ASME规范中的焊接问题

ASME规范中的焊接问题一、ASME规范与焊接1、有关焊接的内容分布在ASME以下各卷中第Ⅱ卷C篇焊接材料第Ⅲ卷第一册NC、ND二、三级部件中的焊接材料（NC2400），制造与安装（NC4000），焊接评定（NC4300）指导焊缝的施焊、检验与返修（NC4400和NC4600），验收（NC5000），第Ⅸ焊接和钎接评定2、常用的焊接方法在ASMEBPVC各卷中，常用的焊接方法主要有：SMAW焊接电弧焊GTAW钨极隋性气体保护焊GMAW熔化极隋性气体保护焊PAW等离子弧焊SAW埋弧焊ESW电渣焊FCAW药芯焊丝弧焊OFW氧——燃气焊ASME规范中的焊接问题3、在ASME中主要涉及以下焊接问题a.焊接材料b.焊接接头的制作c.预热与焊后热处理d.焊缝的无损检测验收标准e.焊接工艺评定f.焊工技能评定ASME规范中的焊接问题二、焊接材料1、焊接材料的通用要求a.符合ASME/AWS第II卷C篇焊接材料标准常用的有：SFA5.1碳钢药皮焊条SFA5.4奥氏体——铁素体不锈钢药皮焊条SFA5.5低合金钢药皮焊条SFA5.9奥氏体——铁素体不锈钢光焊丝和填充丝SFA5.11镍基合金药皮焊条SFA5.14镍基合金气保焊丝SFA5.18碳钢气保焊丝SFA5.20碳钢药芯焊丝SFA5.23低合金钢埋弧焊丝ASME规范中的焊接问题b.从焊接材料厂应索取下述资料①焊接工艺参数②ASME/AWS标准③其他标准，如ISO、EN等标准④焊后(AW)状态或焊后热处理（PWHT）状态的力学性能（抗拉强度、落锤试验、Cv试验）⑤试件焊接时的预热温度和层间温度⑥PWHT的温度范围、保温时间和昀大冷却速率⑦焊缝的化学元素分析⑧对不锈钢焊缝要求δ-铁素体含量ASME规范中的焊接问题2、焊接材料的验收要求a.焊丝碳钢、低合金钢和镍基合金焊丝：化学分析奥氏体—铁素体不锈钢TIG焊丝：化学分析和δ-铁素体测定（316钢不需测量）b.无稀释熔敷金属碳钢、低合金钢和镍基合金焊条：化学分析、常温和设计温度拉伸。碳钢或低合金钢还要求0℃和/或－20℃Cv。奥氏体—铁素体不锈钢焊条：化学分析，δ-铁素体测定、晶间腐蚀、常温拉伸、设计温度拉伸、（常温Cv）。碳钢或低合金钢气保护实心焊丝*：化学分析、常温和设计温度拉伸、0℃和/或－20℃Cv。ASME规范中的焊接问题碳钢或低合金钢埋弧焊焊丝—焊剂组合：化学分析、常温拉伸、0℃和/或－20℃Cv。碳钢或低合金钢药芯焊丝：化学分析、常温和设计温度拉伸、0℃和／或－20℃Cv。奥氏体—铁素体不锈钢气保焊实心焊丝：化学分析、常温和设计温度拉伸、δ-铁素体含量、晶间腐蚀**、（常温Cv）奥氏体—铁素体不锈钢埋弧焊焊丝—焊剂组合：化学分析、常温和设计温度拉伸、δ-铁素体含量、晶间腐蚀**、（常温Cv）镍基合金气体保护焊实心焊丝（GTAW）：化学分析、常温和设计温度拉伸。*用GTAW焊根部昀多两层的焊接材料不需作拉伸和冲击试验，此外，当母材不要求作冲击试验时，焊材也可免除。**ASME一般不要作晶间腐蚀试验，如需要，由技术规格书规定。ASME规范中的焊接问题3、焊接材料的试验要求a.应按SFA5.1或SFA5.5的要求对碳钢和低合金钢进行验收，其他焊材按相应标准；b.熔敷的焊缝金属应基本能消除母材的影响（ESW除外）；c.试件焊接应在产品焊接所采用的预热温度范围内进行；d.试件应在焊后状态下（AW）试验，当产品焊缝要进行焊后热处理（PWHT）时，试件就应在适用的PWHT状态下试验，且保温时间应至少为生产中昀长保温时间的80%；e.当要求进行Cv冲击试验时，应按SFA5.1和SFA5.5的要求进行；f.应进行一个全焊缝金属的拉伸试验，并满足母材昀低抗拉强度的要求；g.当产品焊缝的两种母材中任何一种要求进行冲击试验时，则焊缝金属也应进行冲击试验。ASME规范中的焊接问题4、焊接材料的化学分析试验a.化学分析的取样要求按表NC-2432.1-1进行焊接材料GTAW/PAWGMAW其他焊接工艺A-N0.8填充金属填充金属或焊缝熔敷金属焊缝熔敷金属焊缝熔敷金属其他各种填充金属填充金属或焊缝熔敷金属填充金属或焊缝熔敷金属焊缝熔敷金属ASME规范中的焊接问题b.化学分析应遵照适用的SFA技术规格书规定的方法，当取样方法未在SFA中规定时，试样可从焊接垫板、焊缝坡口、或其他试验焊缝上切取。对CrNi不锈钢焊材，应分析C、Cr、Mo、Ni、Mn、Si、和Nb等元素以及焊接工艺规程中规定的其他元素。5、δ铁素体含量的测定a.对A-No.8焊接材料的填充金属或焊缝金属应测定δ铁素体含量。对于SFA-5.4中的16-8-2型焊缝金属，或用于焊缝金属堆焊的A-No.8型焊缝金属，则不要求测量其δ-铁素体含量。b.δ铁素作含量可用磁性法测量，或用化学分析方法结合图NC-2433.1-1即焊缝金属δ铁素体含量图来确定。c.δ铁素体含量的验收标准为≥5FN。ASME规范中的焊接问题6、核设备常用焊接材料举例a.碳钢药皮焊条：SFA5.1具体牌号按技术规格书要求确定埋弧焊丝：SFA5.17E70EM-12K气保焊丝：SFA5.18E70S-1（TIG）、E70S-6药芯焊丝：SFA5.20E70T-1、E70T-2b.低合金钢药皮焊条：SFA5.5E7018-G、E8018-G（E9018-G）埋弧焊焊丝：SFA5.23EF2（熔敷金属化学成分为F2）c.奥氏体—铁素体不锈钢药皮焊条：SFA5.4E308L、E309L、E316L气保焊丝：SFA5.9ER308L、ER316L埋弧焊焊丝：SFA5.9（ER）308L、（ER）309L、（ER）316Ld.镍基合金气保焊丝：SFA5.14ERNiCr3ERNiCr7药皮焊条：SFA5.11ENiCrFe3ASME规范中的焊接问题7、某低合金钢埋弧焊焊丝和焊剂的采购和验收规程a.范围本规程适用于核工程压力容器用低合金钢埋弧焊焊丝和焊剂的采购和验收本规程规定了低合金钢焊丝和焊剂制造和验收的昀低要求。本规程中的焊丝和焊剂的制造、验收和试验应满足ASMEBPVC第II卷C篇和第III卷第I册NC分卷中二级设备的要求b.类别本规程中的焊丝和焊剂类别设计要求应为譬如：F8A4-EF3(N)-F3(N)，并应遵守第II卷C篇SFA5.23的相应规定。ASME规范中的焊接问题c.制造①批量要求按SFA5.01《填充金属采购导则》选用，一般推荐S3级，即焊丝指的是从一个炉号在一个生产周期内所生产的一种规格的数量。焊剂的批量一般可选用F2级，即在一个生产周期内用同一原材料组合所生产的数量。②对焊丝的要求化学成分规格和公差，直径公差一般为±0.6mm表面质量卷绕要求③对焊剂的要求焊剂类型，应为低氢型，碱度系数≥2焊剂形状和颗粒度焊剂工艺性焊剂的含水量ASME规范中的焊接问题d.试验项目在焊态和热处理状态均需试验。包括射线检验、熔融金属化学成分分析、力学性能试验、金相检验、焊剂含水量测定、熔融金属扩散氢含量等。e.焊缝试件确定焊接规范参数和焊后热处理制度等f.试验要求按SFA规范和产品技术规格书要求确定g.质保书供方应向采购方提供每批焊丝和焊剂的质保书和源地验证的试验记录报告。质保书应符合ASME第II卷e篇SFA5.01《填充金属采购导则》的要求。ASME规范中的焊接问题三、焊接接头的制作（施焊）1、焊前准备a.制造厂应对焊材的控制负责。焊条、焊剂和其他焊材应保持适当的识别、储存和管理，应尽量减少焊条、焊剂、药芯焊丝的吸潮。b.焊接坡口应有适度光滑的表面，应无氧化皮、铁锈、油脂和其他有害物质。焊接时应保护坡口不受污染和损伤。2、焊接要求a.为使变形减到昀小，可以进行有控制的锤击。除非焊缝进行焊后热处理，否则对于焊缝金属第一层（根部）以及昀后一层都不得采用锤击。b.焊接全焊透双面焊接头，应采用风铲、打磨、热刨等方法加工焊缝根部。当用其他焊接方法能获得全熔合和全焊透焊缝，而且焊接工艺评定证明是良好时，则可不清理焊根。c.当采用单面焊接头时，应特别注意使被连接的两个部件对中，并分开一定距离，使接管的底部在接头全长上完全焊透和熔合。ASME规范中的焊接问题3、对焊缝的要求a.完工焊缝应有良好的表面状态，以便正确地分析焊缝的射线照相或其他无损检测结果。b.容器、泵、阀焊缝金属的余高可与母材齐平或有均匀凸起，但不超过下表规定。名义厚度mm昀大余高mmt≤25t＞25~50t＞50~75t＞75~1002.5345.5管道名义厚度mm昀大余高mm外表面内表面t≤3t＞3~5t＞5~13t＞13~252.53.04.05.02.52.53.04.0管道焊缝的余高不得超过下列规定ASME规范中的焊接问题c.咬边不应超过0.8mm，并且不应侵入所要求的截面厚度内。d.当焊缝的昀终厚度满足设计要求时，单向焊对接环焊缝在根部一侧的凹陷是允许的。但如果焊缝表面要求打磨，则应注意焊缝厚度要满足设计要求。4、结构附件的焊接a.结构附件应与相连表面的曲率基本一致，它们应采用全焊透的连续焊缝或间断焊缝、连续或间断角焊缝，或部分焊透连续或间断焊缝来连接（见NC4431附图）。b.带堆焊层部件的内部结构支承件，必须焊在母材上，而不应焊在堆焊层上。ASME规范中的焊接问题5、焊缝金属缺陷的修补a.缺陷可以用机械方法或热刨方法去除。去除后应用MT或PT法检测。b.应进行补焊工艺评定和焊工资质评定。c.修补后的表面应与周围表面平滑过渡。d.修补焊缝应按原始焊缝的要求重新进行检测，但是当原来用PT或MT检测，且检查出不可接受的缺陷显示，以及当补焊的凹坑尺寸不超过下列尺寸时，则只需用PT或MT重新检测。①当t≤64mm时，补焊凹坑尺寸不超过6mm。②当t＞64mm时，补焊凹坑尺寸取10mm或10%t中的较小值。若超过上述尺寸，则要求采用射线照相（RT）检测，在一定情况下可以用超声波检测（UT）代替，并按NC-5320或NC-5330验收合格。e.修补区应进行PWHT。ASME规范中的焊接问题四、预热和焊后热处理1、预热预热温度取决于许多因素，如化学成分，材料厚度、被焊零件的约束程度等。一般应按焊接工艺评定来确定昀低预热温度，如低合金钢的预热温度为100~150℃，铬钼钢为150~200℃，锰钼镍钢为150~200℃。预热可采用任意方法，但不应损害母材或任何已经焊好的焊缝金属，或不应把对焊缝有害的物质带进焊接区域。2、层间温度对于已淬大和回火的材料，应考虑限制层间温度，以免对接头的力学性能产生不利影响。3、焊后热处理温度除NC4622.7另有规定外，所有焊缝都应进行焊后热处理。焊缝焊后热处理的强制性要求（详见NC-4622.1）ASME规范中的焊接问题P值（见Ⅸ卷QW-420）保温温度范围不同焊缝名义厚度t(mm)的昀短保温时间t≤13t＞13~50t＞50~125t＞1251，3595~675℃30min2h,t＞50mm时每增加1mm,加0.5min2min/mm2h,t＞50mm时，每增加1mm,加0.5min5675~760℃30min2min/mm2min/mm5h,t＞125mm时，每增加1mm,加0.5min9AGr.19BGr.1595~675℃595~635℃30min2min/mm2min/mm5h,t＞125mm时，每增加1mm,加0.5min注：名义厚度指焊缝厚度或连接的承压材料的较薄者，角焊缝的名义厚度指角焊缝的高度，部分焊透焊缝的名义厚度指焊接坡口高度。ASME规范中的焊接问题4、焊后热处理方法a.炉内加热——一次加热昀佳方案b.炉内加热——多次加热要控制炉内气氛，部件或工作加热部位的重叠长度至少为1.5m。工件在炉外的部分应保温，以使不致引起有害的温度梯度。c.局部加热可以沿部件或工作的整个圆周加热一个环形带。焊缝每边的受控加热带的昀小宽度应为焊缝厚度或50mm中的较小者。并该方法亦可用于补焊后的焊后热处理。5、焊后热处理温度的测量温度应用热电偶来测量，热电偶应与被处理的部件相接触，或把热电偶连接到与处理材料相接触的金属块上。ASME规范中的焊接问题6、另