ASME工艺评定基本要求

1、ASME焊接文件的编制以及焊工的考核过程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8.1篇(ASME SEC .即 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。.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)。1 WPS ,以及后来的 PQR , WPQ等等所 有ASME文件

2、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 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)鸨极氧弧焊， QW257(PAW)等离子焊，QW258(ESW)电渣焊， QW259(EGW)电气焊，QW

3、260(EBW)电子束焊。3.根据ASME规范2001版第8.1篇 (ASME SEC .W 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)。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 P-No.1 ,组别属于Group No.2 ,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 NO.K02007 。 SM-400的性

4、能接近 20 号钢。工艺评定用母材与评定母材的适用范围应 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) QW - 200各项条款的指导下进行的。2焊接材料的选用，根据 ASME规范 2001 版第 8.1 篇(ASME SEC .叩 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 o在表UCS-66中，设计厚度取 0.4375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

5、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度。所用的焊丝AWSA5.18ER70S-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焊材的分组遵循QW-430 ,焊丝AWSA5.18ER70S-6 和 ER70S-G 属于 QW-432.1 钢和合金钢范畴，属于 F-6组，同组的还有SFA- 5.2钎接填丝，SFA-5.9不锈钢焊丝，SFA-5.20 药芯焊丝等。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 ASM

6、E 规范第九卷(ASME SEC .IX)QW-451.1 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QW452.32的叙述，对于10mm 钢板，不足1/2英寸，覆盖范围缩小到1.1倍母材 厚度，亦即11mm。20mm的熔敷金属虽然超过 1/2 英寸，按照 QW452.1 , QW452.2 和 QW451.1 ,可以覆盖2倍厚度，即40mm。可是466。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1.1倍母材厚度22mm ,没有超出 ASME规范。5 焊接

7、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。6本公司的焊接工艺评定的试样，按照ASME规范第九卷(ASME SEC .X)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 QW462.1

8、(a),管子的缩截面拉伸试样遵循 QW462.1(b)和QW462.1(c)。横向导向弯曲试验 的试样遵循QW462.3(a),侧弯试样遵循 QW462.2。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-7按照QW-141.1的叙述，拉伸试样用于 评定焊缝的极限强度，考察材料和焊材的性能。 按照QW-141.2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

9、标准和 QW-153.1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(3.2mm)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的。实际的弯曲试样均符合 ASME相关要求。工艺评定合格。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

10、第A版。亦即WPSVer. 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QW-200.1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。WPS-AGP-01 Ver. A 由 PQR-AGP-01 和 PQR-AGP-02 支持。WPS-AGP-02 Ver. A 由 PQR-AGP-03 支 持。WPS-AGTP-01 Ver. A 由 PQR-AGTP-02 支持。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

11、 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。9.1 由于PQR的合格，根据 QW-301.2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，P-No.1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 以不能用射线检测的方法进行工艺评定。按照 QW304.1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 QW-302.4。评定所使用的 试板厚度

12、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 QW-302.4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。鸨极氮弧焊焊 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。9. 3正式的评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，

13、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

14、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。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。

15、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 QW-423.1 ,对 于本公司采用的SA662材料，属于P-No.1,其对 应的评定范围也在 QW-423.1当中。按照QW-423.2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。9. 9 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 QW461.9的表格中。见 本文末尾。各个位置的图示见 QW460。9. 10焊工技能评定的厚度限制

16、和试样见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 .叩 DIV. UCS 2001 EDITION)的UCS-56的规定编写的。对于 P-No.1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 氏度土 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19.1mm ,近似于20mm。按材料的公称厚度 UW- 40f(2) , UW-40f(3)

17、的叙述，焊缝厚度取 20mm , 相应的保温时间似乎可以取 1小时。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=10/25.4=0.4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723 c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-

18、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 80 120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300摄氏度。QW-461.9评定试验实际覆盖的范围焊 接件焊 接位置坡口焊接填 角焊接板 和外径 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,HALLSpe cial positionSP, FSP, FSP, F板 填角焊1FF2FF,H接3FF, H, V4FF, H, O3F, 4FALLSpe cial positi