对于《焊接工艺规程编制、评定和应用中的若干问题》一文的探讨
Argumentation for “Some Problems in Preparation, Qualification and Application of WPS”

赵孟显Zhao Mengxian

本文对于文献【1】和【2】中提到的一些观点提出了异议,供大家参考。
To take exception for viewpoint in the literature【1】and【2】,For reader reference.
焊接工艺规程,评定
Welding Procedure Specifications,Qualification
本人先是阅读了刊登于《ASME在中国》2009 No.3的《焊接工艺规程的编制,评定和应用》一文,觉得作者对于按ASME BPV规范第IX卷的编写、评定和应用提出了一些很好的见解,值得同行参考。但在接着阅读了刊登于《ASME在中国》2009 No.4的《焊接工艺规程的编制,评定和应用中的若干问题》一文后,把本人搞糊涂了,作者说:“发现在实际工作中还存在一些问题,干扰着对ASME规范焊接评定标准的正确理解和执行”,本人从下文的描述,猜想作者是认为JB4708的“宣贯”、“培训”和“考核”影响到了第IX卷的执行,对于这样的观点,我不能苟同,我认为JB4708与ASME规范第IX卷虽然都是关于焊接工艺评定的标准,而且它们有很多相似之处,但不同点也是很多的,下面就《焊接工艺规程的编制,评定和应用中的若干问题》一文中作者提出的一些问题作一探讨。

1、《焊接工艺规程》与《焊接工艺指导书》之争

作者在【2】中提到:“先编制“焊接工艺指导书”,进行焊接工艺评定试验,待评定试验成功后再编制产品用的“焊接工艺指导书”。
本人认为,JB4708是用于按国内标准生产的压力容器,而第IX卷是用于按ASME BPV规范生产的锅炉和压力容器,而【1】和【2】是讨论第IX卷的。对于第IX卷,并不存在“宣贯”、“培训”和“考核”,国内的任何单位也不具备这样的资格,充其量有一些关于ASME取证的研讨班、有关第IX卷的研讨班和授权检验师的培训班,在这些班上都会涉及到第IX卷的内容,但据本人所知,从来没有提出过“焊接工艺指导书”这一名称;对于一些需要取ASME证书或生产打ASME钢印的企业来说,他们需要使用的WPS,要么是英文的,要么是中英文对照的,对于后者,也不会出现“焊接工艺指导书”这一名称,因为从CACI组织第IX卷的第一个中译本至今,WPS一直是翻译成《焊接工艺规程》,从来没出现过“焊接工艺指导书”这一名称。本人认为大多数企业还是参考了中译本的,所以在ASME体系中,不存在《焊接工艺指导书》这一说法。而且JB4708的《焊接工艺指导书》与ASME规范第IX卷的《焊接工艺规程》的格式内容并不完成一致,因此在第IX卷的评定中不可能使用《焊接工艺指导书》。

2、执行焊接工艺评定的人员及焊接工艺评定试验需要WPS吗?
作者在【1】中说:“编制WPS在先,评定实验在后”,但在【2】中又说:“但直接用WPS指导评定试板的焊接且不行,尤其是当评定试板不是由编制WPS的焊接工程师直接去监督控制,而是由别人代劳时,尤其不行。”于是作者发明了:“另设计一种简单的表格,或干脆徒手写一张纸条,记下几个需要特别控制的极限变素即可”,理由是进行评定的人:“他们根本拿不定主意应该用怎样的变素去焊接具体的评定试板”。
本人认为作者未免把进行控制评定试板焊接的焊接技术人员的水平看得太低了。好像只有编制WPS的焊接技术人员才懂得第IX卷的精髓,而进行控制评定试板的焊接技术人员并不理解第IX卷的要求。本人认为情况并非如此,同在一个企业内,接受的培训和信息基本上是一致的,对于本企业的实际情况的了解也是一致的,同时,WPS也不应该只是满足某一特定产品的需要,正如作者在【1】中说:“…编成的WPS其应用范围就达到最大化了”,那么进行控制评定试板的焊接技术人员就不知道这样的道理吗?
第IX卷的QW-201规定“Each manufacture or contractor shall qualify the WPS by the welding of test coupons and the testing of specimens, … ”;QW-301.2规定“…The welder or welding operator who prepares the WPS qualification test coupons meeting the requirements of QW-200 is also qualified within the limits of the performance qualification, … ”。这些规定都说明在进行焊接工艺评定或技能评定时,是需要有WPS的。但应该指出的是,在进行工艺评定时使用的WPS还没有正式生效,要等到PQR的试验结果出来并符合标准要求后才能生效,因此评定用WPS的日期可能在PQR的日期前,但生效的WPS和PQR的日期应该是一样的,如WPS的日期在前,由于它还没有合格的PQR支持,是不能看作为正式可供生产使用的WPS,但还是可以作为评定时的依据,只是这一份评定用的WPS一般不保存。至于后来由该PQR派生出来的其他WPS的日期就可以比PQR的日期更晚了。

3、焊接工艺评定的目的
作者在【1】中说:评定的目的无非是“演示一下”,因为 “WPS中规定的既然都是成熟技术”。
本人第一次听到这样的提法,对于大多数常用的焊接方法和焊接工艺来说,也许如此,但也不能称为“演示一下”,同时对于第一次使用这些工艺的单位来说,就不一定是这样了,同样的工艺,在不同单位的不同条件下,会得到不同的结果。比如,目前钛及钛合金、镐及镐合金都已经成功地在国内一些公司用于容器生产,对他们来说,是成熟技术,但对于其他公司来说,恐怕就不是这样了。因此本人认为焊接工艺评定的目的就是验证该WPS在本单位的具体条件下,是否能得到合格的结果,这一点在第IX卷的第V章《标准的焊接工艺规程》中规定得很明确:QW-511中规定“只有经过验证的SWPS才能在本单位使用”。而SWPS是由AWS(美国焊接学会)评定过的标准的焊接工艺规程。而且我们还可能在生产实践中遇到第一次使用的材料和工艺,可能会先进行一些试验,但也可能根据其他单位的成熟经验直接进行焊接工艺评定,你能说就一定不可以吗?因此评定在这里实际上是通过在规定条件下的焊接和试验来验证该工艺在本单位的可行性,从而保证产品焊缝能符合规定要求。
由于焊接工艺在一定条件下具有通用性,所以这种评定合格的工艺可以使用于在某些规定变素处于规定范围内的其他产品的焊接。第IX卷的目的之一就是合理的规定这些变素的范围。

4、关于焊后消除应力热处理的保温时间
作者在【1】中举例:“P-No.1材料的焊后消除应力热处理的温度为610±15℃,母材试板的厚度为12mm,其评定的厚度上限为24 mm,由于该工艺可能用于不等厚的工件,其最大厚度可能达到250 mm,因此建议试板的焊后消除应力热处理的保温时间为4h,而不是24 mm所需要的1h,那么WPS中就可以填写为5h。”
这个意见值得所有进行焊接工艺评定的技术人员考虑和采用,本人的意见是要结合本单位产品的各种可能和应用范围,如果有的厚壁大型容器需要分段出厂或调头热处理,那么这个保温时间还要再加一倍,因为这时候有一部分焊缝进行了重复的消除应力热处理,对于一些需要重复进炉的2.25铬-1钼类钢来说,可能需要更长的保温时间。

5、关于评定试验的变素范围
作者在【1】中提出:如果没有缺口韧性要求,只要 “使用WPS中规定的(应该指的是重要变素)任何一小段变素范围进行评定试板的焊接都行”。
本人不认为这就是第IX卷的本意,我们应该知道规范是最低要求,作为一个成熟的焊接技术人员不应该这样来理解规范,举例来说,本人就曾经遇到过这样一个实例:某单位的一产品不要求缺口韧性,在第一次焊接评定试板时使用了比较小的热输入量,顺利通过了试验,后来由于其他原因,需要重新评定,为了赶进度,这次使用了比第一次大得多的热输入量又焊接了一对试板,但没有通过弯曲试验,说明热输入量对于接头的延展性有比较大的影响,这也说明了虽然规范规定在没有缺口韧性要求时,评定时的热输入量不作为重要变素对待,但并不等于说在评定时可以使用“任何一小段变素范围”,而是要充分考虑对未来产品接头性能的影响;这也说明了为什么在进行SWPS的验证时,需要而且只要求进行弯曲试验,而不要求进行拉伸试验,因为在焊接材料不变的情况下,保证接头强度一般不会出问题,而在低碳钢、低合金钢和不锈钢的范围内,热输入量低对于接头性能的影响一般都是好的,但影响生产效率;而热输入量过大则要对接头性能影响产生不利影响。
因此我们在确定焊接评定试板的变素范围时,要充分考虑对于产品接头性能的各种影响,以保证通过评定的WPS能焊出合格的产品来。

6、关于冲击韧性的温度范围
作者在【1】中提出:“为了使评定的WPS更有效,冲击试验完全可以在更低的温度下进行,只要试板母材和焊缝金属能够通过更低温度下的试验。这样评定的WPS不仅适用于当前产品,还可以适用于今后可能遇到的使用温度更低的产品”。
这个观点与在【2】中提到的“风力发放电的塔柱是用GB/T1591,Q345E钢板制造的,这种钢板的冲击韧性为-40℃,不低于27J。可是目前各设计单位的工程规格书和各制造厂实际使用的焊条都是GB/T5117-95,E5016,气保焊丝为…,看看焊材标准,这两类焊材标准保证的焊缝金属冲击韧性都是-30℃,不低于27J。这就是一项错误的工艺…,你看是不是潜伏着危险。”互相矛盾。实际上,评定使用焊材不仅要与母材互相匹配,满足产品低温下的冲击韧性要求,还要考虑经济问题,如果母材可以满足-47℃,27J的低温冲击韧性要求,而产品只要求-27℃,27J的低温冲击韧性要求,那么对于焊接P-No.1,Gr2的材料来说,手工电弧焊使用E7016或E7018焊条就可以了,没有必要去使用可以满足更低温度冲击韧性要求的E7018-1的焊条(可以满足-50℃,27J的低温冲击韧性,以上均为AWS标准的焊条),否则肯定要增加产品的成本,你的BOSS知道了肯定不高兴。顺便提一下,在进行按第IX卷的手工电弧焊评定时,不要使用只有GB标识的焊条,那样会使评定的范围(包括工艺和技能评定)仅仅限于该牌号焊条,建议使用有AWS标识的焊条,目前国内制造商完全可以做到。

7、关于“焊接试验室”
“焊接试验室”本来只存在于一些比较大型的企业和研究机构中,后来由于国内压力容器实行生产许可证制度,在对有关高等级压力容器生产企业的质量保证体系中提出了建立“焊接试验室”的要求,其出发点无非是希望企业有一个专门负责焊接工艺评定和技能评定的机构,以提高评定的合格率。本来无可厚非,但对于取得高等级压力容器生产许可证的一些小型企业来说,就有些勉为其难了。我们看到很多小型企业的“焊接试验室”只是在生产车间中隔离出一小块场地,放上一、两台焊机而已,并没有或很少进行什么焊接试验任务。那么企业让其担任焊接工艺评定试验是很正常的事情,而且这样的企业,也并没有很多的焊接专业技术人员,有的只有一个,有二个的已经不多。即使是比较大型的企业,原来就有“焊接试验室”,配备了比较多的人员和设备,但其人员并不是固定不变的,而且与生产单位的联系也是很紧密的,有些试验还是由从事生产工作的焊接技术人员去完成的,而且试件的焊接一般都是直接让生产一线的焊工去焊接,特别是当需要在进行工艺评定的同时进行技能评定时,更是如此,所以本人认为焊接工艺评定试验只要在本企业内完成,至于在什么地方完成应该不是什么问题,没有必要予以规定

以上只是本人对于【1】和【2】中一些观点的不同看法,提出了供读者参考,不妥之处,欢迎指正。

参考文献
【1】郭晶、古敏,“焊接工艺规程的编制,评定和应用”,《ASME在中国》2009 No.3(总第49期)
【2】郭晶、李艳、史雪芬,“焊接工艺规程的编制,评定和应用中的若干问题”,《ASME在中国》2009 No.4 (总第50期)
【3】ASME BPV Code,Section IX,2007 Edition with 2008、2009 Addenda.
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