WPS的补充修订及联合使用(摘要)

Additional Revision and Usage in Combination of Qualified WPS

郭晶,李艳,史雪芬大连日立机械设备有限公司

Guo JingLi YanShi Xuefen Dalian Hitachi Machinery & Equipment Co.Ltd.

 

通过介绍ASME规范“解释”中的几个例子,从工厂实际操作的角度简要说明WPS的补充修订及联合使用等问题,供大家参考。
By introducing the ASME Code "interpretation" of a few examples, from the practical point of view in the manufacture, this article tries to explain additional revision and usage in combination of qualified WPS, etc. for reference.

焊接工艺规程,焊后热处理,温度,解释
WPS,PWHT,Temperature,Interpretations

1、前言

需要进行的焊接工艺评定试验太多,是目前经常听到的抱怨。从事产品焊接工艺和焊工及焊接操作工技能评定的人员也常常感觉到,虽然已经完成和积累了为数不少经过评定的WPS,但实际工作中仍然感到不敷需求,不得不随时编制和评定新的WPS。这里面有些工作可能确实真正需要做,但也不排除由于没能全面理解或不会灵活运用规范给出的规则,而做了重复劳动的情况。本文介绍ASME规范“解释”(Interpretations)中的几个例子,或许能从中受到一些启发。

2、几个实例

2.1 焊后热处理(PWHT)温度和时间

对于大多数和常用焊接方法,如SMAW、SAW、GMAW(包括FCAW)、GTAW、PAW、ESW和EGW,涉及到的与焊后热处理(PWHT)有关的变素共有三项,其中与热处理温度和时间有关的变素2项,即QW-407.1和QA-407.2。

QW-407.1为重要变素(Essential Variable),分(a)和(b)两小条。

QW-407.1(a)适用于碳钢和各类低合金钢及部分高合金钢(P-1,P-3,P-4,P-5,P-6,P-9,P-10和P-11)。对这些材料规范把不进行焊后热处理(PWHT),和在金属学上不同相变温度区间内进行的焊后热处理(PWHT)分别作为不同热处理类型列出。

QW-407.1(b)适用于除上述P-号以外的其他P-号的材料。对这些材料规范只区分为不进行焊后热处理(PWHT)和在规定温度范围内进行热处理(PWHT)两种不同处理类型。

对这两种情况规范都规定,对在每种处理类别范围内进行的焊后热处理(PWHT)(包括不进行焊后热处理)都需要进行单独的焊接工艺评定。那意思就是说,对任何一种处理类别,只要不超出该处理类型涉及的温度范围就无需重新评定。这一点我国标准JB-4708第5.3.3.2条表述得更清楚,更符合汉语表达和理解习惯,是JB-4708中最值得赞赏的一句话。

但是不论QW-407.1(a),还是QW-407.1(b)都没有给出每种热处理类型的具体温度范围,这就需要制造厂把它规定在WPS中了。

那么如何确定这些焊后热处理(PWHT)的温度范围呢?

和WPS中的其他变素一样,需要根据规范规定和已积累的知识及成功经验。

对有些材料规范给出了焊后热处理(PWHT)的温度范围,如UNF-56(c),(d),(e),UHT-56(ASME 规范VIII卷第1册)和ASME规范VIII卷第2册,表6-17及ASME 规范VIII卷第3册,表KF-630,以及ASME规范第III卷中表NB-4622.1-1和NE-4622.1-1等。这种情况比较好办,按照ASME规范的规定执行就是了。

对有些材料规范只给出了最低焊后热处理(PWHT)温度,如,PW-39(ASME规范第I卷),UCS-56,UHA-32(ASME 规范VIII卷第1册)和ASME规范VIII卷第2册,表6-8至表6-15及ASME规范VIII卷第3册,表KF-402.1等。而上限就需要制造厂自己确定了。虽然ASME规范各建造卷(Construction Sections)都是独立成篇,不能互相混用的。但是对于只给出最低焊后热处理温度的那些卷,既然只规定了最低焊后热处理温度,也就意味着规范的这些卷不限制温度上限(当然不能超过材料的下转变温度)。如果其他卷对同类材料规定了焊后热处理温度范围,把后者的规定当作参考资料用来确定该类材料的焊后热处理温度范围,并不构成对规范的违反。例如对P-1类材料第I卷和第VIII卷给出的只是最低焊后热处理温度(595℃),但第III卷给出的却是温度范围(595~675℃),这个范围不算小。即使是为锅炉和压力容器编制的WPS,规定这个温度范围也不违反规范。再例如,对P-5A类材料,第I卷和第VIII卷给出的最低焊后热处理温度为595℃,但第III卷,表NB-4622.1-1给出的温度范围为675~760℃,这个范围也很大,完全可以利用。

在[1]中,作者在谈焊后热处理这项变素时,只谈了焊后热处理时间如何确定,而没有谈温度。这里算是对该问题的一个补充。

现在的问题是,很多焊接工程师在WPS中只规定了一个单一的温度值,而不是一个温度范围。我国的情况又有些特殊,例如钢制压力容器建造标准GB-150中并没有像ASME规范中UCS-56,UHA-32和UHT-56等那样规定材料焊后热处理(PWHT)温度和时间的条文。产品的焊后热处理温度是规定在产品设计文件,例如制造用的图样上的。而且同种材料,不同项目设计文件的要求还不相同,有的规定600℃,有的要求630℃。这样就经常能听到这样的发问:

  • 在600℃的热处理温度下完成的焊评,当产品要求在不同温度,例如620℃下进行焊后热处理时,原来的焊评纪录(PQR)还有没有效?是否需要重行进行评定?
  • 原来只规定焊后热处理(PWHT)温度为600℃的那份WPS还能否继续使用?

很多工厂由于认识上的问题,在这个问题上做了很多不必要的重复工作。下面是ASME规范“解释”(Interpretations)中两个关于焊后热处理(PWHT)问题的解答,可能对理解这方面的问题有帮助。

1ASME规范问题解释Interpretations编号:IX-04-29

问题:QW-407.1(b)(2)说的(Address)是消除应力热处理,稳定化热处理和或固溶热处理的温度范围吗?

回答:不是。QW-407.1(b)(2)说的(Address)是在一个规定温度范围内的焊后热处理(PWHT)。规范第IX卷要求规定在WPS中的温度范围和支持该项WPS的PQR中的温度范围都应在该规定温度范围之内。

2ASME规范问题解释Interpretations编号:IX-07-06

背景:一项焊接工艺评定试验,试板材料为P-1,G-2,焊后在600~610℃的温度下进行了10小时的焊后热处理,PQR中记录了与冲击韧性有关的全部补加变素。产品焊缝有冲击韧性要求,所有评定范围均可由该PQR支持。

问题:该项PQR是否支持一份在下转变温度范围内进行焊后热处理(PWHT)的焊接工艺规程WPS,只要热处理时间不超过12.6小时?

答复:是。

2.3 其他

还有一个问题解释也很有意思,也把它们介绍一下。

ASME规范问题解释Interpretations编号:IX-07-07(问题解释第59期(Interpretation Vol. 59))

背景:有一名焊工通过了以下两项评定试验:

(a) 用机器GTAW焊接方法(GTAW-machine Process)在NPS9 (DN150),Schedule 40的管子试件上进行的,带熔化性嵌环(Consumable Insert)的坡口焊缝评定试验。

(b) 用机器GTAW焊接方法(GTAW-machine Process)在NPS9 (DN150),Schedule 40的管子试件上进行的,根部张口(Open root) 的坡口(即不带熔化性嵌环(Consumable Insert)也不带垫板)焊缝评定试验。

两项评定都是独立完成的,而且都使用了焊接根部焊道的焊接方法焊满了坡口全厚度。

问题(1):该焊工是否有资格使用机器GTAW焊接方法(GTAW-machine Process),焊接NPS9 (DN150),Schedule 40管子上带熔化性嵌环(Consumable Insert)的坡口焊缝的打底焊道,然后用手工GTAW(GTAW-Manual)完成其余焊道的焊接?

回答:可以。

问题(2):该焊工是否有资格使用手工GTAW(GTAW-Manual)方法在原先使用机器GTAW焊接方法(GTAW-machine Process),带熔化性嵌环(Consumable Insert)在NPS9 (DN150),Schedule 40的管子上焊接的焊缝上进行未贯穿管壁的修理焊接?

回答:可以。

问题(3):该焊工是否有资格使用手工GTAW(GTAW-Manual)方法在原先使用机器GTAW焊接方法(GTAW-machine Process),带熔化性嵌环(Consumable Insert)在NPS9(DN150),Schedule 40的管子上焊接的焊缝上进行贯穿管壁的修理焊接?由于清除原焊缝上的缺陷,形成的沟槽部分根部是张口的形状(Open root)。

回答:可以。

这项解释非常独特。使用机器焊进行的技能评定,取得了手工焊的资格,也是用规范条文无法解释的。静观规范以后的变化吧。

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] ASME Boiler and Pressure Vessel Code,Sec. IX,2007 Edit. with 2007 up to 2009,incl. Addenda, ASME,1007,New York

 

©2009 Coryright Reserved 版权所有:中石协ASME规范产品协作网(CACI)
地址:北京西城月坛南街26号1号楼4032室
电话:010-68532102 传真:010-68532101 邮编:100825 E_mail:caci@caci.org.cn