ASME锅炉及压力容器规范第Ⅸ卷简介
2007版与2004版对比及与国内标准的比较
(节选)
A Brief Introduction for Section IX of ASME BPV Code
We Compare and Contrast the Section IX 2007 Edition with 2004 Edition & Domestic Standard


赵孟显 Zhao Mengxian

在本文中,简要介绍了ASME锅炉及压力容器规范第Ⅸ卷,并将其2007版与2004 版和国内标准进行了对比。
In this paper,we brief introduction for Section IX of ASME BPV Code, compared and contrast this Section 2007 Edition with 2004 Edition & domestic standard.
焊接,工艺,技能,评定
Welding, Procedure, Performance, Qualification

一、基本概念

(1) ASME锅炉及压力容器规范第IX卷的内容
ASME BPV规范第IX卷的内容:是关于焊工、焊机操作工、钎接工、钎机操作工的评定,以及按照ASME BPV规范和ASMEB31压力管道规范所采用的焊接或钎接工艺评定及操作工的技能评定。
第IX卷建立焊接和钎接的基本准则,在编制焊接和钎接工艺评定及技能评定的要求时是应当遵守的。
焊接工艺规程(WPS)和工艺评定记录(PQR)的目的是决定结构中焊件具有要求的使用性能。执行焊接工艺评定的焊工和焊机操作工应当是技术熟练的工人。
我们这里主要介绍ASME BPV规范第IX卷焊接部分。

(2) 第IX卷的结构
分为两篇:焊接篇和钎接篇。每一篇再分章,焊接分成五章,钎接分成四章:
a) 一般要求章(焊接篇第I章,钎接篇第XI章):包括位置、各种试验的类型和目的以及合格标准等;
b) 工艺评定章(焊接篇第II章,钎接篇第XII章):主要以表格形式列出指定焊接或钎接方法工艺评定的重要变素、附加重要变素和非重要变素的条款号,假如任一重要变素的变化超出了规定范围,则要对工艺进行重新评定。当有冲击韧性要求时,附加重要变素作为重要变素看待;而非重要变素的变化仅需修改工艺规程;
c) 技能评定章(焊接篇第III章,钎接篇第XIII章):列出指定焊接和钎接方法技能评定的重要变素,主要以表格形式列出;
d)资料章(焊接篇第IV章,钎接篇第XIV章)包括变素的具体内容描述,以分类的形式列出。分类如接头、母材、填充金属、位置、预热、焊后热处理、气体、电特性和技巧(焊接)。各种变素的应用只提供在焊接篇第II章、钎接篇第XII章(对于工艺评定)或焊接篇第III章、钎接篇第XIII章(对于技能评定)中有关焊接/钎接方法引用时才使用,否则就会被错用。
资料章包括对母材和填充材料所指定的P-No.和F-No、供制造者参考的A-No.(仅限于焊接章)及非强制性的S-No.(主要用于压力管道和压力容器规范案例选用的材料);也包括评定的厚度、直径和位置范围;还给出试件方位、取样方法、试验夹具尺寸的简图。
QW-470叙述侵蚀方法和侵蚀剂。QW/ QB -492给出焊接/钎接术语的定义。
焊接篇还有第Ⅴ章《标准的焊接工艺规程》。该章给出了可以不经过评定而使用的标准焊接工艺规程,但由于使用前还是要焊接一个验证试件进行试验,而且仅仅限于产品卷不要求冲击试验的情况,所以我认为对我们来说实际意义不大。

(3) 第IX卷中的焊接方法缩写:
OFW 氧-燃料气焊
SMAW 手工电弧焊
SAW埋弧焊
GMAW熔化极气体保护焊
FCAW药芯焊丝弧焊
GTAW钨极气体保护焊
PAW等离子弧焊
ESW 电渣焊
EGW气电立焊
EBW电子束焊
FRW摩擦焊
LBW激光焊
RW电阻焊
RSW电阻点焊
RSEW电阻缝焊

(4) 焊接方法分类(按AWS术语规定):
a) 电弧焊,包括 SMAW、SAW、GMAW、FCAW、 GTAW、 PAW、EGW等。
b) 固态焊,包括 FRW、FOW锻焊)、EXW(爆炸焊)、USW超声波焊)等。
c ) 电阻焊,包括 RSW(电阻点焊)、RSEW(电阻缝焊)、闪光焊等。
d) 氧-燃料气焊,包括OAW(氧-乙炔焊)、OHW(氧-氢气焊)等。
e) 硬钎接,包括DB(浸沾钎接)、FB(炉中钎接)、IB (感应钎接)、RB(电阻钎接)、TB(火焰钎接)等。(钎料熔点840℉以上)
f) 软钎接,包括DSFSISRSTS等。
g) 热喷焊,包括电弧喷镀、火焰喷镀、等离子喷镀,主要用于表面堆焊。
h) 其它焊接方法,包括 EBW、ESW、LBW、IW高、中频感应焊)等。
:楷体字体表示该方法第Ⅸ卷目前还没有规定评定规则。

(5) 部分焊接术语
手工焊——全部以手进行操作和控制的焊接。(注意手工电弧焊另有定义,手工焊的范围更广)。
半自动弧焊——采用只控制填充金属送进的焊机进行的电弧焊,焊接的推进由手工控制。
机动焊—— 由焊机操作工通过目视观察对由机械装置夹持的焊嘴、焊枪或电极夹进行手工调节控制、使用设备进行的焊接(国内目前无此定义,因此许多企业和个人常将应该属于机动焊的“埋弧焊”称为自动焊)。
自动焊—— 采用施焊时,无需焊机操作工调节控制的设备进行的焊接。这类焊机可以执行也可不执行装卸工件的工作。
焊工—— 进行手工焊或半自动焊操作的工人。
焊机操作工—— 操作机动焊或自动焊设备的人(国内目前无此定义)
药芯焊丝弧焊—— 采用连续送进的填充金属极和焊接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,焊接时无需施加压力。
脉冲喷射焊—— 使电流脉冲化,以便在平均电流不大于熔滴--喷射过渡临界电流值的条件下获得喷射型金属过渡的一种弧焊方法。
短路过渡(熔化极气体保护电弧焊)—— 从熔化电极熔化的金属,在重复短路期间熔敷的一种金属过渡形式。
回火焊道焊接—— 熔敷焊道于特定的位置或焊缝表面,目的在于影响热影响区或先前熔敷的焊缝金属的冶金性能。该焊道可高于、齐平或低于周围的母材表面,如高于母材表面,该焊道可覆盖全部或部分熔敷焊缝金属,在随后的焊接中可以除去或不除去。
耐蚀层堆焊—— 在母材表面熔敷一层或多层焊缝金属以求改善表面的抗蚀性能。此熔敷层可在最小设计厚度水平以上,作为总体壁厚中的非结构部分。
表面加硬层堆焊—— 在母材表面熔敷一层或多层焊缝金属以求改善表面的耐磨性能。此熔敷层可在最小设计厚度水平以上,作为总体壁厚中的非结构部分。

(6) 第IX卷中用代号介绍(ASME BPV规范的其它产品卷也用)
P-No.
——为母材指定P-No.,是为了减少焊接和钎接工艺评定的数量,而对具有冲击韧性要求的铁基金属母材,在P-No.下再指定组号。这种分组是根据母材的特性,例如成分、焊接性、可钎接性和力学性能等进行类比来进行。这种分组并不意味着对于评定试验中所采用某一母材可以不加区别地用别的一些母材来代替,而不从冶金性能、焊后热处理、设计、力学性能和使用要求等观点来考虑其适配性,具体的分类分组见表QW/QB-422。
S-No. ——用于ASME压力管道及压力容器规范案例中选用,但未列入ASME锅炉及压力容器规范材料标准的材料,对其指定了S-No.和组号。其作用类似于P-No. 和组号(列在QW/QB-422中)。
F-No. ——是对焊条和焊丝根据其所有特性的分类,它基本上能决定焊工采用给定焊条能否焊出满意的焊缝的能力。分组的目的在于减少焊接工艺评定和技能评定的数量(列在QW-432中)。
A-No. ——工艺评定用铁基焊缝金属化学成分的大致分类,分组的目的在于减少焊接工艺评定的数量(列在QW-442中)。
F-No.(除了F-No.6以外)主要决定于焊条药皮类型和适用范围。分成6类如下:
F-No.1:EXX20(高氧化铁药皮;位置限为平焊;位置为横焊时,限角焊缝;电流为交流或直流正接,即工件接正极)
EXX22(高氧化铁药皮;仅用于单道焊,位置限为平焊和横焊、电流为交流或直流正接)
EXX24 铁粉、二氧化钛药皮;位置限为平焊,位置为横焊时,限角焊缝;电流为交流或直流)
EXX27(高氧化铁+铁粉药皮;位置限为平焊,位置为横焊时,限角焊缝;电流为交流或直流正接)
EXX28(低氢钾+铁粉药皮;位置限为平焊,位置为横焊时,限角焊缝;电流为交流或直流正接)
F-No.2: EXX12(高二氧化钛钠药皮;全焊接位置;电流为交流或直流正接)
EXX13(高二氧化钛钾药皮;全焊接位置;交流或直流正或反接)
EXX14(二氧化钛+铁粉药皮;全焊接位置;交流或直流正或反接)
EXX19(氧化铁+二氧化钛钾药皮;全焊接位置;交流或直流正或反接)
F-No.3: EXX10(高纤维素钠药皮;全焊接位置;电流为直流反接)
EXX11(高纤维素钾药皮;全焊接位置;电流为交流或直流反接)
F-No.4: EXX15(低氢钠药皮;全焊接位置;直流反接)
EXX16(低氢钾药皮;全焊接位置;交流或直流反接)
EXX18(低氢钾、铁粉药皮;全焊接位置;交流或直流反接)
EXX18M(低氢、铁粉药皮,全焊接位置;直流反接)
EXX48(低氢钾、铁粉药皮;焊接位置不限,包括立向下)
EXX17(焊条药皮为EXX16的变型,用大量的Si取代Ti;全焊接位置,但焊条直径大于4.8mm的,不适用于立/仰焊位置;交流或直流正接)
注意:大多数焊条都含有铁粉,铁粉含量高时,则不适用于全位置。
F-No.5: 为奥氏体和双相钢焊条,包括EXX15、 EXX16、 EXX17。
注意:在AWS标准的不锈钢焊条中凡是属于F-No.5的,没有酸性药皮焊条。不锈钢酸性焊条药皮焊条纳入F-No.1,EXXX(X)-25、EXXX(X)-26
F-No.6:全部焊丝、焊棒。
注意:在ASME和AWS中,焊丝和焊剂的牌号是连在一起不可分割的。这与国内以往的标准体系不同

二、 第IX卷焊接的一般要求

(1) 一般概念
(略)

(2) 焊接方位
(略)
(3) 试验和检验的类型和目的(QW-140)

(a)力学性能试验(QW-141)
(略)
2)导向弯曲试验:分为横向面弯、横向背弯、横向侧弯以及纵向面弯、纵向背弯5种,根据试样的尺寸和材料性能而定,横向面弯和背弯用于试件厚度10mm以下,要求全截面试样;横向侧弯用于试件厚度10mm或以上,当不能制备全截面试样时,全截面的多个试样按一个计算;纵向面弯和纵向背弯用于当焊缝金属与母材之间弯曲性能显著不同的情况下。
(略)

3)角焊缝试验:工艺评定角焊缝试验的试件及取样见QW-462.4(a)(板)和QW-462.4(d)(管子),技能评定的角焊缝试验的试件及取样见QW-462.4(b)(板)和QW-462.4(c)(管子)。
(略)

4)缺口韧性试验:按产品规范的要求进行,可包括焊缝和热影响区的夏比V缺口试验和落锤试验。对于5G和6G位置的试样取样位置按QW-463.1(f)的规定,其余全部按有关产品规范的要求进行。

5) 其它试验和检验
(略)

6)与国内标准的比较:
a)GB3375-82《焊接名词术语》中焊接方法的定义中没有“机动焊”的定义,“自动焊”的定义又比较模糊,以致国内大多数工厂都把一般的“SAW”叫做“自动焊”,这在ASME中是完全不适用的。
b)GB3375-82《焊接名词术语》中焊接位置的定义中,平、横、立、仰的焊缝倾角和转角都比较严格,四种位置加起来不能覆盖360度,而第Ⅸ卷的四种位置加起来可以覆盖360度。
c)焊条药皮类型,除了低氢焊条外,基本上不一样,虽然AWS也有二氧化钛药皮,但在AWS的焊条中大都加了大量的铁粉,特别注意提高生产率。而国内的焊条药皮类型多,但常用的且不多。加铁粉的更少;
d)试样的制备和合格标准有所不同,特别是冲击试验,在Ⅷ-1中有详细规定,而且一般容器和一般材料按Ⅷ-1制造时,大都不要求冲击但;如要求冲击,对母材、焊缝和热影响区有不同的要求。而且冲击试验的温度不高于MDMT,与国内要求进行大量常温冲击的情况不同。
e) 国内标准更新太慢。

(未完待续,请见下期To be continued)
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