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1、ASME BPV规范第IX卷在 SMAW、SAW、GMAW和GTAW工艺评定中的具体应用(节选)Application of ASME BPV Code Section IX for Procedure Qualification of SMAW、SAW、GMAW and GTAW赵孟显Zhao Mengxian前言：在看这些例子前，首先要说明对于某种焊接方法或工艺，这里介绍的分析方法的第一步是先要将第IX卷第II章中有关规定该焊接方法或工艺其各类变素的表格找出来，对于大多数焊接方法，有二张表，第一张表是用于常规焊接方法的，第二张表是用于该焊接方法的表面堆焊工艺的。如对于SMAW，QW-253
2、是用于常规焊接方法的，QW-253.1则是用于该焊接方法的表面堆焊工艺的，对于可以应用于表面堆焊工艺的有关焊接方法，都是如此。这些表格请参见第IX卷原文，本文不再重复。 在这些表格中，规定了该焊接方法的各类变素，并有每个变素的简要叙述，由于最近几年已经连续讲过几次第IX卷的工艺评定，关于变素的详细内容，除非有必要，一般不再在这里重复。如需要了解每个变素的详细内容，可以直接去查阅第IX卷原文。这里介绍的分析方法的第二步是从有关WPS和PQR的编号、日期及修改号开始进行分析；方法的第三步是按变素的类别依次对每个所举例子从QW-402到QW-410对每个有关的WPS和PQR进行分析。最后是对有关的P
3、QR的试验结果进行分析。还需要说明的是，我们分析依据的是的第IX卷（包括07、08、09增补），但即使有修改，按照QW-100.3的规定，这些文件仍然有效。现在按此方法对所举例子分析如下：一、例1、2：SMAW这里举了两个例子，第一个例子是不要求冲击韧性的，见表1（WPS）和表2（PQR）；第二个例子是要求冲击韧性的，见表3（WPS）和表4、5及6（PQR）。先看例1-表1（WPS）和表2（PQR）：1）表1的 WPS的编号为W02，日期为.11.03，修改号为0，其引用的PQR编号为P04。再看表2的PQR，编号为P04、引用的WPS的编号为W02，日期为.11.03。二者引用的文件编号和日
4、期一致，说明该WPS为该PQR的原始文件。关于二者的日期，是否应该相同或不同，曾经有不少争议，按QW-201的规定，WPS需要PQR的支持，因此将WPS的日期放在PQR前是说不通的，但大多数人认为在进行评定前，需要有一个WPS，以便给评定试件的焊接提供指导，我们认为这样是合理的，但这时候的WPS由于试件的试验结果还没有出来，不能成为生效的WPS，只能看成是一个初稿。至于如果将WPS的日期放在PQR后，如果是经过修改的WPS（修改号为1、2等等），或者是后来从该PQR派生出来的WPS，那是可以的，但是对于PQR上引用的原始的WPS（修改号为0），目前比较合理的做法是用同一个日期，包括文件上的编制
5、、批准/签证等都使用同一个日期。2）QW-402-接头：先看QW-253，在这里没有重要变素和附加重要变素（由于该WPS不要求冲击韧性，下面不再提附加重要变素），只有4个非重要变素，是QW-402.1、QW-402.4、QW-402.10和QW-402.11，分别涉及接头形式、衬垫、根部间隙和成型块的使用。在表2的PQR上表达的是试件的实际数据，而在表1的WPS上反映的是产品焊接接头的实际情况，由于都是非重要变素，WPS 和PQR可以不同，不存在需要互相支持的问题。但需要指出的是，按QW-200.1（b）的规定：“一份完整的WPS应述及在WPS中采用的、对每一种焊接方法而言的所有重要变素、非重
6、要变素和当需要时的附加重要变素”。在大多数情况下，接头形式、衬垫和根部间隙的表达一般都会体现，但QW-402.11“成型块的使用”往往没有表达，由于这个变素是焊接工艺上的需要，所以在产品图样上也是不会表示的，需要引起大家的注意。在表1中坡口形式和根部间隙采用“按施工图样或返修工艺”的做法，可以最大限度地反映产品的需要，是一种值得推荐的做法，因此我们不推荐在WPS给出具体的接头型式的做法，那样做会造成极大地限制WPS的应用范围。 3) QW-403-母材：先看QW-253，在这里有3个重要变素，分别是QW-403.8、QW-403.9和QW-403.11，归纳起来是关于母材的厚度和P-No.的评
7、定范围，母材的厚度的评定范围是按表QW-451.1的规定；P-No.的评定范围是按QW-424.1的规定。这里特别要指出的是QW-403.9：“对于单道焊或多道焊，其中任一焊道的厚度大于1/2in.（13mm），厚度的增加超过评定试件厚度的1.1倍”。即如果有任一焊道的厚度大于1/2in.（13mm），那么评定的厚度范围上限就不是按QW-451.1的规定，而是进一步限制为“评定试件厚度的1.1倍”。但是对于我们在本文要提到的SMAW、GMAW和GTAW，应该说不会出现这种情况，可以不予考虑。而对于SAW，出现这种情况的可能性也不大。目前只有在GTAW这一焊接方法中，没有将此变素列为重要变素。下
8、面我们来看在表2的PQR和表1的 WPS中如何体现这些变素：（略） 二、例3：SAW这里举了一个例子，是不要求冲击韧性的，见表7（WPS）和表8（PQR）。1）表7的 WPS的编号为W-0708S-1，日期为.8.20，修改号为0，其引用的PQR编号为P-0607S-1。再看表8的PQR，编号为P-0607S-1、但引用的WPS的编号为W- 0607S-1(0)，日期为.7.25。表7的WPS引用的支持用PQR编号与表8的PQR一致，但表8的PQR引用的WPS的编号与表7的不一致，而且日期在该WPS之前，说明该WPS不是表8的PQR的原始文件，而是根据该PQR派生出来的。2）QW-402-接头
9、：先看QW-254，在这里没有重要变素和附加重要变素（由于该WPS不要求冲击韧性，下面不再提附加重要变素），只有4个非重要变素，与SMAW完全相同，即在这里WPS可以与PQR不同，不再重复说明。但在表7的 WPS中，有一些欠妥之处，需要指出：a）在“接头型式”中，规定可适用于“V型坡口或角焊缝”，但在QW-403中又规定不应用于角焊缝；而在QW-404和QW-405中又规定可用于角焊缝，互相矛盾。应该说，在实际的压力容器焊接中，SAW用于角焊缝的可能性不大。b）在坡口详图中规定了坡口角度、间隙和钝边，对于532mm的厚度范围不一定都合适。如对于厚度为小于6mm时，不可能使用钝边6mm，而厚度接
10、近上限时，还使用单面V型坡口也不合适。c）没有规定成形块的使用情况。（略）三、例4：GMAW（FCAW）这里举了一个例子，是要求冲击韧性的，见表9（WPS）和表10（PQR）。1）表9的 WPS的编号为V130-GM，日期为.3.22，修改号为0，其引用的PQR编号为V130，使用的焊接方法为GMAW。再看表10的PQR，编号为V130、但引用的WPS的编号为V130 ，日期为.1.22。表9的WPS引用的支持用PQR编号与表10的PQR一致，但表10的PQR引用的WPS的编号与表9的不一致，而其评定用的焊接方法为GMAW+SAW，日期也在该WPS之前，说明该WPS不是表10的PQR的原始文件
11、，而是根据该PQR派生出来的。由于在表9的WPS中只使用一种焊接方法，即GMAW，而在表10的PQR中使用二种焊接方法，我们在下面只讨论有关GMAW的各项变素。2）QW-402-接头：先看QW-255，在这里没有重要变素和附加重要变素，只有4个非重要变素，与SMAW完全相同，即在这里WPS可以与PQR不同，不再重复说明。还可以发现该WPS只使用一种焊接方法，而该PQR评定时使用了二种焊接方法，也说明了评定的焊接方法可以单独使用。在这个PQR中还列出了应该列于QW-409和QW-404的内容：即二种焊接方法的焊道数、焊接材料、电流、电压和各自的焊缝厚度等，可能该编写者认为这样表达更清楚，由于PQ
12、R的表格格式不是强制性要求，这样做无可厚非。（注：PQR中的图只是示意，关于焊道数不正确）。3) QW-403-母材：先看QW-255，有4个重要变素，3个与SMAW相同，而其中QW-403.10是气体保护焊特有的，是关于使用短路弧时，当评定试件厚度小于13mm时，评定厚度的上限为1.1T。在这里还有2个附加重要变素，分别是QW-403.5和 QW-403.6，与SMAW一致。见例2。这里与SMAW相同，没有非重要变素。下面我们来看在表10的PQR和表9的 WPS中如何体现这些变素：QW-403.5和QW-403.11：在表10的PQR中，材料为SA516，Gr70.，查QW/QB422，该材
13、料属于P-No.1, Gr.2；因此在表9的 WPS中规定材料为P-No.1, Gr.2与P-No.1, Gr.2互相焊接是受到PQR支持的。QW-403.6和QW-403.8：在表10的PQR中，试件厚度为一个不等厚的接头,一侧为35mm，另一侧为40mm，根据QW-202.4的规定：“当评定试件母材厚度为38mm或更厚时，则产品接头较厚一侧最大厚度不限”。所以在表9的WPS中，只规定母材厚度坡口焊时大于16 mm（QW-403.6要求），没有规定上限，但应该指出，上限不限，只适用于不等厚度母材对接接头的厚边一侧。QW-403.9：由于已经规定最大焊道厚度小于13mm，所以不考虑对评定厚度的
14、进一步限制。QW-403.10：由于在QW-404中已经说明不使用短路弧,所以可以不予考虑该变素的影响。因此，在该WPS中，包括了该焊接方法需要的全部重要变素和附加重要变素，并得到PQR的支持。4) QW-404-填充金属：先看QW-255，在这里有7个重要变素，除了QW-404.4、QW-404.5和QW-404.30是与SMAW相同的以外，QW-404.23、QW-404.24、QW-404.27和QW-404.32是相对于SMAW增加的重要变素，分别涉及填充金属制品形式的改变；附加填充金属的增减或改变；附加填充金属对焊缝金属成分的影响；使用短路弧对评定焊缝金属厚度的进一步限制。1个附加重
15、要变素，是QW-404.12，是涉及SFA分类号的改变，在前面已经提到。还有二个非重要变素，是QW-404.6和QW-404.33.下面我们来看在表10的PQR和表9的 WPS中如何体现这些变素：（略）四、例5：GTAW这里举了一个例子，是不要求冲击韧性的，见表11（WPS）和表12（PQR）。1）表11的 WPS的编号为W0708C-2，日期为.8.20，修改号为0，其引用的PQR编号为P0201C-14，其使用的焊接方法为GTAW+SMAW。再看表12的PQR，编号为P0201C-14，但引用的WPS的编号为0201C-14（0），日期为.1.28。表11的WPS引用的支持用PQR编号与表
16、12的PQR一致，但表12的PQR引用的WPS的编号与表11的不一致，（而其评定用的焊接方法倒是一致的），日期也在该WPS之前，说明该WPS不是表12的PQR的原始文件，而是根据该PQR派生出来的。由于在这个例子中只讨论GTAW，我们在下面只讨论有关GTAW的各项变素。但你们也可以检查SMAW。2）QW-402-接头：先看QW-256，在这里没有重要变素和附加重要变素，只有4个非重要变素，与SMAW完全相同，即在这里WPS可以与PQR不同，不再重复说明。但需要指出，该WPS与表7（SAW）存在同样的问题，即在这里规定了一个接头详图，该图显然不能适用于1.512 mm的全部厚度范围。3) QW-403-母材：先看QW-256，有2个重要变素，与SMAW相同（比SMAW少了QW-403.9），不再重复说明。与SMAW相同，没有非重要变素。下面我们来看在表12的PQR
