asme规范中wps和pqr的编制.pdf

标准规范Istandar ds specif i cati on A SM E规范中W PS和PQ R的编制 刘思贤 中国化学工程集团公司第十一建设有限公司河南开封475002 摘要结合A SM E第 卷 从W PS和PQ R的基本定义出发 论述了w PS和PQ R的编制原则 探讨了W PS和PQ R之 间的关系 关键词A SM E W PSPQ R 中图分类号TE682文献标识码B 文章编号1672 9323 20l1 06 0049 03 1前言 焊接工艺评定是机械安装工程施工中焊接的指导性文件 没有焊接工艺评定任何焊接都可以认为是不可以接受的 但是 怎么样根据A SM E规范来制定焊接工艺评定呢 笔者根据自己 的实际工作经验 结合A SM E规范第 卷对W PS的编制过程 进行了总结和归纳 2焊接工艺评定 2 1焊接工艺规程O NPs 焊接工艺规程 W PS 是为制造符合规范要求的产品焊缝而 提供指导的 经过评定的焊接工艺文件 制造者或承包者采用的 任一W PS 应是他们按A SM E第 卷第 章规章规定进行过评 定的W PS 或是按照A SM E第 卷第V 章规定采用附录E所 列A W S标准焊接工艺规程 SW PS 一份完整的W PS应述及在W PS中所采用的对每一种焊 接方法而言的所有重要变素 非重要变素和当需要时的附加重 要变素 以及支持此W PS的PQ R文件 重要变素是指当改变这种变素时 焊件的力学性能就要受 到影响 因此需要W PS重新评定 非重要变素是指当改变这种 变素时 W PS无需作重新评定 A SM E规范第 卷中章节 QW 一250对各种焊接方式的重要变素 附加重要变素以及非重 要变素作了详细的表述 2 2工艺评定记录0 O R 工艺评定记录 PQ R 是试件焊接时所用焊接数据的记录 PQ R是焊接试件时记载焊接变素的记录 它同时记有试样的试 验结果 记载下来的变素一般应在实际焊接生产所用变素的窄 小范围之内 一份完整的PQR 应包含多项内容 对每一种焊接方法 应 记载下用于试件焊接时的全部重要变素和当需要时的附加重要 变素 试件焊接时的非重要变素和其它变素记载与否 视制造者 或承包商的选择而定 所有被记载下来的变素 都应当是用于试 件焊接的实际变素 包括变素范围 除此之外 PQR 的支持资 料中还要包括试件的无损检测和机械性能实验的报告 以及母 材 焊材和焊工的证明材料等 制造者或承包者要对PQR 进行确认 这项工作不允许转包 给别人去做 除特殊情况外 一般PQR 是不允许更改的 但对 PQ R进行编辑上的更改和补充则是允许的 制造商与承包商对 PQ R的所有变更都要进行再鉴证 包括日期 由于PQ R是支 持wPs的文件 它应能被随时提供授权检验师 A I 查阅 一件 w PS可能要求多件PQ R支持 反之 一件PQ R也可能支持多 件W PS 2 3焊接工艺评定的范围 施焊下列各类焊缝的焊接工艺必须根据ASM E第1 卷规 定进行焊接工艺评定 受压件之间的焊接 非受压的承载零件与 受压件之间的焊接 非受压和非承载的零件与受压件之间的焊 接方法采用手工 机械或半自动者 2 4焊接工艺评定试验项目 焊接工艺评定试验的具体项目包括 焊缝外观检测 拉伸试 验 导向弯曲试验 缺口韧性试验 射线透照检测 渗透检测等 2 5试件厚度与焊件厚度 进行坡口焊缝拉伸试验和横向弯曲试验的试件厚度与焊件 厚度的范围要求见表l A SM E第 卷Q W 451 1 进行坡口焊缝拉伸试验和纵向弯曲试验的试件厚度与焊件 厚度的范围要求见表2 A SM E第 卷Q W 451 2 2 6材料的分组 对母材指定P No 是为了减少焊接工艺评定的数量 而对 于具有规定冲击试验要求的铁基金属材料 在P No 下再指定 组号 这种分组主要是根母材的特性 例如成分 焊接性和力 学性能等进行类比来进行 在实际应用中要从冶金性能 焊后热 石油化工建设 08 149 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m st andards speci f icat ionI标准规范 表1坡口焊缝拉伸试验和横向弯曲试验 试验项目和数量 坤 焊接试件厚度T 母材评定厚度 的范围 m m 熔敷焊缝金属评定的最大 最小最大 厚度t m m 拉伸侧弯面弯背弯 10 19 52T2t222 曙 19 38 5 对 2l 当t 19 24 H 遗 19一 38 52T 2T 当t 19 2 4 器 一 150 1 5 1 2t 当t 19 2拳 H O 女 38 150 S 2t 当t 1505 1 33T 当t 19 24 表2坡口焊缝拉伸试验和纵向弯曲试验 p 焊接试件厚 母材评定厚度下的 熔敷焊缝金属 试验项目和数量 范围竹n 评定的最大厚 度T钿m 最小最大 度t rnr n 拉伸面弯背弯 1 5 T 2T2t222 i 5一10 102T2t222 处理 设计 力学性能和使用要求等观点来考虑其适配性 根据A sM E第 卷Q w 420 将材料按表3所示进行了分 组 表3材料的分组 母树 焊接 钢及钢合金P N o 1至P No 11 包括P一 5A 阳和5c 铝及铝台金 卜 21至P 25一 铜及铜合金P No 31至P N o 35 镍及镰合金P N o 41至P柏 49 懑 钛及钛合金P N o 51至P No 53 镐及镐合金 q p柏 61至P舶 62 毒 2 7W PS和PQ R的格式及填写 A sM E第 卷非强制性附录B焊接和钎焊附表中Q w 一482 及Q W 一483分别给出了W PS和PQ R 的推荐格式 但是W PS 和PQR 没有固定的格式 只要A sM E第 卷中Q W 250中所 要求的每一个重要变素 非重要变素和当需要时的附加重要变 素都被包括无遗或被提及即可 根据试验的过程及结果填写W PS和PQ R 3产品焊接工艺的编制 焊接工艺是承压设备焊接的规定性工艺文件 带有一定的 强制性 其一般要求是 1 正确性 焊接工艺的正确性是指焊接工艺本身的各项 要求 如坡口形式及尺寸 焊接方法选用 焊材选择 焊接顺序 焊接工艺参数 预热温度 焊后消氢 焊后热处理 工艺装备 操 作要点等 均应符合焊接的基本规则 符合工厂的生产实际 2 完整性 焊接工艺的完整性有两层含义 一是对某一产 品而言 应包含受压元件之间的焊缝 以及与受压元件相焊的焊 缝均应制定焊接工艺 否则就认为不完整 另一含义是对某一工 5DI石油化工建设 11 艺卡而言 对某个节点所需的焊接工艺参数 施焊要点 工艺装 备等均应列出 3 有效性 焊接工艺有效性 就是能够指导焊接施工 在 施焊过程中得到贯彻 3 1焊接坡口的确定 1 焊接坡口包括坡口形式和尺寸 通常坡口形式有V 型 U 型等l 2 坡口尺寸包括坡口角度 钝边 根部间隙 设计焊接坡 口的类型必须符合产品设计的有关标准规范 还要考虑母材的 厚度 焊接特性 结构的刚性 焊接应力 焊接方法的特点及其熔 深 对于奥氏体不锈钢的焊接 还要注意坡口形式和尺寸对抗腐 蚀性能的影响 3 2填充金属的选用 填充金属的选用原则 应根据母材的化学成分 力学性能 焊接性能 并结合压力容器的结构特点 使用条件及焊接方法综 合考虑选用填充金属 必要时通过试验确定 填充金属的性能应 高于或等于相应母材标准规定值的下限或满足图样规定的技术 条件要求 3 3焊前预热 1 根据母材的化学成分 焊接性能 厚度 焊接接头的拘束 程度 焊接方法和焊接环境等综合考虑是否预热 必要时通过试 验确定I 2 不同钢号相焊时 预热温度按预热温度较高的钢号选 取 3 4焊接参数 影响材料焊接工艺性的主要参数有 焊接电流 焊接电压及 焊接速度等 它们对焊接过程的稳定性 稀释率 焊道形状和熔 敷效率 焊缝化学成分及组织的稳定性有直接影响 焊接电流增大时 其他条件不变 焊缝的熔深和余高均增 大 熔宽没多大变化 或略为增大 这是因为 1 电流增大后 工件上的电弧力和热输入均增大 热源位 置下移 熔深增大 熔深与焊接电流近于成正比关系 2 电流增大后 焊丝熔化量近于成比例地增多 由于熔宽 近于不变 所以余高增大 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 3 电流增大后 弧柱直径增大 但是电弧潜入工件的深度 增大 电弧斑点移动范围受到限制 因而熔宽近于不变 焊缝成 形系数则由于熔深增大而减少 熔合比亦有所增大 4 在其他条件不变的条件下 增加电流即增加了热输入 量 从而使熔深增加 在焊缝中心晶粒因缓冷而形成粗大的柱状 晶 降低了焊缝金属的塑性 并因晶粒粗大导致焊缝金属的韧性 降低 强度也随之降低 同时伴随着一些合金元素的烧损 飞溅 大 使得焊缝易出现焊接缺陷 例如烧穿 咬边 焊接电流过小 电弧不稳定 容易造成一些焊接缺陷 例如未焊透 未熔合 夹 渣 且降低生产效率 5 电弧电压随弧长而异 电弧电压增大后 电弧功率加大 工件热输入有所增大 同时弧长拉长 分布半径增大 因此熔深 略为减少而熔宽增大 余高减少 这是因为熔宽增大 焊丝熔化 量却稍有减少所致 母材的熔合比亦有所增大 6 焊接电压对熔深 外表成形及母材稀释率的影响也很 大 当其他条件不变时 增加焊接电压而热输入量增加 这增加 母材的稀释率 但当电压过高时 焊接电流值不能保证 电弧失 去稳定 溅渣量激增 同时会造成空气入侵 这时会形成夹渣等 缺陷 电压过低 焊丝存在粘连母材现象 且焊接过程变得很不 稳定 易产生焊瘤 一般情况下应控制弧长不超过焊条直径 7 焊接速度提高时热输入量减少 使熔深 熔宽有所降 低 余高也减少 焊速太快 会造成咬边 未熔合 焊速太慢 会造 成漫溢 8 焊接速度的高低是焊接生产率高低的重要指标之一 从提高焊接生产率考虑 措施之一是提高焊速 要保证给定的焊 缝尺寸 则在提高焊接速度时要相应地提高焊接电流和焊接电 压 这三个量是相互联系的 9 大功率电弧高速焊时 强大的电弧力把熔池金属猛烈 地排到尾部 并在那里迅速凝固 熔池金属没有均匀分布在整个 焊缝宽度上 形成咬边 这种现象限制了焊速的提高 采用双丝 焊或多弧焊可进一步提高焊速 并可防止上述现象的产生 3 5焊后热处理 1 受压容器及其部件 根据母材的化学成分 焊接性能 厚度 焊接接头的拘束程度 容器使用条件 当符合A SM EC分 卷的有关篇中要求进行焊后热处理者 应当按U W 40的规定 进行焊后热处理 2 不同钢号相焊时 焊后热处理规范应按焊后热处理温 度要求较高的钢号执行 但温度不应超过两者中任一钢号的下 临界点 非受压元件与受压元件相焊时 应按受压元件的焊后热 处理规范 3 焊后热处理温度以在焊件上直接测量为准 在整个热 处理过程中应当连续记录 4W P 和PQ R 之间先后关系的探讨 W PS是A SM E规范产品焊接工艺的规定 在制作A SM E 规范产品时 W PS必须分发到施工现场 提供给有资格的焊工 指导他们按A SM E 规范的要求施焊 制作出满足A SM E规范要 求的焊接接头 PQ R是按某一W PS焊制工艺评定试板以及继 后的力学性能试验结果的实况记录 PQR 不与焊工见面 但它 记录了试验实况与结果 证实了按某一W PS施焊能够得到是否 具备预期力学性能的焊件 由此可见 如果W PS没有PQR 的支 持 焊接接头的力学性能就没有保证 而没有PQ R支持的W PS 绝不可用于A SM E规范产品的焊接 所以在A SM E体系中 W PS与PQ R密切相关 相辅相成 是不可分割的两部分 只有 当二者有机地结合在一起时 才能有效保证规范产品的焊接质 量 在实际的工作中 笔者根据自己的实际工作经验对W PS和 PQR 产生的先后关系进行了总结 主要由两种情况 1 先有W PS后有PQ R 即首先按照规范编制W PS 然 后通过PQ R来验证W PS的正确性 舡现场 2 先有PQ R后有W PS 如果已按上述程序进行评定后 得到了一些PQR 继后的W PS还可以通过下面程序获得 虹现场 综上所述 不能简单地说先有W