氣體保護焊。由于本公司的氣體保護焊是短路過渡形式，電弧燃燒是不連續(xù)的，也就是焊接電弧存在瞬間熄滅現(xiàn)象。每秒鐘大約出現(xiàn)60-100次。但是焊絲的送進是連續(xù)的。氣體保護焊的這種工藝特性使得它具有很高的熔敷速率，生產(chǎn)效率很高。但是同時也容易出現(xiàn)未熔合和彌散的夾渣。由于缺陷的方向，有可能使得射線檢測不能發(fā)現(xiàn)焊縫中的這些缺陷。但是在力學性能試驗(彎曲試驗)中這些缺陷作為斷裂源會擴展成為裂縫。從而被發(fā)現(xiàn)。氣體保護焊的未熔合主要是焊工在擺動焊接時兩端停頓時間

13、不夠或者擺動間距(每次擺動周期所前進的距離)太大，熔池液態(tài)金屬對坡口兩側(cè)的固體金屬浸潤不充分引起的。焊工實際操作時必須理解電弧的行為。通常當液態(tài)金屬在坡口兩端出現(xiàn)細微的波紋并且液面向下凹陷，就說明浸潤充分，液態(tài)金屬呈現(xiàn)突起狀，表示浸潤不充分。當然這是一瞬間的情況。彌散的夾渣主要發(fā)生在多層焊接的情況下。在中間層或者蓋面層焊接之前沒有把焊道清理干凈。9. 4 焊工除了操作技術(shù)達到ASME規(guī)范要求以外，根據(jù)本公司情況，還必須明確ASME的工作程序。例如焊接材料的領(lǐng)取，交回以及所要填寫的表格等等。因為ASME的這一套程序與本公司其他產(chǎn)品的程序有所不同。9.5 焊工考核不合格，可以立即重新考試。但是必須

14、焊接2倍的試件。2個試件當中的1個不合格，焊工仍然不合格。也可以重新培訓，但是ASME規(guī)范對培訓時間沒有限制。取決于焊接工程師的認定。9.6 焊工不同的焊接方法有不同的焊接變素。見QW-350。當重要變素和附加重要變素發(fā)生變化時，焊工資格要重新評定。 GMAW的重要變素是QW-355; GTAW的重要變素是QW-356;9.7 母材的評定范圍，規(guī)定在QW-423.1，對于本公司采用的SA662材料，屬于P-No.1,其對應(yīng)的評定范圍也在QW-423.1當中。9.8 按照QW-423.2的敘述，焊工要獲得焊接某一種材料的資格，可以使用化學成分相似的材料進行考核。99 焊工在資格評定時的實際焊接位

15、置(例如板的坡口焊接的3G位置)與這個位置所能覆蓋的焊接位置之間的關(guān)系在QW461.9的表格中。見本文末尾。各個位置的圖示見QW460。910 焊工技能評定的厚度限制和試樣見QW452。10 焊接之后的熱處理作業(yè)指導書根據(jù)ASME規(guī)范2001版UCS篇(ASME SEC . DIV. UCS 2001 EDITION)的UCS-56的規(guī)定編寫的。對于P-No.1第2組的SA-662材料：10.1 標稱的最低保溫溫度應(yīng)為1000華氏度，大約相當593攝氏度。實際的保溫溫度為620攝氏度1010.2 保溫時間，在標稱溫度下的保溫時間每英寸1小時，但至少為15分鐘。在焊接接頭識別卡上，實際的產(chǎn)品最大

16、焊縫厚度是CW-8的全焊透坡口焊縫與角焊縫的聯(lián)合焊縫，坡口深度19.1mm，近似于20mm。按材料的公稱厚度UW-40f(2)，UW-40f(3)的敘述，焊縫厚度取20mm，相應(yīng)的保溫時間似乎可以取1小時。但是熱處理必須在穿管之前，而CW-8焊縫是在穿管之后焊接的。所以，保溫時間應(yīng)該按照穿管之前的焊縫厚度取值。就是3/8英寸10毫米。按照每英寸1小時的比例，保溫時間t=10/25.4=0.4小時。不過考慮到保溫時間稍許長一點可以更加徹底的消除殘余應(yīng)力。而且由于溫度較低，甚至沒有達到碳鋼723共析線。不會對組織有不良影響。晶粒的長大也是及其有限的。所以保溫時間仍然定為1小時。10.3 產(chǎn)品入爐溫

17、度，按UCS-56(d)(1)的敘述，爐溫不得超過800華氏度亦即427攝氏度。取300攝氏度。10.4 溫度上升速率，按照UCS-56(d)(2)，加熱速率不大于222攝氏度每小時，取125-140攝氏度每小時。10.5 溫度下降速率，隨爐冷卻。按照UCS-56(d)(5)的敘述，冷卻速率不得大于278攝氏度每小時，實際的冷卻速率是80120攝氏度每小時。10.6 出爐溫度，按照UCS-56(d)(5)的敘述，出爐溫度不高于427攝氏度。實際取300攝氏度。QW-461.9評定試驗實際覆蓋的范圍焊接件焊接位置坡口焊接填角焊接板和外徑大于24英寸610mm管小于24英寸610mm的管板和管板 坡口焊接1GFFF2GF, HF, HF, H3GF, VF, VF, H, V4GF, OFF, H, O3G, 4GF, V, OFALL2G, 3G, 4GALLF, HALLSpecial positionSP, FSP, FSP, F板 填角焊接1FF2FF, H3FF, H, V4FF, H, O3F, 4FALLSpecial positionSP,