美国的焊接工艺介绍
兰州石油化工机器总厂赵孟显

编者按:此篇文章为第19届焊博会ASME专业研讨会上的讲稿

一、基本概念

(1)介绍与焊接有关的三个组织
(a)美国焊接学会: AmericanWeldingSociety(AWS
主要归口焊接术语、焊接材料制造和检验、钢结构焊接的标准,这些标准同时又是美国国家标准(ANSI)。另外还制定“标准焊接工艺规程”(SWPS)。
(b)美国材料和试验学会: AmericanSocietyforTesting andMaterials(ASTM
主要归口各种材料,包括铁基材料(即俗称“黑色金属”)、非铁基材料(即俗称“有色金属”)和其它材料的制造、检验、无损检测及其它试验标准,这些标准同时也是美国国家标准(ANSI)。
(c)美国机械工程师学会: American Society of Mechanical Engineers(ASME
主要归口锅炉、压力容器、核能容器、玻璃纤维增强塑料压力容器、压力管道的设计、制造与检验的规范(也是美国国家标准)及用于这些规范的材料(包括铁基材料、非铁基材料、焊接材料)、上述容器的焊接及无损检测的标准。
其它还有一些组织,也引用一些有关焊接的标准,如美国石油学会(API)中的钢结构焊接引用AWS中的D1.1、铸钢件的补焊引用ASTM中的A 488、而井口装置受压件的焊接引用ASME中的第IX卷的要求。

(2)ANSI/AWS A3.0中的一些焊接术语
材料连接方法分类(见图一)
熔化焊方法分类(见图二)
焊接方法的缩写和定义:
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AAWAir acetylene   AHWAtomichydrogen   BMAWBaremetalarc
CAW
Carbonarc      EBWElectronbeam       EGWElectrogas
ESW
Electroslag     FLOWFlow                      FCAWFluxcoredarc
FW
Flash                  GMAWGasmetal arc    GTAWGastungstenarc
IW
Induction            LBWLaserbeam            OAWOxyacetylene
OHW
Oxyhdrogen  PAWPlasmaarc             PEWPercussion
PW
Projection        RSEWResistanceseam               RSWResistance spot
SAW
Submerged arc    SMAWShielded metal arc  SWStudarc
TWThermit
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AAW空气-乙炔焊:利用空气中的氧气和乙炔产生的火焰进行焊接的方法,不施加压力。是一种老式的和很少使用的方法。
AHW原子氢焊:二个金属极之间外加氢气保护的一种弧焊方法,不施加压力。是一种老式的和很少使用的方法。
BMAW 裸金属弧焊:在一个裸电极或薄药皮电极和焊缝熔池之间产生电弧的一种弧焊方法,不使用保护气体,也不施加压力。填充金属来自电极。是一种老式的和很少使用的方法。
CAW 碳弧焊:在一个碳电极和焊缝熔池之间产生电弧的一种弧焊方法,它可以使用或不使用保护气体,无须施加压力。
EBW 电子束焊:利用主要由高速电子流组成的聚焦束流撞击被焊表面产生的热量使金属接合的焊接方法。不使用保护气体,也不施加压力。
EGW 气电立焊:通过连续送进的填充金属极和焊缝熔池之间的电弧使之产生接合的一种弧焊方法。在近似立焊位置焊接,可以使用模块,使熔化的焊缝金属强迫成型。该方法可用或不用外加保护气,无须施加压力。使用实芯或金属粉芯焊丝时,用单一气体或混合气体形成气体保护;使用药芯焊丝时,可用或不用外加的气体或混合气来形成保护气。
ESW 电渣焊:以熔渣产生金属接合的焊接方法。熔渣使填充金属和工件的被焊表面熔化。当焊接进行时,熔渣沿着接头的整个横截面移动,而熔池则受到熔渣的保护。起焊时,首先以电弧加热渣,然后灭弧,导电的渣借助电流通过电极和工件时的电阻产生的热量而保持熔融状态。
FLOW钎接焊:以熔点低于母材的熔化的填充金属作为热源漫流过熔合面以产生接合的一种硬钎焊方法。是一种老式的和很少使用的方法。(注:按字面可译为“漫流焊”)。
FCAW药芯焊丝弧焊:采用连续送进的填充金属极和焊缝熔池之间的电弧进行焊接的气体保护熔化极弧焊方法。本法所用保护气体来自管状焊丝内部的焊剂,可带有也可不带有外部供应的、起补充保护作用的气体,焊接时无须施加压力。
FW 闪光焊:通过在对接接头结合面上利用闪光作用再加压产生焊缝的电阻焊方法。闪光作用是在工件之间很小的接触点上施加很高的电流密度、同时将作为工件的接头缓慢地强制移动排出材料而产生的。通过对工件的迅速顶锻完成焊缝。
GMAW熔化极气体保护焊:采用连续送进的填充金属极和焊缝熔池之间的电弧的弧焊方法。此法采用外部供应的保护气体,焊接时无须施加压力。
GTAW钨极气体保护焊;以钨极(非熔化极)和工件之间的电弧加热金属,从而获得接合的弧焊方法。保护方法是采用单一气体或混合气体。压力和填充金属可用也可不用(此法有时不恰当地称为“TIG” 焊)。
IW 感应焊:由于工件对高频焊接电流的流动阻力而发热,以达到金属接合的焊接方法。焊接时压力可用也可不用。高频焊接电流效应是将焊接热集中于所要的部位。
LBW 激光焊:通过应用一个经聚焦的光束撞击被焊件以产生热量达到材料结合的一种焊接方法。
OAW氧-乙炔气焊:使用乙炔作为燃料气的氧气焊接方法。焊接时无须施加压力
OHW氧-氢气焊:使用氢气作为燃料气的氧气焊接方法。焊接时无须施加压力。
PAW等离子弧焊:以电极-工件间的压缩电弧(转移弧)或电极-压缩喷嘴间的压缩电弧(非转移弧)加热金属,从而获得结合的弧焊方法。保护气体是从嘴孔喷出的热离子化气体,也可以再辅之以另一种气源的保护气体。保护气体可以是单一的惰性气体,也可以是混合气体。压力和填充金属可用亦可不用。
PEW冲击焊(对焊):通过电能的迅速释放产生电弧,并在电能释放后立即施加冲击力以形成材料结合的一种焊接方法。
PW 凸焊(点焊):利用焊接电流的电阻热来形成结合的一种电阻焊方法,焊缝位于凸点、浮花或交叉点等预先确定的点上,金属连接处互相搭接(并加压)形成材料结合的一种焊接方法。
RSEW 电阻缝焊:这是一种电阻焊方法,工件表面互相搭接并沿接头长度方向通过滚轮逐渐前进,利用焊接电流的电阻热达到焊接温度并加压以形成多个连续互相搭接的熔核组成焊缝来实现结合。
RSW 电阻点焊:这是一种电阻焊方法,以工件(接触点)作为电流回路的一部分,焊接电流流过表面互相搭接的工件产生电阻热,并加压以实现结合。
SAW 埋弧焊:以一个(或多个)金属裸电极与工件之间形成的一个(或多个)电弧加热金属,使后者得到结合的弧焊方法。熔化的金属和电弧被一层铺在工件上的粒状可熔性焊剂加以保护。不施加压力,填充金属取自电极,有时尚从焊棒、焊剂、金属粒等得到补充性的填充金属。
SMAW 手工电弧焊:以涂料焊条与工件之间的电弧加热金属,从而达到结合的一种弧焊方法。以涂料的分解物对电弧进行保护。施焊时无须外加压力,填充金属取自焊条。
SW 螺柱焊:螺柱或相似的零件与工件采用焊接连接的统称,焊接可以通过电弧、电阻、摩擦或其它方法。可加也可不加附加的保护气。 (这里指电弧螺柱焊)
TW 铝热焊:通过金属氧化物和铝的化学反应形成液体金属来加热金属形成结合的一种焊接方法。压力可加也可不加,填充金属取自液体金属。

图一:材料连接方法分类


图二:熔化焊方法分类

固态焊方法分类(见图三)
焊接方法缩写和定义
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CEWCoextrusion             CWCold                  DFWDiffusion                     EXWExplosion
FOW
Forge                        FRWFriction            HPWHot pressure            IWInduction
PGW
Pressure gas         ROWRoll                 RSEWResistance seam
RSW
Resistance spot    USWUltrasonic      UWUpset

CEW 挤压焊:通过加热工件到焊接温度并在挤压模具中强制加压形成结合的一种固态焊接方法。
CW 冷焊:在室温通过施加压力并在焊接处产生坚固变形形成焊缝的一种固态焊接方法。
DFW扩散焊:在较高温度对工件施加压力,但无肉眼可见变形或相对移动的情况下形成焊缝的一种固态焊接方法。可在结合面上加入固态的填充金属。
EXW 爆炸焊:工件通过受控制的爆炸产生的高速冲击形成焊缝的一种固态焊接方法。
FOW 锻焊:将工件加热到焊接温度,并对结合面施加足以产生永久变形的突然锻击以形成焊缝的一种固态焊接方法。
FRW 摩擦焊:一种固态焊接方法,它借助工件之间的相对旋转或滑动产生热量,再突然施加压缩力使材料从结合面塑性排出,从而使工件在结合面产生焊缝。
HPW 热压焊:将工件加热并对结合面施加足以产生宏观变形的压力以形成焊缝的一种固态焊接方法。
IW 感应焊:由于工件对高频焊接电流的流动阻力而发热,以达到金属结合的焊接方法。焊接时压力可用可不用。高频焊接电流效应是将焊接热集中于所要的部位。
PGW 加压气焊:一种氧-燃料气焊方法,氧-燃料气焊时在整个结合面上同时形成焊缝。焊接时施加压力,但不加填充金属。
RSEW 电阻缝焊:一种电阻焊方法,工件表面互相搭接并沿接头长度方向通过滚轮逐渐前进,利用焊接电流的电阻热达到焊接温度并加压以形成多个连续互相搭接的熔核组成焊缝来实现结合。
RSW 电阻点焊:一种电阻焊方法,以工件(接触点)作为电流回路的一部分,焊接电流流过表面互相搭接的工件产生电阻热,并加压以实现结合。
ROW 滚焊:一种固态焊接方法,通过对工件结合面加热并施加滚轧到足够的压力使之产生变形以形成焊缝。
USW 超声波焊
:一种固态焊接方法,通过对工件的局部应用高频率的振动能并在压力下结合在一起以形成焊缝。
UW 顶锻焊:一种电阻焊方法,通过焊接电流流过互相对接的接合面产生电阻热获得热量,并加压以实现整个接合面或在前进的接合面上实现结合。

图三、固态焊方法分类

硬钎接和软钎接方法分类(见图四)
钎接方法缩写和定义
ABArc brazing                BBBlock brazing           TCABTwin carbon arc brazing
DB
Dip brazing               DSDip soldering           DFBDiffusionbrazing
FB
Fumacebrazing        FSFumacesoldering    FLBFlowbrazing
IB
Inductionbrazing       ISInductionsoldering    IRBInfraredbrazing
IRS
Infraredsoldering   INSIronsoldering           RBResistancebrazing
AB 电弧硬钎接:使用电弧作为热源的一种硬钎接方法。
BB 加热块硬钎接:以置于接头处的加热块于的热量来进行钎接的一种硬钎接方法。是一种老式的和很少使用的方法。
DB 浸沾硬钎接:钎接所需热量是由熔化的化学物质熔池或金属熔池所提供的一种硬钎接方法。当使用熔化的化学物质熔池时,熔池可起钎剂作用;当使用熔化金属的熔池时,熔池提供钎料。
DS 浸沾软钎:接钎接所需热量是由熔化的金属熔池所提供的一种软钎接方法。熔池也提供软钎料。
DFB 扩散硬钎接:一种硬钎接方法,将要连接的金属加热到硬钎接所需的温度,并使用钎料,钎料通过毛细管作用铺展开或预置于结合面上产生结合。钎料所扩散到母材的接头部分,其性能已与相邻母材有所不同。压力可用可不用。
FB 炉中硬钎接:把待连接的零件放在升温到硬钎接温度的炉中进行钎接的一种硬钎接方法。
FS 炉中软钎接:把待连接的零件放在升温到软钎接温度的炉中进行钎接的一种软钎接方法。
FLB 漫流硬钎接:将熔化的非铁基钎料灌注越过接头以获得热量,直到达到硬钎接温度的一种硬钎接方法。是一种老式的和很少使用的方法。
IB 感应硬钎接:用工件感应电流的电阻热进行钎接的一种硬钎接方法。
IS 感应软钎接:用工件感应电流的电阻热进行钎接的一种软钎接方法。
IRB 红外硬钎接:利用红外线的热量进行钎接的一种硬钎接方法。
IRS 红外软钎接:利用红外线的热量进行钎接的一种软钎接方法。
RB 电阻硬钎接:工件是电路的一部分,利用工件的电阻热进行钎接的一种硬钎接方法。
RS 电阻软钎接:工件是电路的一部分,利用工件的电阻热进行钎接的一种软钎接方法。
TB火焰硬钎接:钎接所需热量由燃气火焰提供的一种硬钎接方法。
TCAB 双碳弧硬钎接:钎接所需热量取自两个碳极之间电弧的一种硬钎接方法。是一种老式的和很少使用的方法。
TS 火焰软钎接:钎接所需热量由燃气火焰提供的一种软钎接方法。
USS 超声波软钎接:使高频震动能通过熔融的软钎料除去有害的表面薄膜,因此增加母材的湿润度的一种软钎接方法。这种操作一般不使用钎剂。
WS 波动软钎接:使工件通过熔融的软钎料的波动的一种自动软钎接方法。参见浸沾软钎接。

图四、硬钎接和软钎接方法分类

二、美国的焊接工艺

(1)焊接工艺评定的概念
在美国,不管是用于压力容器、压力管道上的主要焊接工艺(指用于受压件或与受压件相连接的焊缝或受力件的焊缝),还是用于钢结构上的焊接工艺,都必须先经过工艺评定,即为保证使用于产品上的焊接工艺所制造的焊接接头的性能符合标准规定的各项要求,包括接头的力学性能、化学成分及其它不可能在不破坏接头完整性的情况下希望了解的性能,应在产品焊接前,按产品焊接所需要的各项焊接参数制造一个试验接头进行验证,对该接头进行各种检验,包括破坏性试验,以确定未来使用的焊接工艺的正确性,这就是焊接工艺评定。
顺便提一下,在ISO 9001中规定对特殊过程要事先进行“确认”,包括工艺、设备和操作工,其中工艺确认与工艺评定的概念是一致的,但在美国规定焊接工艺评定要比ISO 9001的规定早得多。在我国,在压力容器中要求焊接工艺评定是80年代的事情,也比在我国贯彻ISO 9000标准要早。

(2)焊接工艺评定的基本要求
我们知道,焊接工艺的参数(焊接条件)很多,在焊接过程中的变化又是不可避免的,如果要求评定使用的所有焊接工艺参数与产品使用的完成一致是不现实的,这就要求我们对焊接工艺的参数变化影响焊接接头性能变化的范围大小进行研究,制定一个可以接受的标准以减少焊接工艺评定的数量。
每个国家会根据本国的具体情况和不同的产品对象制定不同的焊接工艺评定标准,但主要方面是大同小异的。
我们以ASME 锅炉及压力容器规范为例说明焊接工艺评定标准的基本概念,ASME 锅炉及压力容器规范的第IX卷就是一个专门规定焊接和钎接评定的标准,包括焊接工艺、钎接工艺、焊工、焊机操作工、钎接工和钎机操作工的评定标准。
在第IX卷中,为了减少焊接工艺评定的数量,将影响接头性能的焊接工艺的变素分成焊接方法、接头、母材、填充金属、焊接位置、预热、焊后热处理、气体、电特性和焊接技巧等十类,再将不同焊接条件对接头性能的影响的程度将变素分成三类:
重要变素:影响焊缝力学性能的焊接条件。
附加重要变素:影响焊缝缺口韧性的焊接条件。
非重要变素:不影响焊缝力学性能的焊接条件。
对每种焊接方法的重要变素和附加重要变素的变化范围作了规定,当任何一个重要变素(或当接头有缺口韧性要求时,附加重要变素)的变化超出规定范围时,就要求对该焊接工艺进行重新评定。但非重要变素的任何变化则不要求重新评定焊接工艺。
不同焊接方法对焊接条件的规定是不同的。某个焊接方法评定用的焊接条件或焊接变素在不同的规范中有不同的规定,在第IX卷中大多数以表格形式规定了每种焊接方法的三类焊接变素。进行焊接工艺评定时,首先要根据产品焊接的需要和本企业的实际情况决定需要的焊接方法和相应的焊接变素,这种焊接变素的确定不能仅仅按产品的需要,这样可能会造成评定范围的重复而增加评定的工作量。
评定所需的焊接变素确定后,(可以有一个范围)记录于《焊接工艺规程》,而对该工艺实际评定用的焊接条件和试验结果记录于《工艺评定记录》,评定的合格标准要根据相应的产品规范卷的规定。经过评定合格的《焊接工艺规程》就可以用于产品焊接。
《焊接工艺规程》和《工艺评定记录》要经过企业负责人的签字后才能生效,因而只对本企业有效。

(3)焊接工艺评定中的焊接变素
以ASME 锅炉及压力容器规范第IX卷为例,分成焊接方法、接头、母材、填充金属、焊接位置、预热、焊后热处理、气体、电特性和焊接技巧等十类。
为了减少焊接工艺评定的数量,根据母材特性指定了P-No.,铁基(黑色)金属从P-No.1~ P-No.11共10组,在P-No.下再分组,用于有缺口韧性要求时。
同样,对熔敷焊缝金属指定了A-No.,分成12类。
● 焊接方法是评定的基础,焊接方法的变化要求重新评定,第IX卷中的焊接方法包括:OFW、SMAW、SAW、GMAW、FCAW、GTAW、PAW、ESW、EGW、EBW、RW、LBW、FRW、螺柱焊、表面加硬层堆焊、耐蚀层堆焊。
根据焊接方法的机械化程度,分成手工焊、机动焊、半自动焊和自动焊四种,定义如下:
手工焊:全部以手进行操作和控制的焊接。
机动焊:在焊机操作工的经常观察和操纵之下,以机器进行的焊接,这种焊机对工件的装卸可进行也可不进行。
半自动焊:由焊机控制一个或更多焊接条件的手工焊。在半自动电弧焊中,是由焊机控制填充金属送进、焊接的推进由手工控制。
自动焊:用焊接设备完成焊接操作,仅偶而需要观察一下,但不需要手工调节的焊接。
● 接头:在这一类变素中包括试件的坡口型式、衬垫、坡口根部间距、接头形状、电阻焊搭接长度、表面加硬层堆焊和耐蚀层堆焊的界面到最终表面之间的距离等及其评定范围。
● 母材:在这一类变素中包括试件母材的F-No.和组号及其评定范围、试件母材厚度及其评定范围、管状试件直径及其评定范围。
● 填充金属:在这一类变素中包括试件使用的填充金属截面积或尺寸、化学成分、埋弧焊焊剂成分、焊条扩散氢等级、焊丝的形态、熔敷焊缝金属厚度、填充金属送进速度、熔敷焊缝金属的A-No. 焊剂的型号和成分、可熔化嵌条等及其评定范围。
● 焊接位置:在这一类变素中包括各种焊接位置,尤其是关于立焊位置的方向等及其评定范围。
● 预热:在这一类变素中包括预热温度或层间温度的变化范围及其评定范围。
● 焊后热处理:在这一类变素中包括焊后热处理的种类、温度范围、保温时间的变化范围及其评定范围。
● 气体:在这一类变素中包括焊接中使用的保护气体的组成、流量、部位的变化范围及其评定范围。
● 电特性:在这一类变素中包括焊接热输入(线能量)、电弧种类、电源种类、电子束焊的电流/电压、钨极型号、电阻焊的电气参数等的变化范围及其评定范围。
● 焊接技巧:在这一类变素中包括焊道前进时的摆动、氧气焊的火焰种类和前进方向、焊道清理方法、背面清根方法、电渣焊的摆动参数、单丝与多丝、电阻焊焊接设备类型、焊接方法自动化程度的改变、单道焊与多道焊、气体保护焊喷嘴型号/大小的改变、填充丝送入熔池方式等的变化范围及其评定范围。

(4)在美国实际使用的焊接工艺
就我在美国30多家压力容器和锅炉制造企业所见到的焊接工艺,无一例外都是经过评定的WPS和可查验的PQR。并不需要再根据WPS来编制实际产品用的焊接工艺,这可能是目前国内比较普遍存在的问题,认为WPS上规定了焊接变素的范围因而不适宜现场使用,其实标准已规定了一个PQR可以编制多个WPS,但我在国内大多数企业见到的都是一个WPS对应一个PQR,然后再据此编制实际产品用的焊接工艺。

(5)焊接工艺的格式
在美国,焊接工艺没有统一的格式,只要该焊接工艺包括了该焊接方法的所有重要变素、附加重要变素和非重要变素即可,但大都是表格式的。在规范中有推荐的表格可以参考。

(6)焊接工艺评定的例外
从第IX卷1998版的增补开始,在P-No.1、S-No.1、P-No.8和S-No.8的一组或二组材料的SMAW、GTAW中允许使用规定编号的“标准焊接工艺”,使用这些焊接工艺不需要进行工艺评定,但还需要进行验证,即仍然要先焊接一个试件,进行外观检验和力学性能试验,与工艺评定没有什么不同,所不同的只是焊接条件已有“标准焊接工艺”予以规定而已。这与AWS D1.1中的规定不同,下面简单介绍一下AWS D1.1。

(7)AWSD1.1/ D1.1M《钢结构焊接规范》简介
AWSD1.1/ D1.1M《钢结构焊接规范》是美国焊接学会制定用于钢结构焊接接头设计、焊接工艺评定、焊工和焊机操作工技能评定的标准,在该标准中规定了类似于第IX卷的焊接工艺评定、焊工和焊机操作工技能评定的规则,同样也规定了应用于钢结构焊接的焊接方法、对应于相应焊接方法的重要变素、附加重要变素和非重要变素,但由于是用于钢结构的焊接,与第IX卷有下列不同:
对变素的规定有部分不同,如将SMAW、GMAW、FSAW等焊接方法中的坡口型式规定为重要变素。
对母材的分类不采用F-No.的方法,由于钢结构使用的材料远没有压力容器那么多,因而只分成IV组。
评定的适用范围(如坡口、厚度、母材分组等)不同。
使用的焊接方法要少得多,主要是FCAW和SMAW,也使用GMAW 、GMAW-S 、ESW、EGW、GTAW 等。
最大的不同是只要完全按照D1.1/ D1.1M如第3章的全部要求,包括焊接方法、接头型式、坡口尺寸、焊接材料、焊接规范(包括焊条/焊丝直径、牌号、电流、电压、焊接速度等)、焊接位置等,就可以认为是使用了已经过评定的“标准焊接工艺”而不再需要任何评定或验证,可直接使用!

(8)焊接工艺举例

焊接工艺规程(WPS)

公司名称:(略去)签字人:(略去)

WPSNo:GMAW-2日期:1-17-80

所依据的PQR No:RC-2C

修改No:19-29-90

RC-31、32、33和39

焊接方法:熔化极气体保护焊

自动化等级:半自动

接头(QW-402)

焊后热处理(QW-407)

接头型式:单面和双面V型

温度范围:---

衬垫: 无

时间范围;----

衬垫材料(型式):---

其它:---

气体(QW-408)

母材(QW-403)

气体混合比流量

P-No. 8to P-No. 8

保护气: 氦/氩/CO290%/7.5%/2.5%25-35

厚度范围: 0.134英寸-0.1474英寸

尾部保护气:无

管子直径范围:0.154-0.1694英寸,

背面保护气无

其它:0.216-0.2376英寸,0.432-1.650英寸

其它:-----

填充金属(QW-404)

 

F No. 6其它:----

电特性(QW-409)

A No. 8其它:----

电流AC或DC:DC极性: 反接

SFA No:5.9

安培(范围):100~180 电压(范围):16~20

AWS No: ER-308Si; ER-308L Si

其它:-----

焊丝尺寸:0.35英寸

 

焊剂牌号:N/A

焊接技巧(QW-410)

可熔化嵌条:N/A

直进焊或横摆焊:直进焊

其它: Arcos. C. E. 焊丝

嘴孔或喷嘴尺寸:1/2英寸

 

最初和中间焊道的清理方法: 刷理,打磨

焊接位置(QW-405)

背面清根方法: 电弧气刨/打磨

坡口的位置:全部位置

横向摆动: 1/4--1/2英寸

焊接方向: 平位置或立向上或立向下

导电嘴到工件的距离: 1/4--1/2英寸

其它:---

每侧多道或单道焊:多道焊

 

多丝焊或单丝焊: 单丝焊

预热(QW-406)

焊接速度: 15-20英寸/分

预热温度: 50℉

其它:

层间温度:50℉min., 250℉max.

 

预热的保持方式:正常焊接

 

其它:---

 

   

焊接工艺规程(WPS)(正面)

公司名称:(略去)签字人: (略去)

WPSNo:SAW-17日期:11-1-93

所依据的PQR No:RC-70

修改No:0日期:

焊接方法:SMAW/SAW

自动化等级: 手工/机动

接头(QW-402) 接头简图:
接头型式:单面和双面V型
衬垫:(有)SAW(无)SMAW(略去)
衬垫材料(型式):焊缝金属
其它:---

母材(QW-403)

P-No. 8组号: 1to P-No. 9B组号: 1或:

钢号和等级为----与钢号和等级为------相焊,或:

化学成分和力学性能为-------与化学成分和力学性能为-------相焊

厚度范围:

母材:坡口焊0.6250-2.5角焊 N/A

熔敷焊缝金属:见下面

管子直径范围:12英寸和以上角焊 N/A

其它:

填充金属(QW-404)SAWSMAW

F-No. 6其它:5

A-No. 8其它:8

SFA No:5.95.4

AWS No: ER-309LER-3098L

填充金属尺寸: 3/32和1/8英寸3/16英寸

牌号:Sandvik和 JohnstonMckay

焊剂牌号:Oerlikon- OP-76

可熔化嵌条:N/A

熔敷焊缝金属厚度范围:
SMAW = 0.0625-0.5英寸
SAW = 0.1875-2.0英寸

焊接工艺规程(WPS)(背面)

焊接工艺规程(WPS)(背面)

焊接位置(QW-405)

焊后热处理(QW-407)

坡口的位置:1G

温度范围:---

焊接方向:向上--向下--

时间范围;----

角焊缝位置:N/A

气体(QW-408)

预热(QW-406)

气体混合比流量

预热温度: min350℉

保护气: 无N/AN/A

层间温度: max400℉. (HAZ)

尾部保护气: N/A

预热的保持方式:继续均匀加热

背面保护气N/A

电特性(QW-409)

电流AC或DC: DC极性: 反接

安培(范围):见下面电压(范围):见下面

钨极尺寸和类型: N/A

金属过渡方式(GMAW)N/A

焊接技巧(QW-410)

直进焊或横摆焊: 直进焊-轻微凸起的焊道-SAW

嘴孔或喷嘴尺寸: N/A

最初和中间焊道的清理方法: 最初:打磨清理1/2英寸宽范围去氧化皮;层间:,气碎或打磨

背面清根方法: 电弧气刨/打磨

横向摆动: N/A

导电嘴到工件的距离: 1/2--1英寸

每侧多道或单道焊:多道焊,每个焊道厚度小于3/8英寸

多丝焊或单丝焊: 单丝焊

焊接速度:见下面

其它:

焊层

焊接
方法

填充金属

电流

电压
范围

焊接速度
范围

其它

种类

直径

极性

安培

1-4近似

SMAW

E-309L

3/16〃

DC-反接

150-175

33-35

手工

5-7近似

SAW

ER-309L

3/32〃

DC-反接

310-320

25-27

12-14〃/min

其余

SAW

ER-309L

1/8〃

DC-反接

380-450

25-28

10-12〃/min

 

焊接工艺规程(WPS)(正面)

公司名称:(略去)签字人: (略去)

WPSNo:SAW-20日期:(略去)

所依据的PQR No:RC-7B、RC-56、RC-1E

修改No:0日期:

焊接方法:SAW/FCAW/GMAW

自动化等级:机动 /半自动

接头(QW-402)接头简图:
接头型式:单面V型
衬垫:(有)SAW/FCAW(无) GMAW(略去)
衬垫材料(型式):焊缝金属
其它:---

母材(QW-403)

P-No. 1组号: 1和2to P-No. 1 组号: 1和2或:

钢号和等级为----与钢号和等级为------相焊,或:

化学成分和力学性能为-------与化学成分和力学性能为-------相焊

厚度范围:

母材:坡口焊0.1875-1.5角焊 N/A

熔敷焊缝金属:见下面

管子直径范围:12英寸和以上角焊 N/A

其它:

填充金属(QW-404)

F-No. 6其它:5

A-No. 1其它:8

SFA No:5.23(SAW);5.20(FCAW);5.18(GMAW )

AWS No: EM12K;E70T-1;ER705-2或6

填充金属尺寸: 5/32″0.045″0.35″

焊剂牌号:Lincoln 860 ,焊丝=L-61

可熔化嵌条:N/A

熔敷焊缝金属厚度范围:

GMAW = 0.0625″ 仅一道(由检查人员控制)
FCAW = 0.0625″ 仅一道(由检查人员控制)
SAW = 0.1875-1.5″

焊接工艺规程(WPS)(背面)

焊接位置(QW-405)

焊后热处理(QW-407)

坡口的位置:1G

温度范围:无

焊接方向:向上--向下GMAW

时间范围;N/A

角焊缝位置:N/A

气体(QW-408)(GMAW和FCAW)

预热(QW-406)

气体混合比流量

预热温度: min.≤1″,70℉; >1″,200℉

保护气: 氩/CO75%/25%20-45CFH

层间温度: max.450℉.

尾部保护气: 无

预热的保持方式:正常焊接

背面保护气无

电特性(QW-409)

电流AC或DC: DC极性: 反接

安培(范围):见下面电压(范围):见下面

钨极尺寸和类型: N/A

金属过渡方式(GMAW)短路过渡

焊丝送进速度范围 150-250″/min

焊接技巧(QW-410)

直进焊或横摆焊: 直进焊

嘴孔或喷嘴尺寸: 3/8″- 1/2″

最初和中间焊道的清理方法: 最初:打磨清理1/2英寸宽范围去氧化皮;层间:见下面

背面清根方法:无

横向摆动: N/A

导电嘴到工件的距离:

每侧多道或单道焊:见下面

多丝焊或单丝焊: 单丝焊

焊接速度:见下面

其它:层间清理:在GMAW和FCAW之间和焊后必须将焊缝打磨到露出金属光泽,在SAW焊道间,需要气碎或打磨 。

焊层

焊接
方法

填充金属

电流

电压
范围

焊接速度
范围
(〃/min)

其它

种类

直径

极性

安培

1

GMAW

ER-705-2

0.035〃

DC-反接

90-130

18-22

15-20

2

FCAW

ER-70T-1

0.045〃

DC-反接

150-400

22-29

18-23

其余

SAW

EM12K

5/32〃

DC-反接

400-600

24-32

16-24

AWSD1.1中
SMAW的重要变素:(表4.5)
1) 填充金属分类强度的增加;
2) 从低氢型焊条改变为非低氢型焊条;
3) AWS焊条分类号从A5.1到A5.5的改变;
4) 焊条的公称直径增加0.8mm(1/32in.);
5) 对于每种直径焊条改变其电流值超过焊条制造厂的推荐值(指上限);
6) 对于每种直径焊条改变其电压值超过焊条制造厂的推荐值;
7) 热输入(60U·I/V)增加超过10 %;
8) 坡口面积内的焊道数增加或减少超过PQR的25 %(注:如产品焊缝坡口面积与PQR的坡口面积不同,则其焊道数可按比例变化而无需重新评定);
9) 焊接位置的改变超出表4.1的规定(在4.3中引用);
10) 直径或厚度的改变超出表4.2的规定(在4.4中引用);
11) 母材或其组合(指异种钢接头)的改变超出PQR或表4.8的评定范围;
12) 从立向上改变为立向下,或反之;
13) 坡口型式的改变(如从单面V型改变到双面V型),但符合3.12、3.13(即指符合相关图规定的全焊透坡口焊缝)要求的全焊透坡口焊缝除外;
14) 坡口型式改变到方型坡口(即不开坡口或I型坡口)或反之;
15) 坡口改变超出了3.12、3.13、3.13.4、5.22.4.1、或5.22.4.2规定的公差,包括:
减少坡口角度;
减少根部间隙;
增加钝边。
16) 取消衬垫或背面清根;
17) 预热温度或层间温度减少超过25℉(15℃)(注6;如满足5.6和表3.2的要求,预热温度或层间温度可低于PQR规定,层间母材温度应不低于PQR的温度);
18) PWHT的增加或取消。
当有夏比V缺口韧性要求时增加的重要变素(表4.6)
材料分组号的改变;
评定的最小厚度为16mm或试件厚度两者中较小者,但如试件厚度小于6mm,评定的最小厚度为3mm;
填充金属AWSA5.X分类号的改变或改变到A5.X不包括的分类号;
焊接位置改变到3G立向上位置,3G立向上位置评定了全部位置,包括立向下;
最大层间温度超过评定值100℉(56℃)以上;
PWHT的温度和/或时间范围的改变,PQR试验应受到合计时间的80 %的处理,PWHT在处理温度的总时间可在一次热循环中完成;的增加
热输入或单位长度焊道熔敷焊缝金属的增加,但当焊后经过晶粒细化的奥氏体化的热处理除外;
在3G位置,从直进焊道改变为摆动焊道;
从每面单道焊改变为每面多道焊。
AWSD1.1中
FCAW的重要变素:(表4.5)
填充金属分类强度的增加;
焊丝或药芯焊丝分类号的改变(注1:未经评定可导致填充金属强度降低;
AWS焊丝分类号从A5.20(碳钢焊丝)到A5.29(低合金钢焊丝)的改变;
焊丝公称直径的的增加;
焊丝数量的改变;
对于每种直径焊丝改变其电流值超过±10 %;
电流种类或极性的改变;
对于每种直径焊丝改变其电压值超过±7 %;
对于每种直径焊丝改变其送丝速度(如不是有电流来控制)超过±10 %;
焊接速度的改变超过±25 %,但要求控制热输入的除外;
热输入的增加超过10 %;
单一保护气种类的改变或改变到混合保护气,或混合保护气百分比组成的改变或取消保护气;
气体流量增加超过50 %或减少超过20 %;
保护气的改变到超出AWSA5.20或A5.29的规定;
坡口面积内的焊道数增加或减少超过PQR的25 %(注:如产品焊缝坡口面积与PQR的坡口面积不同,则其焊道数可按比例变化而无需重新评定);
焊接位置的改变超出表4.1的规定(在4.3中引用);
直径或厚度的改变超出表4.2的规定(在4.4中引用);
母材或其组合(指异种钢接头)的改变超出PQR或表4.8的评定范围;
从立向上改变为立向下,或反之;
坡口型式的改变(如从单面V型改变到双面V型),但符合3.12、3.13(即指符合相关图规定的全焊透坡口焊缝)要求的全焊透坡口焊缝除外;
坡口型式改变到方型坡口(即不开坡口)或反之;
坡口改变超出了3.12、3.13、3.13.4、5.22.4.1、或5.22.4.2规定的公差,包括:
减少坡口角度;
减少根部间隙;
增加钝边。
取消衬垫或背面清根;
预热温度或层间温度减少超过25℉(15℃)(注6;如满足5.6和表3.2的要求,预热温度或层间温度可低于PQR规定,层间母材温度应不低于PQR的温度);
PWHT的增加或取消。
当有夏比V缺口韧性要求时增加的重要变素(表4.6)
材料分组号的改变;
评定的最小厚度为16mm或试件厚度两者中较小者,但如试件厚度小于6mm,评定的最小厚度为3mm;
填充金属AWSA5.X分类号的改变或改变到A5.X不包括的分类号;
焊丝制造厂的改变或制造厂商品名称或类型的改变;
焊接位置改变到3G立向上位置,3G立向上位置评定了全部位置,包括立向下;
最大层间温度超过评定值100℉(56℃)以上;
PWHT的温度和/或时间范围的改变,PQR试验应受到合计时间的80 %的处理,PWHT在处理温度的总时间可在一次热循环中完成;
热输入或单位长度焊道熔敷焊缝金属的增加,但当焊后经过晶粒细化的奥氏体化的热处理除外;
在同一焊接熔池中,焊丝数量的改变;
10) 在3G位置,从直进焊道改变为摆动焊道;
11) 从每面单道焊改变为每面多道焊;
对于机动焊和自动焊,摆动变素的改变超过25 %。
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