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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PQR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、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: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,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PQR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
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