ASME BPVC Section IX 焊接和钎焊评定培训课件

ASMEBPVCSectionIX焊接和钎焊评定培训课件汇报人：XXXXXX目录CATALOGUEASME规范体系概述焊接工艺评定（WPS/PQR）焊接位置与试件类型焊工技能评定要求评定试验与验收标准典型应用与常见问题01ASME规范体系概述动力锅炉规则（SECTIONI）规定了动力锅炉的设计、材料、制造、检验和认证要求，涵盖电站锅炉和工业锅炉等高能设备的安全标准。压力容器规则（SECTIONVIII）核设施组件规则（SECTIONIII）ASMEBPVC规范组成分为三个分卷（Div.1/2/3），分别对应不同设计方法（规则设计、分析设计、高压容器），包含壁厚计算、材料选择和制造工艺等关键技术指标。针对核电站压力边界设备的分级要求，包括反应堆容器、管道系统的特殊抗震和质保体系规定。所有ASME钢印认证项目（如U、S钢印）必须依据第IX卷进行焊接工艺评定（WPS/PQR）和焊工资格认证（WPQ）。强制性认证基础被欧盟PED、中国TSG21等法规引用，成为跨境贸易中焊接质量认可的共同技术语言。国际通用性标准01020304作为SECTIONII（材料）与制造卷（如SECTIONVIII）之间的关键纽带，确保焊接工艺参数与材料性能匹配。材料与工艺衔接枢纽覆盖工艺开发、人员技能评估到生产现场监督，形成闭环管理体系。全生命周期管控第IX卷在规范中的定位焊接评定标准适用范围工艺方法全覆盖包括电弧焊（SMAW/GTAW等）、电阻焊、电子束焊等12类焊接方法，以及硬/软钎焊技术。特殊应用场景涵盖低温容器、高温蠕变工况、循环载荷设备等特殊环境的焊接工艺验证要求。材料兼容性要求适用于SECTIONII规定的铁基材料（SA-516Gr.70等）、有色金属（如镍合金）及异种金属连接。02焊接工艺评定（WPS/PQR）WPS与PQR的定义与关系逻辑关系先通过pWPS指导试件焊接→形成PQR试验报告→依据PQR编制正式WPS。PQR是WPS的技术支撑，WPS是PQR的标准化输出。PQR（工艺评定报告）记录试件焊接参数、无损检测及力学性能试验结果的技术文件，相当于"新药临床试验报告"。需包含母材/焊材分类、热输入控制、PWHT等关键数据，由焊接工程师签字确认。WPS（焊接工艺规程）基于合格PQR编制的正式工艺文件，明确电流、电压、焊材、预热温度等生产参数，类比为"厨房标准炒菜流程"。其法律效力来源于PQR的试验验证，且参数范围不得超出PQR评定范围。评定试件制备要求母材选择按ASMEIX的P-Number分组（如P-No.1碳钢），厚度需覆盖实际生产范围。试件坡口形式（V型、U型等）应与产品接头一致，并保留15%以上原始轧制表面。01焊接位置控制需评定实际应用位置（1G平焊至6G管件全位置），试件固定方式应避免强制变形。多道焊试件需记录每道次参数，层间温度需用接触式测温仪监控。检测试样制备射线检测试件长度≥150mm，力学性能试样需包含焊缝/热影响区/母材。冲击试样缺口位置按标准定位，弯曲试样去除余高至与母材平齐。记录完整性实时记录电流/电压波形（推荐数据采集系统）、气体流量、焊速（精确到0.1m/min）、预热/层间温度（红外测温校准），所有数据需可追溯至具体焊工和设备。020304变更需重新评定，包括母材P-Number变更（如P-1→P-3）、焊材F-Number升级（如F-4→F-3）、热输入超限（±10%）、PWHT条件改变（如取消热处理）等。这些变素直接影响接头力学性能。重要变素与非重要变素重要变素（EssentialVariables）仅在有冲击要求时生效，如焊道间温度上限提高50℃、从单道焊改为多道焊、保护气体成分变更（Ar+CO₂比例调整）等。附加重要变素（SupplementaryEssentialVariables）变更仅需修订WPS，如坡口角度±5°调整、保护气体流量±10%浮动、从直流正接改为反接等不影响性能的工艺调整。非重要变素（Non-EssentialVariables）03焊接位置与试件类型坡口焊缝位置分类（板材/管材）适用于板材水平放置或管材可旋转工况，焊缝表面朝上施焊，熔池受重力影响小，是最易操作的焊接位置。典型应用包括储罐环缝的转动焊接和管道预制段的固定口焊接。1G平焊位置工件垂直固定，焊缝呈水平走向，熔池因重力作用易出现下淌现象。常见于立式容器环缝焊接，需采用短弧操作和小焊道技术控制成形。2G横焊位置管材水平固定不转动，需完成全位置焊接（平、立、仰焊组合），属于高难度位置。典型场景如工艺管道的现场安装焊口，要求焊工掌握多种过渡技术。5G管道固定焊焊缝位于水平面，焊枪与工件呈45°角操作，熔敷效率高但易产生未熔合缺陷。广泛应用于支架与壳体的连接焊缝，需注意控制热输入防止变形。1F平角焊焊缝垂直走向，分向上立焊（PF）和向下立焊（PG）两种工艺。向上立焊熔深大但效率低，适用于厚板焊接；向下立焊速度快但易产生咬边，常见于薄板结构。3F立角焊工件垂直固定，焊缝沿水平方向延伸，熔池受重力影响明显。典型应用包括塔器加强圈角焊缝，推荐采用分段退焊法减少焊接应力。2F横角焊焊缝位于工件下方，操作难度最大，熔池易下坠。压力容器人孔加强圈焊缝多属此类，需采用小电流、快速焊并严格控制层间温度。4F仰角焊角焊缝位置分类（板材/管材）01020304试件尺寸标准要求板材试件规格ASMEIX规定对接试件宽度≥150mm，长度应包含全部焊接位置过渡区。例如3G立焊试件高度需≥300mm以覆盖平焊-立焊-仰焊的工艺转换区段。对于≤24英寸（610mm）管道，需采用全尺寸管段试件；大直径管道允许用弧形试板模拟，但曲率半径应与产品一致。6G位置试件必须包含30°-60°倾斜段。评定试件厚度应覆盖实际产品厚度的0.75-1.5倍范围。搭接接头试件的搭接量需≥3倍较薄件厚度，确保足够的热传导模拟。管材试件直径角焊缝试件厚度04焊工技能评定要求试件检验方法（外观/弯曲/RT）外观检测焊缝成形需符合ASMEIX标准要求，重点检查焊缝余高、焊脚尺寸、咬边、表面裂纹等缺陷，使用放大镜和测量工具确保尺寸公差在允许范围内。弯曲试验射线检测（RT）采用导向弯曲或自由弯曲方法，评估焊接接头的延展性和抗裂性能，面弯和根弯试验需分别使焊缝表面和根部受拉，弯曲角度需达到标准规定值（如180°）且无超过3mm的开口缺陷。按ASMEV卷要求执行单壁单影透照，使用ASTME1025像质计验证灵敏度（孔型IQI需显示2-2T孔），黑度控制在1.8-4.0范围内，评定裂纹、未熔合等不可接受缺陷。123涡流检测（ECT）特殊应用针对薄壁管材焊缝，可采用多频涡流技术，但需通过已知缺陷样件验证检测灵敏度并记录相位角信号特征。数字射线替代传统胶片采用DR/CR系统需满足ASTME2597分辨率要求（≥3.6lp/mm），信噪比SNR≥150，原始数据需保留且禁止过度图像增强掩盖缺陷。超声检测（UT）替代RT对于厚壁或复杂结构焊缝，可采用全矩阵捕获（FMC）或相控阵超声（PAUT），但需按ASMEVArticle4进行工艺验证并出具等效性证明。渗透检测（PT）限制应用仅允许表面开口缺陷检测，不能替代RT对体积型缺陷的评定，需符合ASMEVArticle6的显像时间和清洗程序要求。射线检测替代规则特殊材料限制条款高合金钢焊接奥氏体不锈钢需控制热输入防止σ相脆化，双相不锈钢要求铁素体含量35%-65%，焊后需进行酸洗钝化处理。禁止使用含硫焊剂，层间温度需控制在100℃以下，并要求进行PT检测排查微裂纹。焊接区域需在氩气保护箱内进行，背面保护气体纯度≥99.998%，焊缝颜色验收标准规定银白色为合格，蓝色/灰色需拒收。镍基合金限制钛合金防护要求05评定试验与验收标准焊缝金属必须与母材实现完全焊透，确保无未熔合区域，这是保证焊接接头承载能力的基本前提。检验时需通过目视或放大镜检查焊缝根部是否形成连续均匀的熔合线。外观检验合格准则（QW-194）全焊透要求焊缝表面不得存在裂纹、咬边（深度超过0.8mm）、气孔（直径超过1.6mm）等缺陷。咬边需通过焊缝轮廓量规测量，气孔需记录最大单个尺寸和分布密度。表面质量规范焊缝余高不得超过标准允许值（通常为3mm），宽度需覆盖坡口两侧并留有适当过渡区。角焊缝的焊脚尺寸偏差需控制在±1.5mm以内，使用专用焊缝量具进行验证。几何尺寸控制试样制备标准试样需包含焊缝中心线及两侧热影响区，厚度方向保留原始焊态。板状试样宽度应为38mm，管道试样需按ASMEB16.25标准加工，确保受弯区域覆盖整个接头截面。弯曲参数设定根据材料类型确定弯曲直径（通常为4倍试样厚度），碳钢需弯至180°。试验过程中采用液压式弯曲机匀速加载，速率不超过10°/s，避免冲击载荷影响结果判定。缺陷测量方法开口型缺陷需使用塞尺测量最大宽度，线性缺陷（如裂纹）用显微镜测量长度。允许存在少量微小缺陷，但任何方向上的缺陷尺寸累计不得超过3.2mm阈值。失效模式分析若出现分层或断裂，需区分是焊接缺陷导致还是母材问题。热影响区裂纹需结合金相分析判断是否为氢致裂纹或再热裂纹，此类情况即使未超尺寸也需判定不合格。弯曲试验缺陷限值（3.2mm）01020304缺陷分级体系根据ASMEBPVCSectionV规定，将缺陷分为圆形显示（气孔、夹渣）和线性显示（裂纹、未熔合）。圆形显示按直径分级，线性显示按长度与壁厚比例评定。射线检测验收标准（QW-191）验收阈值设定单个气孔直径不得超过壁厚的1/3且最大3.2mm；密集气孔在12倍壁厚区域内总面积不超过6mm²。未熔合和裂纹类缺陷绝对禁止存在，无论尺寸大小均判为不合格。影像解读规范需由II级及以上射线检测人员评片，使用ASTME94标准对比片辅助判定。对可疑指示需采用双片复核或附加UT检测验证，确保缺陷定性准确。06典型应用与常见问题石油化工设备评定案例高温高压管道焊接工艺评定需特别关注材料的高温蠕变性能和抗氢致开裂能力，通常采用PWHT（焊后热处理）工艺改善焊接接头性能。案例显示SA335P91材料的焊接需严格控制层间温度在200-300℃范围。储罐底板搭接接头评定重点解决未熔合缺陷问题，通过优化焊接电流（建议增加10-15%）和采用摆动焊技术可提升熔深。典型失败案例显示磁偏吹会导致焊缝偏移超过3mm容差。换热器管板密封焊评定要求100%射线检测合格率，难点在于控制异种钢焊接（如碳钢与不锈钢）的稀释率。成功案例采用ERNiCrMo-3焊丝配合脉冲TIG工艺。临氢设备钎焊评定必须通过NACETM0284标准抗氢剥离试验。数据显示使用BNi-2钎料在1040℃真空钎焊时，接头强度可达母材的90%以上。核电站部件特殊要求需满足ASMEIII-NB分卷要求，所有焊工必须通过6G位置考试。典型案例要求焊缝冲击韧性在-29℃时≥41J，采用E7018焊条时需严格烘干至350℃×2h。安全壳焊接工艺评定实施全自动轨道焊接，评定参数包括≤5%的错边量和0.1-0.3mm的根部间隙控制。氦气泄漏率需≤1×10^-9mbar·L/s。蒸汽发生器传热管密封焊要求模拟焊后热处理（SRA）试验，保温温度610±5℃持续40小时。UT检测需满足ASMEV卷附录12的DAC曲线要求。反应堆压力容器焊缝常见评定失败原因分析工艺参数超出认可范围典