ASME焊接接头分类

浅述GB/T150和ASMEⅧ-Ⅰ的部分区别发布时间：2022-04-26T15:30:05.644Z 来源：《中国科技信息》2022年1月第1期作者：王英丽1，高兆宽2[导读] 美国机械工程师学会(ASME)颁发的“锅炉压力容器规范”王英丽1，高兆宽21.西安航天华威化工生物工程有限公司陕西西安 710100；2.信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司西安分公司陕西西安 710100）【摘要】美国机械工程师学会(ASME)颁发的“锅炉压力容器规范”(以下简称ASME规范)是国际上广泛采用的先进的压力容器规范,也是世界上公认的该行业的权威规范。

随着我国对外交流的日益增多,正确地理解ASME规范显得尤为重要。

2019年6月笔者参加了所属单位ASME制造证的复证工作,对ASME规范有了进一步了解。

【关键词】压力焊缝探伤检验1.设计压力的适用范围GB/T150规范适用于设计压力（钢制容器）不大于35MPa。

对无法用常规方法确定结构尺寸的元件，允许采用包括有限元的应力分析为基础的设计，包括应力测定，验证性水压试验分析，用可比的已投入使用的结构进行对比的经验设计；ASMEⅧ-Ⅰ是基于所设计容器的压力不超过20MPa（3000psi）能适用的设计原理的建造实践而指定的。

对于压力超过20MPa（3000psi）的情况，为满足这些较高压力设计原理和建造实践的要求，一般需要变更和增补上述规则，只有在应用了这些增加的设计原理和建造实践之后，容器仍能符合本册所有要求时，并应取得授权检验师的同意后容器才允许打上适合的认证标记及标识符。

2.压力试验和压力试验值GB/T 150对内压容器和外压容器都用设计压力的一定倍数并乘以材料在试验温度和设计温度下许用应力的比值[σ]/ [σ]t。

试验压力值中比值[σ]/ [σ]t是指圆筒，封头，接管，法兰及紧固件等许用应力比值中之最小者。

ASMEⅧ-Ⅰ对内压容器的压力试验值要乘以材料在试验温度的设计温度许用应力的比值S0/St,而外压容器的压力试验值不需要乘以比值S0/St，且试验压力值中比值S0/St是指构成该容器材料许用应力比值中之最小者。

ASME焊接文件的编制以及焊工的考核过程1．当产品设计图纸完成以后，焊接工程师根据按照ASME规范编制的“压力容器质量手册”的要求编写焊接接头识别卡。

根据设计图纸标明的按照ASME规范2001版第8.1篇(ASME SEC .ⅧDIV. 1 2001 EDITION)分类的A类，B类，C类，D类焊接接头，给每个接头编号，规定每个接头所遵循的焊接工艺指导书(WPS)，材料类别号或者组别号，以及焊接方法和可行的焊接位置。

2．焊接工程师按照质量手册的要求参照焊接接头识别卡编写第零版焊接工艺指导书(WPS Rev.0)。

2．1 WPS，以及后来的PQR，WPQ等等所有ASME文件的格式最好对照ASME规范2001版第九卷(ASME SEC .Ⅸ)末尾的附录中的样表的格式，WPS当中，必须包括对所有重要变素的描述，见QW252-260。

2．2 WPS当中的变素按照ASME规范2001版第九卷(ASME SEC .Ⅸ2002 EDITION)QW250的叙述。

QW252(OFW)燃料氧气焊，QW253(SMAW)焊条电弧焊，QW254(SAW)埋弧焊，QW255(GMAW and FCAW)气体保护焊及药芯焊丝气体保护焊，QW256(GTAW)钨极氩弧焊，QW257(PAW)等离子焊，QW258(ESW)电渣焊，QW259(EGW)电气焊，QW260(EBW)电子束焊。

3．根据ASME规范2001版第8.1篇(ASME SEC .ⅧDIV. 1 2001 EDITION)的UW-28的规定，对所遵循的每一项焊接工艺作出工艺评定(PQR)。

3．1 焊接工艺评定的材料与设计图纸相同，SA662-C+SA662-C；SA662-C+SM-400。

SA662-C 按照ASME规范第九卷(ASME SEC .Ⅸ)中QW-420材料的分组，类别属于P-No.1，组别属于Group No.2，强度等级C,亦即最小抗拉强度70-90ksi，大约相当于485-600Mpa。

美国焊接标准中焊缝接头的正确叫法及专业术语｜技术流核电观察 Nuclear Observer独⽴、严肃、原创⾼端核电微信读物写在前⾯：今天，核电观察尝试推出⼀个新的栏⽬“技术流”，这个栏⽬秉承互联⽹的分享精神，在确保不涉密的前提下旨在为订阅者分享⼀些涉及技术的信息和经验。

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也欢迎核电技术流⼤神们给我来信，邮箱和个⼈微信号可在⽂尾发现。

主要内容：焊接专业中涉及了⼤量专业术语和专业知识，单就焊缝接头⽽⾔，其中也包括了诸多专业术语。

⼤多数焊接⼯程师受国标的影响，易对美标中焊缝接头的叫法和理解产⽣分歧。

本⽂将以下⼏个案例为引导，归纳总结出了焊缝接头的三个要素，熔透⽅式、坡⼝型式、接头类型，便于初学者快速掌握。

1.背景在AP1000依托项⽬建设过程中，对焊缝接头型式正确叫法有过多次讨论，部分焊接专业⼈员⽆法对焊缝接头型式正确定义。

其中⽐较突出的⼀次讨论是，⼀部分⼯程师在某主设备⽀撑⽆损检测委托单中填写的信息是，“坡⼝型式：V，接头型式：BW”。

原设计仅要求“CJP焊缝”，此坡⼝型式由该⼯程师所属公司⾃⼰设计。

图焊缝坡⼝⽰意图另⼀部分⼯程师认为，上述两个基本焊接信息的填写不正确，将会导致NDE检测⼈员对焊缝检测区域误判，进⼀步产⽣焊缝漏检的风险。

⽽正确的叫法应该是，全熔透、单边坡⼝、T型焊缝，其坡⼝型式⾮典型设计，NDE委托时应配焊缝⽰意图。

理由如下：1）BW是butt （joint）weld的简称，中⽂名对接（接头）焊缝。

⽽按照NF-3226.1（b）中指出对接接头型式，上图显然不属于对接。

⽽更满⾜图NF-3226.1-1中（c）和（g）的T型接头型式，且满⾜ASME 第IX卷QW – 490中给出的T型字接头，相互之间近乎直⾓排列作T字型的两个构件之间的接头；⽽对接接头定义为，近似在同⼀平⾯上两个构件之间的接头。

焊接接头系数ASME Ⅷ－1对于承受内压各类元件厚度计算公式都是按照将元件上最大主应<=SE而得出。

因而ASME 力限制予材料许用应力和焊接系数的乘积以下，即SmaxⅧ－1计算式中所指的焊接接头系数是指和元件最大主应力方向相垂直焊缝的焊接接头系数。

1.焊接接头的分类焊接接头分类的基本出发点是该焊接接头所承受的应力水平以及所连接的两元件的结构类型。

该焊接接头所承受的主应力水平越高，所连接两元件的结构其受力条件越不利，则把该焊接接头归为较高级别的焊接接头类别，高低按A，B，C，D顺序递减，详见UW－3及图UW－3，与GB150相类似，不再详细介绍。

唯一的不同点是接管与筒体对接焊缝，ASME规范将它划为D类，而GB150划为A类。

如图所示:主要是由于ASME规范强调是以焊接接头在容器上的位置分类。

由于此D类对接焊缝承受最大主应力作用，要求相当高，所以ASME Ⅷ－1对它的探伤、热处理提出很高的要求。

2.焊接接头系数的选用（UG－11（a）（5）UW－12）在UW－12中对焊缝的焊接接头系数和用于元件厚度计算式中的焊接接头系数作出规定。

总的思想是：（1）除了无缝筒节和无缝封头以及对该筒节或封头上的所有A类及D类对接焊缝进行100℅探伤的有缝筒节和封头外，所有元件厚度计算式中的焊接接头系数即为该元件上和最大主应力方向相互垂直的焊缝或起决定性作用的焊缝的焊接接头系数。

除去作用有附加轴向拉伸或弯曲的内压圆筒因轴向应力可能成为最大主应力而在计算式中采用B类焊缝外，一般都是元件上A类焊缝的焊接接头系数。

用于元件厚度计算式中焊接接头系数就是有表UW－12按A类焊缝的结构类型和探伤程度决定，和与之相交焊缝的结构类型、探伤程度无关。

（2）对于无缝筒节或封头以及对该筒节或封头上所有A类或D类对接焊缝进行100℅探伤的有缝筒节和封头，用于壁厚计算式中的焊接接头系数和起决定作用焊缝的焊接接头系数可能有所不同，看它是否满足UW－11（a）（5）的要求。

ASME VIII-2按规则设计 讲义上海森松压力容器有限公司 匡良明 2009.8kuangliangming@1介绍的内容1. 2007版（新版）ASME VIII -2的变化要点 2. 压力容器失效模式与失效准则 3. ASME VIII-2压力容器建造-另一规则中“按规则设计” 与“按分析设计”的基本概念 4. 按规则设计与按分析设计的主要区别 5. VIII-1常规设计/ VIII-2按规则设计/VIII-2按分析 设计经济性比较 6. 载荷 7. 压力试验 8. 焊缝分类、焊接接头类型和焊接接头系数 9. 内压圆筒和封头 10.外压元件设计 11.开孔及其补强 12.法兰、平盖、管板、膨胀节(薄壁、厚壁) 13.允许的壳体局部减薄和筒体局部减薄带2一、 2007版（新版） ASME VIII -2变化要点• 1.变化背景:①国际压力容器有影响的规范发展施加的的 影响; ②40余年标准的发展,特别是近20年来技术发展的 进展。

2.主要变化： 1）对应抗拉强度(Rm)安全系数由3降为2.4; 2）当量应力的许用极限(S)确定：对高温情况还需考虑持久 强度和蠕变极限——使设计温度范围大大提高（不再像 2004版ASME VIII -2局限于蠕变控制当量应力的许用极 限的要求）-----疲劳分析除外(避免疲劳与蠕变的交叉作用)。

3）面向具体的失效模式来进行分析设计——a整体塑性垮塌、 b局部失效、c失稳垮塌、d循环载荷引起的失效（包括疲 劳和棘轮）。

3一、 2007版（新版） ASME VIII -2变化要点• 针对不同的失效模式规定了不同的设计计算方法和设计准则： a整体塑性垮塌：提供了弹性应力分析、极限载荷分析和弹塑性 分析方法； b局部失效：提供了弹性应力分析和弹塑性分析方法； c失稳垮塌：有三种分析方法——弹性小挠度分叉屈曲分析、弹 塑性大挠度分叉屈曲分析、考虑真实几何非理想性的弹塑性垮 塌分析，提供了基于设计系数的分析方法。

ASME锅炉和压力容器规范中有关焊接术语定义ASME锅炉和压力容器规范中有关焊接术语定义QW-492电弧缝焊arc seam weld 采用电弧焊方法焊成的缝形焊缝。

电弧点焊arc spot weld 采用电弧焊方法焊成的点状焊缝。

弧伤arc strike 由于疏忽大意，使电能在完成的焊缝（或母材）表面与焊条或磁探头（电流源）之间通过，从而发生电弧，造成在完成的焊缝（或母材）的外形轮廓上的任何烧伤。

螺柱弧焊arc stud swelding 一种弧焊方法。

此法在金属螺柱（或类似零件）和另一工件之间引发电弧，直至被连接的表面受到适当加热，然后再以压力使两者接合起来。

在螺柱外围加一陶瓷护套，可以获得适当的部分保护。

焊剂或保护气体可用可不用。

电弧焊arc welding 电弧焊是指某一焊接方法群，此焊接方法群是以单弧或多弧加热的办法来实现接合，填充金属可用可不用，外加压力亦可用可不用。

焊态as-welded 焊缝金属、焊接接头和焊件，在焊接后未接受任何后续处理例如热处理、机械处理或化学处理之前的状态。

自动焊automatic welding 采用施焊时间无需焊接操作工调节控制钮的机器进行的焊接。

这类焊机可以也可以不执行装卸工件的工作，参见机动焊。

背面清根back gouging 从一个部分焊接的接头的另一面清除一些焊缝金属和母材，以保证从这一面作后续焊接时能完全焊透。

后焊法backhand welding 焊炬或焊枪的指向与焊接方向相反的一种焊接技术。

衬垫backing 为了支撑熔化的焊接金属在焊接接头的根部放置一材料。

背面气体backing gas 采用氩、氦、氮或活性气体之类，从焊接接头根部的背面（与焊接侧相反的一面）排除氧气。

母材base metal 被焊接的或被切割的金属。

熔合线bond line, fusion line 见fusion line对接接头butt joint 在近乎同一的平面内对装在一起的两元件之间的接头。

第五章焊接接头的性能及影响因素第一节焊接接头焊接接头是由两个或两个以上零件要用焊接组合或已经焊合的接点。

焊接接头的质量和性能直接关系到核安全设备的质量和安全。

焊接接头应是在充分考虑核安全设备工况条件、结构特点、材料特性、生产效率的前提下，由焊接工艺人员选定合适的焊接方法、匹配的焊接材料和合理的规范参数，并经过焊接工艺评定合格之后，制定出产品焊接工艺，再由有合格资质的焊工或焊接操作工正确施焊而成的。

焊接接头通常是由焊缝、熔合区、热影响区三部分组成，如图5-1所示。

焊缝是由焊接填充材料及部分母材熔化凝固形成的冶金组织，见图5-2（a），其化学成分和组织都不同于母材。

熔合区又称半熔化区，是热影响区向焊缝过渡的区域，是焊缝边界上固液两相交错共存而又凝固的部分，因此其化学成分和物理性能极不均匀。

热影响区是母材受热的影响（但未熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域。

综上所述，焊接接头是一个几何不连续、力学性能不均匀、具有较大焊接残余应力和变形的不均匀体。

图5-1 熔化焊焊接接头的组成（a）对接接头；（b）搭接接头1-焊缝；2-熔合区；3-热影响区图5-2 多层焊与单层焊的接头组织（a）单层焊；（b）多层焊第二节焊接接头的分类原则一般讲焊接接头的分类有两种：一种是按焊接接头形式分类；一种是按焊接接头在核安全设备上的位置分类。

一、焊接接头形式分类根据GB/T3375-94《焊接术语》规定，主要分为对接接头、角接接头、T形接头和搭接接头四种形式。

1.对接接头两件表面构成大于或等于135°，小于或等于180°夹角的接头，见图5-3。

图5-3 对接接头2.角接接头两件端部构成大于30°，小于135°夹角的接头，见图5-4。

图5-4 角接接头3.T形接头（端接接头）一件之端面与另一件表面构成直角或近似直角的接头，见图5-5。

图5-5 T形接头4.搭接接头两件部分重叠放置或两焊件表面之间的夹角不大于30°构成的端部接头，见图5-6。

ASME焊接文件以及焊工的考核过程ASME焊接文件的编制以及焊工的考核过程1．当产品设计图纸完成以后，焊接工程师根据按照ASME规范编制的“压力容器质量手册”的要求编写焊接接头识别卡。

根据设计图纸标明的按照ASME规范2001版第8.1篇(ASME SEC .ⅧDIV. 1 2001 EDITION)分类的A类，B类，C类，D类焊接接头，给每个接头编号，规定每个接头所遵循的焊接工艺指导书(WPS)，材料类别号或者组别号，以及焊接方法和可行的焊接位置。

2．焊接工程师按照质量手册的要求参照焊接接头识别卡编写第零版焊接工艺指导书(WPS Rev. 0)。

2．1 WPS，以及后来的PQR，WPQ等等所有ASME文件的格式最好对照ASME规范2001版第九卷(ASME SEC .Ⅸ)末尾的附录中的样表的格式，WPS当中，必须包括对所有重要变素的描述，见QW252-260。

2．2 WPS当中的变素按照ASME规范2001版第九卷(ASME SEC .Ⅸ2002 EDITION)QW250的叙述。

QW252(OFW)燃料氧气焊，QW253(SMAW)焊条电弧焊，QW254(SAW)埋弧焊，QW255(GMAW and FCAW)气体保护焊及药芯焊丝气体保护焊，QW256(GTAW)钨极氩弧焊，QW257(PAW)等离子焊，QW258(ESW)电渣焊，QW259(EGW)电气焊，QW260(EBW)电子束焊。

3．根据ASME规范2001版第8.1篇(ASME SEC .ⅧDIV. 1 2001 EDITION)的UW-28的规定，对所遵循的每一项焊接工艺作出工艺评定(PQR)。

3．1 焊接工艺评定的材料与设计图纸相同，SA662-C+SA662-C；SA662-C+SM-400。

SA662-C按照ASME 规范第九卷(ASME SEC .Ⅸ)中QW-420材料的分组，类别属于P-No.1，组别属于Group No.2，强度等级C,亦即最小抗拉强度70-90ksi，大约相当于485-600Mpa。

压力容器焊接接头在ASMEⅧ.1和GBT150中的对比分析摘要：低温绝热压力容器是储存低温液化气体的重要设备，通常由储液内容器和维持真空绝热空间的外壳组成，内容器通常采用低温韧性良好的奥氏体不锈钢或低温合金钢制成，外壳采用具有良好强度和焊接性的碳钢低合金钢，内外间采用多层真空或真空填充物实现绝热。

低温绝热压力容器常见的储存介质包括液化天然气、液氢等清洁能源气体及液氧、液氮、液氩等工业低温液化气体。

由于低温液化气体介质遇热急剧膨胀，造成压力快速升高，因此此类容器一旦发生事故将产生巨大能量，为经济社会的发展埋下巨大隐患。

关键词：焊接接头分类；焊接接头系数；无损检测；ASMEVIII.1引言作为一种特殊设备，压力贮器的使用安全非常令人担忧，压力贮器的基本安全主要取决于基体和焊接接头的性能，原材料的性能主要通过原材料制造单位的原材料检查来验证焊缝性能保证主要有焊接工艺评价方法、焊缝无损检测、产品焊接试验板、焊缝硬度验证等。

压力容器焊接试验板是检验产品焊接接头力学性能的一种方法，中外规范要求差别很大。

1焊接接头的分类焊接接头分类的目的是根据不同类别的焊接接头制定其适用的焊接结构型式，探伤程度和焊缝系数。

ASMEVIII.1中焊接接头分为A、B、C、D四类，分类是根据容器上接头的位置即按照各焊接接头受力情况进行的。

其中A、B类接头均可按照薄膜理论获得其应力，C、D类接头则分别属于板对壳和壳对壳受力。

而GB/T150是依据我国实际情况，结合焊接接头在容器上的位置和结构型式，将其划分为A、B、C、D、E五类。

ASMEVIII.1中A类中接头基本都承受着最大环向主应力。

其中球壳纵环向应力相同，纵环拼接接头均承受最大主应力；而平盖等的拼接接头最大主应力和结构相关，但出于安全性及操作性考虑，将所有拼接接头均划为A类。

半球形封头不同于其他成型封头，不设直边段，直接与圆筒等元件焊接，受力等同于自身的拼接接头，故而也将此环向接头划分为A类中。