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1、ASME 焊接文件的编制以及焊工的考核过程1. 当产品设计图纸完成以后,焊接工程师根据按照ASME规范编制的“压 力容器质量手册”的要求编写焊接接头识别卡。根据设计图纸标明的按照ASME 规范 2001 版第篇(ASME SEC ,W DIV. 1 2001 EDITION分类的 A 类，B 类，C 类，D 类焊接接头，给每个接头编号，规定每个接头所遵循的焊接工艺指导书(WPS), 材料类别号或者组别号,以及焊接方法和可行的焊接位置。2. 焊接工程师按照质量手册的要求参照焊接接头识别卡编写第零版焊 接工艺指导书(WPS Rev. 0)。2.1 WPS,以及后来的PQR, WPQ等等所有ASME
2、文件的格式最好对照ASME 规范2001版第九卷(ASME SEC .IX)末尾的附录中的样表的格式，WPS当中，必须 包括对所有重要变素的描述,见 QW252-260。2. 2 WPS当中的变素按照ASME规范2001版第九卷(ASME SEC .IX 2002 EDITION)QW250的叙述。QW252(OFW)燃料氧气焊，QW253(SMAW)焊条电弧焊, QW254(SAW)埋弧焊，QW255(GMAW and FCAW)气体保护焊及药芯焊丝气体保护 焊，QW256(GTAW钨极氩弧焊，QW257(PAW)等离子焊，QW258(ESW)电渣焊， QW259(EGW)电气焊，QW260
3、(EBW)电子束焊。3. 根据 ASME 规范 2001 版第篇(ASME SEC .训 DIV. 1 2001 EDITION)的 UW-28的规定，对所遵循的每一项焊接工艺作出工艺评定(PQR)。3. 1 焊接工艺评定的材料与设计图纸相同， SA662-C+SA662-C； SA662-C+SM-400。SA662-C 按照 ASME 规范第九卷(ASME SEC .IX)中 QW-420 材料 的分组，类别属于，组别属于Group，强度等级C,亦即最小抗拉强度70-90ksi, 大约相当于485-600Mpa。钢号UNS 。 SM-400的性能接近20号钢。工艺评定用 母材与评定母材的适
4、用范围应遵循 QW-424 的规定，并体现在 WPS 中。焊接工 艺评定是在ASME规范第九卷(ASME SEC .IX)QW200各项条款的指导下进行 的。3. 2焊接材料的选用，根据ASME规范2001版第篇(ASME SEC ,W DIV. 1 2001 EDITION)的UCS-67的规定，焊接材料的MDMT(低温冲击试验温度)不应高于母材 的MDMT。在表UCS-66中，设计厚度取英寸，材料SA662取曲线B,得出的低 温冲击试验豁免温度是-13华氏度，由于产品的工作温度是100摄氏度以上， 所以在焊接工艺评定中可以不进行冲击试验。但是焊接材料的低温冲击试验温 度必须低于材料的豁免温
5、度。所用的焊丝AWS ER70S-6和ER70S-G的冲击试验 温度均为-29摄氏度，大约相当于-20华氏度。低于材料的豁免温度。符合ASME 规范不进行冲击试验的豁免要求。3. 3焊材的分组遵循QW-430,焊丝AWS ER70S-6和ER70S-G属于钢和合 金钢范畴，属于 F-6 组，同组的还有钎接填丝，不锈钢焊丝，药芯焊丝等。3. 4工艺评定试样遵循QW-450,评定的熔敷金属厚度分为10mm和20mm 两种。按照ASME规范第九卷(ASME SEC .IX)的叙述，可以分别覆盖20mm和40mm 的厚度范围，但是由于采用的焊接方法是短路过渡气体保护焊(GMAW),按照的 叙述，对于1
6、0mm钢板，不足1/2英寸,覆盖范围缩小到倍母材厚度，亦即11mm。 20mm的熔敷金属虽然超过1/2英寸，按照，和，可以覆盖2倍厚度，即40mm。 可是本公司的产品最厚的焊缝只有20mm,同时焊缝厚度超过38mm需要热处 理，会有新的要求，所以仍然限制在倍母材厚度22mm，没有超出ASME规范。3. 5焊接前的预热按照ASME规范第九卷(ASME SEC .IX)中QW-406的规定。 同时，在公司的质量手册中“压力容器焊接控制及检验规程”也有明确规定。 始焊温度不低于16摄氏度。层间温度不高于250摄氏度。3. 6本公司的焊接工艺评定的试样，按照ASME规范第九卷(ASME SEC .IX
7、) 中QW-450的规定要进行拉伸试验和横向导向弯曲试验。10mm的试样为2个拉 伸试样，2个面弯试样和2个背弯试样。20mm的试样则为4个侧弯试样。试样 的加工符合ASME规范第九卷(ASME SEC .IX)中QW-462所给出的形状和尺寸。针 对本公司的试样形状尺寸，板的缩截面拉伸试样遵循(a),管子的缩截面拉伸试 样遵循(b)和(c)。横向导向弯曲试验的试样遵循(a)，侧弯试样遵循。试样从所焊 接的试板上截取，取样的顺序遵从ASME规范第九卷(ASME SEC .IX)中的QW-463。 弯曲试验所使用的夹具尺寸符合 QW-466。37 按照的叙述，拉伸试样用于评定焊缝的极限强度，考察
8、材料和焊材的 性能。按照的叙述，导向弯曲试样用于评定焊缝的完好性和延展性。考察焊道 的内部质量。亦即焊缝中不应存在气孔，夹渣，未熔合，裂缝等缺陷。拉伸试 验按照QW-150进行，按照QW-153拉伸试验的合格标准和抗拉强度的叙述，试 样抗拉强度不应小于母材规定的最小抗拉强度。实际的拉伸试样均未低于焊接 母材的强度数据。导向弯曲试验按照 QW-160 进行。弯曲试验合格标准按照 QW-163，弯曲后的试样在凸面上沿任何方向测量，在焊缝和热影响区内都不应 有超过 1/8 英寸的开口缺陷。但在试样的边角部位于试验过程中出现的开口缺陷 除外，除非有证据表明开口缺陷是由于未熔合，夹渣或者其他内部缺陷造成
9、的 实际的弯曲试样均符合 ASME 相关要求。工艺评定合格。4. 焊接工艺评定(PQR)的合格，说明第零版焊接工艺指导书可以作为正式 受控文件指导生产。第零版焊接工艺指导书升级为第 A 版。亦即 WPS Ver. A。WPS 包含了重要变素，附加重要变素以及非重要变素。当重要变素和附加重要 变素发生变化时，按照的要求， WPS 必须重新评定。亦即重新制作或者补充制 作PQR。如果是非重要变素，可以不进行重评。但是修改变素的参数之后仍然 要 AI 签字。5. WPS-AGP-01 Ver. A由 PQR-AGP-01 和 PQR-AGP-02 支持。6. WPS-AGP-02 Ver. A由 P
10、QR-AGP-03 支持。7. WPS-AGTP-01 Ver. A 由 PQR-AGTP-02 支持。8. 在合格的A版本WPS的支持下，对焊工进行考核。亦即进行WPQ的 工作。焊工的资格评定表现为焊工技能评定报告（WPQ），WPQ是在ASME规范 第九卷（ASME SEC .IX）中QW-300的指导下进行的。91 由于 PQR 的合格，根据的叙述，焊接该试件的焊工（其评定范围按照 QW-304）被认为评定合格，其评定的焊接位置按照QW-303。9. 2按照QW-304的叙述，的材料可以用射线拍片的方法作资格评定。由 于采用的焊接方法都是短路过渡型气体保护焊（GMAW）,所以不能用射线检测
11、的 方法进行工艺评定。按照的叙述，用目视检验和力学性能试验进行评定。外观 检验遵循。评定所使用的试板厚度为10mm，按照QW-452技能评定试验的厚度 范围和试样表格，要作外观检验，1个面弯试验和1个背弯试验。当试板厚度上 3/4英寸时为2个侧弯试样。不过，对于5G（水平固定管），6G（斜 45度管）的资格 评定，按照的规定，如果采用力学性能试验的方法进行，必须作2个面弯， 2个 背弯或者4个侧弯。钨极氩弧焊焊接20号钢材料，其实也可以采取拍片的方法 考取资格。拍片对焊缝长度有限制。亦即焊缝总长度必须大于 164 毫米。对于 小直径管，可以焊接多根，使得焊缝总长度达到164毫米。93 正式的评
12、定之前进行了大量的培训。特别是气体保护焊。由于本公司 的气体保护焊是短路过渡形式，电弧燃烧是不连续的，也就是焊接电弧存在瞬 间熄灭现象。每秒钟大约出现 60-100 次。但是焊丝的送进是连续的。气体保护 焊的这种工艺特性使得它具有很高的熔敷速率，生产效率很高。但是同时也容 易出现未熔合和弥散的夹渣。由于缺陷的方向，有可能使得射线检测不能发现 焊缝中的这些缺陷。但是在力学性能试验（弯曲试验）中这些缺陷作为断裂源会扩 展成为裂缝。从而被发现。气体保护焊的未熔合主要是焊工在摆动焊接时两端 停顿时间不够或者摆动间距（每次摆动周期所前进的距离）太大，熔池液态金属对 坡口两侧的固体金属浸润不充分引起的。焊
13、工实际操作时必须理解电弧的行为。 通常当液态金属在坡口两端出现细微的波纹并且液面向下凹陷，就说明浸润充 分，液态金属呈现突起状，表示浸润不充分。当然这是一瞬间的情况。弥散的 夹渣主要发生在多层焊接的情况下。在中间层或者盖面层焊接之前没有把焊道 清理干净。9. 4焊工除了操作技术达到ASME规范要求以外，根据本公司情况，还必须 明确ASME的工作程序。例如焊接材料的领取，交回以及所要填写的表格等等。 因为ASME的这一套程序与本公司其他产品的程序有所不同。焊工考核不合格，可以立即重新考试。但是必须焊接 2 倍的试件。 2 个试 件当中的1个不合格，焊工仍然不合格。也可以重新培训，但是ASME规范
14、对培 训时间没有限制。取决于焊接工程师的认定。焊工不同的焊接方法有不同的焊接变素。见QW-350。当重要变素和附加重要变素发生变化时，焊工资格要重新评定。GMAW的重要变素是QW-355;GTAW的重要变素是QW-356;母材的评定范围，规定在，对于本公司采用的 SA662 材料，属于,其对应的 评定范围也在当中。按照的叙述，焊工要获得焊接某一种材料的资格，可以使用化学成分相似 的材料进行考核。99 焊工在资格评定时的实际焊接位置（例如板的坡口焊接的 3G 位置）与这个位置所能覆盖的焊接位置之间的关系在的表格中。见本文末尾。各个位置的图示见 QW460。910 焊工技能评定的厚度限制和试样见
15、QW452。10焊接之后的热处理作业指导书根据ASME规范2001版UCS篇(ASME SEC . 训DIV. UCS 2001 EDITION)的UCS-56的规定编写的。对于第2组的SA-662材料： 标称的最低保温温度应为1000 华氏度，大约相当593摄氏度。实际的保 温温度为 620 摄氏度10保温时间，在标称温度下的保温时间每英寸1 小时，但至少为15 分钟。在焊接接头识别卡上，实际的产品最大焊缝厚度是CW-8的全焊透坡口焊缝与角 焊缝的联合焊缝，坡口深度，近似于20mm。按材料的公称厚度UW-40f(2)， UW-40f的叙述，焊缝厚度取20mm，相应的保温时间似乎可以取1小时。
16、但 是热处理必须在穿管之前，而CW-8焊缝是在穿管之后焊接的。所以，保温时间 应该按照穿管之前的焊缝厚度取值。就是3/8英寸10毫米。按照每英寸1小时 的比例，保温时间t=10/=小时。不过考虑到保温时间稍许长一点可以更加彻底 的消除残余应力。而且由于温度较低，甚至没有达到碳钢723C共析线。不会对 组织有不良影响。晶粒的长大也是及其有限的。所以保温时间仍然定为1小时。产品入炉温度，按UCS-56(d)(1 )的叙述，炉温不得超过800华氏度亦即427 摄氏度。取300摄氏度。温度上升速率，按照UCS-56(d)(2)，加热速率不大于222摄氏度每小时， 取 125-140 摄氏度每小时。温度下降速率，随炉冷却。按照UCS-56(d”5)的叙述，冷却速率不得大于 278摄氏度每小时，实际的冷却速率是80120摄氏度每小时。出炉温度，按照UCS-56(d)(5)的叙述，出炉温度不高于427摄氏度。实际 取 3
