美国焊接工艺介绍

sangshulee

第19届焊博会ASME专业研讨会上的讲稿

mashi005

请问楼主能介绍介绍吗？谢谢

sangshulee

我贴一部分内容吧，全贴的话太多了

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。
( y& ^8 _  \3 Z) X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。
& U5 a# S2 {' W) c（2）焊接工艺评定的基本要求
5 d, a8 j/ }, I/ b. F9 Z! L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。
+ B8 B" i1 i6 L1 M; Y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。
1 c& U+ y5 Y! W- o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：
: S4 b* z* z+ `重要变素：影响焊缝力学性能的焊接条件。
6 ?4 C& D7 N; j, v  T7 J- a6 W附加重要变素：影响焊缝缺口韧性的焊接条件。
+ z) i0 M. f+ Z- H6 v+ q( ^* b" I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
/ \/ ]. V! Z& \  G! m& C& q6 ^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。
; {. S+ R& ^, p9 K4 k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。
3 v# R. d& \0 ]同样，对熔敷焊缝金属指定了A-No.，分成12类。
: E, |3 z( ^$ _● 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：
7 l% B9 r7 O3 N7 C; w* G) N手工焊：全部以手进行操作和控制的焊接。
9 R" j2 `* K# G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。
6 `( g+ r) S1 ?5 v● 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。
0 @! @# O9 \3 J4 M9 v6 @5 T● 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。
4 |* _; A+ Q7 B& l8 S/ }● 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。
7 _9 N+ J; m: @' D● 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。
: o; M+ e/ {1 x) p( N8 a% h（7）AWSD1.1/ D1.1M《钢结构焊接规范》简介
' B) q+ b( T. |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：
. Y0 K- x2 k2 s' I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！
9 L5 B2 O! D) Q( [( S（8）焊接工艺举例