（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院鹽城分院 鹽城 224052）

ASME規(guī)范由美國ASME鍋爐及壓力容器委員會(huì)（BPVC）定期召開會(huì)議研究對(duì)規(guī)范的補(bǔ)充和修改建議，制定規(guī)范案例，闡明現(xiàn)行規(guī)范要求的意圖。對(duì)于已采納的規(guī)范案例，均將匯編成冊(cè)，最終體現(xiàn)在新版規(guī)范中（再版周期為2年），以保持其持續(xù)改進(jìn)和不斷完善的科學(xué)性、先進(jìn)性。

筆者在對(duì)ASME規(guī)范的學(xué)習(xí)和運(yùn)用中，發(fā)現(xiàn)其2017版、2019版的第Ⅸ卷《焊接、釬接和塑料熔接工藝、焊工、釬接工及焊接、釬接和熔接操作工評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》[1]、第Ⅷ-1分卷《壓力容器建造規(guī)則》[2]等規(guī)范對(duì)有關(guān)焊接修訂的內(nèi)容，厘清了以往許多模糊概念及要求，刪除或糾正了其中不合理的規(guī)定，如接管與圓形殼體連接接頭角焊縫焊腳尺寸的確定方法、熔敷金屬厚度范圍、不等厚焊接工藝評(píng)定如何規(guī)定母材厚度評(píng)定范圍、作為補(bǔ)加因素的焊接位置改為立向上是否需要重新評(píng)定等。而我國的現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這些內(nèi)容的規(guī)定卻不夠清晰，在執(zhí)行過程中常常引起歧義。本文就是通過對(duì)一些修訂內(nèi)容進(jìn)行分析，提出我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)修訂的關(guān)注重點(diǎn)，為同行在執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)或今后相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的修訂提供借鑒。

1 對(duì)于異種鋼焊接接頭的焊接工藝評(píng)定，當(dāng)需要沖擊試驗(yàn)時(shí)，焊縫金屬及熱影響區(qū)的沖擊試樣要求及其合格標(biāo)準(zhǔn)

1.1 作為新增條款，2019版ASME第Ⅷ-1分卷UG-84(g)(6)規(guī)定

當(dāng)評(píng)定具有不同沖擊試驗(yàn)要求和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的異種鋼焊接接頭的焊接工藝規(guī)程（WPS）時(shí)，應(yīng)滿足以下要求：

（a）焊縫金屬?zèng)_擊試樣應(yīng)滿足任一母材的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)；

（b）當(dāng)要求進(jìn)行熱影響區(qū)沖擊試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)分別從每種母材的熱影響區(qū)取樣進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，且這些試樣應(yīng)符合其母材的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 主要變化點(diǎn)

UG-84（g）（6）所規(guī)定的內(nèi)容在 ASME 第Ⅷ -1 分卷以前的版本從未提及，為2019版新增條款。該條款對(duì)于異種鋼焊接接頭焊接工藝評(píng)定進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí)的試樣要求及其合格標(biāo)準(zhǔn)作了明確的規(guī)定，彌補(bǔ)了焊接工藝評(píng)定規(guī)定的空白，即：

1）焊縫金屬?zèng)_擊功的合格指標(biāo)應(yīng)達(dá)到任一側(cè)母材的沖擊功，就是說不得低于較高側(cè)母材的沖擊功；

2）熱影響區(qū)也應(yīng)進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，其合格指標(biāo)應(yīng)達(dá)到該熱影響區(qū)母材的沖擊功。

1.3 對(duì)變化內(nèi)容與我國對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47014—2011的比較分析

對(duì)于該條款中的（b）部分，NB/T 47014—2011《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》[3]的表11“力學(xué)性能試驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)項(xiàng)目和取樣數(shù)量”注4、表14“鋼材及奧氏體不銹鋼焊縫的沖擊功最低值”已有規(guī)定。而其（a）部分要求焊縫金屬?zèng)_擊試樣應(yīng)滿足任一母材的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，明確了異種鋼焊縫金屬?zèng)_擊試樣的試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)達(dá)到任一母材的沖擊試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，在NB/T 47014—2011中對(duì)此未作相關(guān)規(guī)定，造成異種鋼焊接接頭焊縫金屬的沖擊功缺少判定依據(jù)。

2 對(duì)圓筒形殼體與連接管件全焊透接頭中角焊縫最小喉部尺寸（在GB/T 3375—94《焊接術(shù)語》中稱之為焊縫計(jì)算厚度，也叫喉厚）的保持

2.1 作為新增條款，2019版ASME第Ⅷ-Ⅰ分卷UW-16(h)規(guī)定

圖UW-16.1（a）～（e）中規(guī)定的殼體與接管全焊透接頭中角焊縫的最小喉部尺寸應(yīng)保持在連接管件周圍，并且：

1）對(duì)于圓筒形殼體上的徑向接管，滿足最小喉部尺寸的角焊縫焊腳尺寸應(yīng)在通過圓柱殼縱軸的平面上確定（不需要考慮其他平面），這些角焊縫焊腳尺寸必須圍繞整個(gè)連接管件的圓周。

2）對(duì)于圓筒形殼體上的徑向連接管件，當(dāng)其外徑大于等于圓筒殼體外徑時(shí)，角焊縫焊腳尺寸逐漸在連接管件的圓周上達(dá)到可能的最大程度，從那點(diǎn)開始，角焊縫將轉(zhuǎn)化為全焊透焊縫。角焊縫焊腳尺寸滿足最小喉部尺寸仍然應(yīng)在通過圓筒形殼體縱軸的平面上確定（不需要考慮其他平面）。

2.2 主要變化點(diǎn)

該新增條款明確了通過保持焊腳尺寸（即滿足最小喉部尺寸的焊腳尺寸）實(shí)現(xiàn)喉部尺寸達(dá)到規(guī)范的規(guī)定要求，同時(shí)對(duì)焊腳尺寸的確定方法作了清晰的規(guī)定，即在通過圓柱殼縱軸的平面上確定（不需要考慮其他平面）；并說明當(dāng)接管的外徑與筒體相同或更大時(shí)，隨著焊縫幾何位置的變化，角焊縫將會(huì)變成全焊透焊縫，此時(shí)焊縫尺寸只要滿足全焊透對(duì)接焊縫的要求即可。

2.3 對(duì)變化內(nèi)容與我國對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 150—2011的比較分析

ASME規(guī)范UW-16控制角焊縫尺寸是采用最小喉部尺寸，在GB/T 150.3—2011[4]附錄D“焊接接頭結(jié)構(gòu)”均以K值即焊腳尺寸作為控制尺寸，這是與UW-16（h）關(guān)于圓筒形殼體上的徑向接管全焊透焊接接頭的規(guī)定是等同的。但對(duì)于隨著焊縫幾何位置的變化，以及當(dāng)接管的外徑與筒體相同或更大時(shí)，角焊縫將會(huì)變成全焊透焊縫，如何確定焊腳尺寸，GB/T 150.3—2011附錄D缺少規(guī)定。

3 對(duì)焊接工藝評(píng)定中熔敷金屬厚度范圍、評(píng)定試件母材為不等厚時(shí)母材厚度范圍的確定

3.1 作為修改條款，2019版ASME第Ⅸ卷QW-202.2(a)規(guī)定

1）熔敷金屬厚度不包括焊縫余高。

2）如果評(píng)定試件母材為不等厚時(shí)，則母材厚度的評(píng)定范圍應(yīng)基于各自的厚度進(jìn)行確定。如果不等厚母材中的較厚母材削斜過渡，則較厚母材厚度評(píng)定范圍基于焊縫趾部處的最小厚度進(jìn)行確定。

3.2 主要變化點(diǎn)

1）熔敷金屬厚度在前版ASME第Ⅸ卷的QG-109術(shù)語中沒有定義，本次修訂給予了明確，即不包括焊縫余高，為WPS中確定熔敷金屬的厚度范圍消除了歧義。

2）對(duì)于評(píng)定試件母材為不等厚時(shí)，本次修訂對(duì)較厚母材削薄或不削薄的母材厚度評(píng)定范圍的方法分別予以規(guī)定，為WPS中確定評(píng)定試件母材為不等厚時(shí)母材厚度范圍的確定提供了依據(jù)。

3.3 對(duì)變化內(nèi)容與我國對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47014-2011的比較

1）NB/T 47014—2011在表 7、表 8、表 10中規(guī)定了適用于焊件焊縫金屬厚度（t）的有效范圍，但并未說明“t”是否包括焊縫余高，我國的GB/T 3375—1994《焊接術(shù)語》[5]中也沒有焊縫金屬厚度的名詞解釋，這應(yīng)該是標(biāo)準(zhǔn)需要完善的地方。

2）對(duì)于評(píng)定試件母材不等厚時(shí)，如何確定母材厚度，ASME第Ⅸ卷在該條款中按削薄和不削薄分別予以規(guī)定，也是填補(bǔ)了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的空白，NB/T 47014—2011在以后的修訂中也應(yīng)該在相關(guān)條款中加以明確。

4 當(dāng)焊接工藝評(píng)定中有沖擊試驗(yàn)要求時(shí)，焊接位置改變?yōu)橄蛏虾附訒r(shí)，是否需要重新評(píng)定的規(guī)定

4.1 在2019版ASME第Ⅸ卷刪除了原條款QW-405.2：即當(dāng)有韌性要求時(shí)，焊接位置改變?yōu)榱⑾蛏虾附訒r(shí)，需要重新評(píng)定

4.2 對(duì)刪除內(nèi)容的原因分析

自二十世紀(jì)70年代初以來，傳統(tǒng)的觀點(diǎn)是，在垂直位置采用立向上焊接會(huì)導(dǎo)致高熱量輸入，從而大大降低焊接韌性，故該規(guī)定一直保持在第Ⅸ卷中，主要是考慮控制熱輸入量。而2019版ASME認(rèn)為QW-405.2是誤導(dǎo)性的，如果垂直焊縫采用寬幅擺動(dòng)焊來評(píng)定高熱量輸入，將會(huì)出現(xiàn)大量的層間回火，而且韌性會(huì)出奇的好。從上面可以看出，熱輸入并不是控制韌性的關(guān)鍵因素。再者在鋼的可焊性方面，美國的焊接專業(yè)人員Stout和Doty研究表明[6]，過高的熱輸入和過低的熱輸入都會(huì)降低鋼的韌性，認(rèn)識(shí)到控制熱輸入不是控制韌性的關(guān)鍵。故第Ⅸ卷委員會(huì)成立了一個(gè)工作組，研究焊接參數(shù)和焊道形狀如何影響韌性以及如何更好地解決這些問題。

4.3 對(duì)變化內(nèi)容與我國對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47014—2011的比較分析

影響焊接熱輸入量的三個(gè)參數(shù)是焊接電流、電弧電壓、焊接速度，事實(shí)上以SMAW為例，在實(shí)際焊接操作中按照平、橫、立、仰的位置順序焊接電流是從大到小的，橫焊和立焊的焊接電流一般比平焊低10%～15%，仰焊的焊接電流又比平焊低15%～20%。文獻(xiàn)《鋼制壓力容器焊接工藝》[7]也闡明了焊接熱輸入量最大的位置是平焊而非立焊，故以熱輸入量作為控制沖擊韌性的補(bǔ)加因素，從評(píng)定合格的焊接位置改變?yōu)榱⑾蛏虾附有枰匦略u(píng)定，也是不符合焊接原理的。

NB/T 47014-2011的表6對(duì)SMAW、GMAW、GTAW、PAW這四種焊接方法焊接位置作為補(bǔ)加因素時(shí)規(guī)定：從評(píng)定合格的焊接位置改變?yōu)榱⑾蛏虾附訒r(shí)，需要重新評(píng)定。對(duì)于此條款建議在NB/T47014-2011修訂時(shí)，應(yīng)從焊接位置對(duì)焊接接頭沖擊韌性的實(shí)際影響情況出發(fā)而規(guī)定評(píng)定原則。

5 對(duì)定位焊焊縫焊工資格的要求

5.1 作為修訂條款，2017版ASME第Ⅸ卷QW-303.1、QW-303.2規(guī)定

1）對(duì)焊工和焊機(jī)操作工，通過了坡口焊縫焊接的資格評(píng)定，也取得了坡口焊縫及角焊縫的定位焊縫的資格（限定在有關(guān)變數(shù)范圍內(nèi)的所有厚度、位置及管子直徑）；

2）對(duì)焊工和焊機(jī)操作工，通過了角焊縫焊接位置的資格評(píng)定，也取得了角焊縫的定位焊縫的資格（限定在有關(guān)變數(shù)范圍內(nèi)的所有厚度、位置及管子直徑）。

5.2 主要變化點(diǎn)

作為修訂條款，是對(duì)焊工資格要求的補(bǔ)充，明確了定位焊焊縫資格的要求，彌補(bǔ)了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的空白，即：

1）具備了坡口焊縫的焊接資格即具備了坡口焊縫及角焊縫的定位焊接的焊接資格。

2）具備了角焊縫的焊接資格即具備了角焊縫的定位焊縫的焊接資格。

3）上述資格的覆蓋性僅指焊縫形式，其余有關(guān)焊工資格變數(shù)須在同一范圍。

5.3 對(duì)修訂內(nèi)容的分析及我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)修訂的關(guān)注重點(diǎn)

對(duì)于定位焊縫焊工資格的具體要求在以往的ASME第Ⅸ卷及國內(nèi)的TSG Z6002—2010《特種設(shè)備焊接操作人員考核細(xì)則》[8]均未作規(guī)定，導(dǎo)致對(duì)焊接此類焊縫的焊工資格較為隨意，也直接影響著定位焊縫的焊接質(zhì)量。

焊工技能是焊縫質(zhì)量得到保證的必要條件，焊工資格又是焊工技能的重要體現(xiàn)，為確保定位焊焊縫的焊接質(zhì)量，建議承壓類特種設(shè)備的生產(chǎn)單位參照ASME的規(guī)定，提出定位焊縫焊工資格的具體控制要求，在TSG Z6002—2010以后的修訂中增加該類焊縫焊工資格的規(guī)定。

6 對(duì)接管與筒體、封頭或主管連接的角接接頭焊工資格的要求

6.1 作為新增條款，2017版ASME第Ⅸ卷QW-403.16（a）和（b）規(guī)定

（a）對(duì)于安放式接管，即坡口開在接管上，焊工資格管徑評(píng)定范圍中以接管的外徑確定；

（b）對(duì)于插入式接管（坡口開在殼體、封頭、主管上），焊工資格管徑評(píng)定范圍以殼體、封頭、主管的外徑確定。

6.2 主要變化點(diǎn)

ASME第Ⅸ卷對(duì)焊工資格，不論是何種組合形式（板材對(duì)接、管板角接、管材對(duì)接），只要是對(duì)接焊縫，都按坡口焊縫（G類縫）對(duì)待，對(duì)管徑評(píng)定范圍按表QW-452.3確定。那么對(duì)于管板角接接頭是否都按管外徑來確定焊工需要的資格？本新增條款給予了明確的規(guī)定：對(duì)于安放式接管按接管外徑確定，即將安放式的焊縫形式作為管材對(duì)接焊縫對(duì)待，這也十分符合焊工施焊時(shí)的焊件狀態(tài)；而對(duì)于插入式接管其焊工資格管徑評(píng)定范圍以殼體、封頭、主管的外徑確定即可。

6.3 對(duì)變化內(nèi)容與我國對(duì)應(yīng)的規(guī)范TSG Z6002—2010的比較分析

TSG Z6002—2010將對(duì)接焊縫試件分為板材對(duì)接（G類）、管材對(duì)接（G類）、管板角接（FG類）三種，對(duì)于管板角接的資格確定為FG類焊工項(xiàng)目，并未明確接頭形式是安放式還是插入式，在實(shí)際執(zhí)行中歧義較多?？紤]到焊工施焊時(shí)焊件的實(shí)際狀態(tài)，將安放式的焊縫形式作為管材對(duì)接焊縫對(duì)待更為合理，其焊工資格應(yīng)屬于為管材對(duì)接焊縫項(xiàng)目，建議TSG Z6002—2010在以后的修訂中，對(duì)該類焊接接頭的焊工資格項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)整，使其更為科學(xué)合理。

7 小結(jié)

綜上所述，2017版、2019版ASME第Ⅸ卷、第Ⅷ-1分卷規(guī)范修訂的內(nèi)容中對(duì)有關(guān)焊接的基本概念、焊接工藝評(píng)定及焊接資格項(xiàng)目等方面的要求作了更為明確、合理的規(guī)定，值得學(xué)習(xí)和借鑒。為此對(duì)于我國對(duì)應(yīng)的安全技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)提出如下修訂建議：

1）在NB/T 47014—2011《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》中明確對(duì)異種鋼焊接接頭焊縫金屬及熱影響區(qū)的沖擊試樣及其合格標(biāo)準(zhǔn)的要求，以確保評(píng)定有效性。

2）在GB/T150.3—2011附錄D“焊接接頭結(jié)構(gòu)”中明確對(duì)圓筒形殼體與連接管件全焊透接頭中角焊縫最小喉部尺寸隨著焊縫幾何位置的變化的規(guī)定，以便于對(duì)該類焊縫實(shí)施更為可靠的質(zhì)量控制。

3）在NB/T 47014—2011中對(duì)焊縫金屬厚度是否包括余高進(jìn)行定義，對(duì)不等厚評(píng)定試件母材厚度范圍予以明確，以便于確定WPS中的焊縫金屬及不等厚評(píng)定試件母材的厚度范圍。

4）在NB/T 47014—2011中應(yīng)從立向上焊接位置對(duì)焊接接頭沖擊韌性的實(shí)際影響情況出發(fā)規(guī)定是否需要重新評(píng)定的原則。

5）在TSG Z6002—2010中增加定位焊縫焊工資格的具體要求，填補(bǔ)定位焊縫焊工資格規(guī)定的空白。

6）在TSG Z6002—2010中對(duì)接管與筒體、封頭或主管連接的角接接頭按安放式或插入式不同的接頭形式明確焊工資格要求，為該類焊縫的焊接質(zhì)量提供保證條件。