压力容器焊接标准-压力容器焊接工艺标准化探索系列—7 钨极气体保护焊的WPS该怎么填写

钨极气体保护焊的焊接因素共49个（见下图1），比上周介绍的焊条电弧焊的34个多了不少。49个焊接因素中，有28个焊接因素是常见的4种焊接方法都涉及的。

图1 钨极气体保护焊焊接因素（坡口焊及角焊缝)

图2为钨极气体保护焊的49个焊接因素在表c.3中的填写位置。为了等下在讲解时重要因素、补加因素、次要因素能明显区分，看起来方便，笔者将多维表格中焊接因素的“性质”栏设置了颜色，重要因素设置为红色，补加因素设置为蓝色，次要因素设置为绿色。讲解时表c.3中所有焊接因素的序号和颜色都与下表1一致。

图2 钨极气体保护焊焊接因素（坡口焊及角焊缝)在表c.3中填写位置

1. 焊接接头：4个焊接因素

序号1：坡口形式的改变。此条对应表6 接头1)。为体现此焊接因素，在Wps中应绘制出焊接接头的坡口形式（V形、K形、X形等）。

序号2：增加衬垫或衬垫公称化学成分的变化。此条对应表6 接头 7）。需要指出的是，这里的衬垫和我们平常的衬垫不是一个概念，TSG Z6002—2010《特种设备焊接操作人员考核细则》中原文定义如下图3所示。aSME格式的Wps，衬垫作为焊接因素，是肯定要填写的，不能缺项。国内压力容器的Wps，笔者拍脑袋估计，绝大多数情况下，如果焊接接头无垫板的话，焊接工程师不画上就是了，不会对此专门做出说明。笔者个人认为，这样操作没有什么大问题，可以理解为不画就是无垫板（但是可能还是算有衬垫，母材或焊缝金属也可以算是衬垫，Wps中有母材、填充金属的牌号，可以知道所谓的“衬垫”的公称化学成分）。如果确实是有垫板的话，应注明垫板的牌号。

图3衬垫定义（焊工考规2010版）

序号3：根部间隙的变化。此条对应表6接头4）。为体现此焊接因素，在焊接接头图中应明确根部间隙的尺寸。根部间隙的尺寸笔者个人建议可以适当范围大写。如接管与壳体的焊接接头，单面V形坡口，双面焊，间隙写0-1mm就要求过高，接管与壳体的角焊缝，很多情况下是手工开孔再打磨的，难以达到这样的精度，如果第三方较真的话，说他测量过了间隙是2mm，实际坡口与Wps不符，要求必须改Wps才允许焊接，也只能认账。

序号4：非金属或金属（不熔化）成形块的增、减。此条对应表6接头6）。笔者个人认为，这个与前面序号2的焊接因素同样的道理，如果没有成形块（如陶瓷衬垫、铜制强冷块）的话，可以不用专门文字说明。如有过，应注明成形块的材质。

2. 母材：4个焊接因素

序号5和序号8：关于母材类、组别号的改变。具体母材类、组别号的覆盖规则这里不具体说明了，还是比较复杂的。aSME格式的Wps，这里一般填写的就是母材的类、组别号，但是国内压力容器的Wps，这样填写就变成通用Wps了，而通用Wps目前的接受程度还很低，所以还是应填写具体的材料牌号，如Q345R、S30403。

序号6和序号7：关于母材的厚度覆盖范围。具体母材厚度覆盖范围的规则这里不具体说明了，还是比较复杂的。aSME格式的Wps，这里一般填写的就是母材厚度覆盖范围，如5mm-200mm、1.5-20mm。但是国内压力容器的Wps，这样填写就变成通用Wps了，而通用Wps目前的接受程度还很低，所以还是应填写实际的母材的厚度（厚度范围），如12mm、12-16mm。如碰到异种钢材料，两侧母材的厚度还应分别列出。

3. 填充金属：10个焊接因素

序号9：填充金属规格的改变。为体现此焊接因素，在Wps中应明确焊丝规格。

序号10和序号11：关于填充金属的类别号、焊缝熔敷金属的分类号。国内压力容器的Wps通常为专用Wps，Wps中都明确了焊接材料的牌号（或型号），焊接材料明确了，对应的填充金属的类别号也就有了，不填写也没有什么问题。而焊缝熔敷金属的分类号目前国内的标准还没有对应的条款，无法填写。

序号12、13、14、15、17：关于填充金属的改变、增加与取消、可熔性嵌条。为了体现这些焊接因素，Wps中应明确填充金属的牌号（或型号），如果有可熔性嵌条的，还应明确其材质。

序号16：熔敷金属t覆盖范围。aSME格式的Wps，这里一般填写的就是熔敷金属覆盖范围，如≤200mm、≤20mm。国内压力容器的Wps，通常填写的是实际对应焊接接头的焊缝金属厚度，如16mm、16-20mm，而不是焊接工艺评定规则给定的覆盖范围。

序号18：活性焊剂（可增加熔深，采用活性焊剂的GTaW称为a-TIG焊actIVating flux TIG）的使用：在“焊缝金属”栏、’填充材料“栏这个焊接因素不大好填，笔者个人建议填写在“焊接工艺程序”栏中。如果没有使用（活性焊剂）的话，此焊接因素可不用体现（可以理解为没有写就是未使用）。

4. 焊接位置：2个焊接因素

序号19、20：焊接位置的改变。直接填写焊接位置即可，对于立焊位置还应明确向上还是向下。如果Wps对应的焊接接头不限制焊接位置，可以这样填写：平、横、立（向上）、仰或不限（立焊应向上）。

5. 预热：2个焊接因素

序号21：预热温度降低55℃（国内标准为50℃）。国内很多单位的Wps的预热温度不填，这个是错误的。不预热，不代表这个焊接因素可以不填，可以写＞0℃或者＞5℃。如果评定预热温度是150℃的话，此时预热温度至少为100℃。

序号22：道间温度增加大于55℃（国内标准为50℃）。这里必须明确上道间温度的上限。笔者建议是道间温度的上限和下限都明确。如道间温度150-250℃（道间温度应大于预热温度）。

6. 热处理：2个焊接因素

序号23：热处理类型的改变（具体略）。这里可填写具体是哪种热处理，是去应力，还是正火，还是固溶。

序号24：热处理温度、时间的变化（具体略）。aSME格式的Wps，时间一般填写是覆盖范围，如≤5h（焊接工艺评定的热处理保温时间为4h时）。国内压力容器的Wps，通常填写的是实际对应焊接接头的热处理保温时间，而不是覆盖范围。热处理温度，填写一定的温度范围，如620℃±20℃、690℃±15℃。

还有一种方式，热处理栏直接填无（无热处理时）或见热处理工艺卡（有热处理时）。国内这样一般也是可以接受的，具体热处理工艺是否是否有PQR可以支撑由热处理工艺卡编制及审核人员负责。有的制造单位要求热处理工艺卡需要焊接责任人会签，理由是焊接责任人应对热处理工艺是否有焊接工艺评定进行支撑进行审核，笔者个人认为，这样操作是合理的。

7. 保护气体：6个焊接因素

序号25（对应表6 气体9）、序号30（对应表6 气体5）：关于尾部保护气的2个焊接因素。普通铁基材料无须尾部保护气，但对于钛及钛合金（序号30焊接因素为重要焊接因素，适用于钛及钛合金等特殊材料），为了防止焊接接头氧化，尾部保护气是必须的。这里应填写尾部保护气的组成成分（单一气体写纯度要求）及施焊时对尾部保护气气流量的要求。

序号26（对应表6 气体3）、序号27（对应表6 气体8）：关于保护保护气的2个焊接因素，这里的保护气体笔者个人理解应为正面的保护气体。这里应填写正面保护气的组成成分（单一气体写纯度要求）及施焊时对正面保护气气流量的要求。

序号28（对应表6 气体9）、序号29（对应表6 气体4）：关于背面保护气的2个焊接因素。对于高合金钢（笔者这里定义的高合金钢包括2.25cR-1Mo等合金元素不到5%的材料），背面须气体保护以防止氧化，有的技术规范明确要求对GTaW施焊焊道，根部厚度5mm范围内均应背面气体保护。这里应填写背面保护气的组成成分（单一气体写纯度要求）及施焊时对背面保护气气流量的要求。

8. 电特性：6个焊接因素

序号31：增加热输入（具体略）。这里应填写线能量的限制（给上限）。一些特殊材料，如双相钢，也有对线能量下限也提要求的。

序号32、序号34：关于焊接电流的变化的2个焊接因素。这里应填上焊接电流的范围。如果是直流脉冲电源，笔者个人认为应写上峰值电流、峰值时间、基值电流、基值时间这4个基本的焊接规范。

序号33、序号36：电源极性的改变。这里填上电源极性即可，如直流正接、直流反接、交流。

序号35：关于钨极的变化，此条对应对应表6 电特性5）。这里应填写钨极类型，目前常见的的钨极为铈钨极。还应填上钨极的规格。

9. 焊接操作：13个焊接因素

序号37：摆动 /不摆动。此条对应表6 技术措施 3）。如果不禁止摆动的话，此处可以填：施焊时允许摆动焊与/或不摆动焊。

序号38：喷嘴尺寸的变化。此条对应表6 技术措施 13）。这里填上喷嘴的直径即可。

序号39：关于清洁、清理。此条对应表6 技术措施 4）。此处可以填：焊前采用角向磨光机将待焊部位及其周围20mm的母材打磨出金属光泽，焊道间焊渣采用锤子敲击，角向磨光机进行清理。

序号40：关于背面清根。此条对应表6 技术措施 5）。此处可以填：正面焊后背面采用碳刨、打磨方式清根，要求打磨出金属光泽。

序号41：关于摆动参数。此条对应表6 技术措施 6）。首先要强调下，这里的摆动参数仅针对机动焊和自动焊，并不是手工焊时的焊道宽度。摆动参数包括摆动幅度、频率、两端停留时间等参数，简单概况下，凡是在施焊时dv对焊机设置的与摆动相关的参数都应在Wps中明确。

序号42、序号49：关于单道焊、多道焊。此条对应表6 技术措施 8）。此条比较特殊，即是补加因素，又是次要因素。多道焊相当于起了回火焊道的作用，性能相对较好。为了避免麻烦，最好是要求只能多道焊（有冲击要求时），无冲击要求的材料，此焊接因素为次要因素，笔者个人认为在Wps中可以不体现（不体现的意思是单道焊、多道焊不限制）。

序号43：关于单丝焊/多丝焊。此条对应表6 技术措施 9）。笔者对GTaW采用多丝焊不熟悉，如果是单丝的话，无须说明，可以理解未特别说明说明就是单丝。如果是多丝的话，应按实际情况说明（如双丝或是三丝）。

序号44：关于封闭环境/开放环境。此条对应表6 技术措施 20）。对于钛及钛合金等特殊材料本条才适用。对于普通材料，笔者个人认为可以不填写（不适用）；对于钛合金的特殊材料，则应在Wps明确施焊环境是室内焊接还是室外焊接。笔者对钛及钛合金焊接不熟悉，aSME标准里面的closed chambeR和out-ofchambeR 到底指的是什么还是有些不理解。

序号45：关于焊接电极间距的变化。此条对应表6 技术措施 10），仅适用于机动焊及自动焊。笔者对此条不是很清楚，个人估计是不是多丝焊时才会碰到焊接电极间距的问题。如果这样理解，那单丝焊时此焊接因素就不用填写，只在多丝焊时才填写（按实际施焊要求填写）。

序号46：关于焊接的机动化程度。此条对应表6 技术措施 11）。国内的焊接工艺文件中一般都对所有焊接接头指定了焊工上岗项目要求，所以也间接的明确了焊接的机动化程度，故笔者个人认为，此焊接因素在Wps不体现也没有问题。

序号47：关于焊缝的焊后锤击。此条对应表6 技术措施 12）。这个根据实际情况填写。焊缝锤击可以在一定程度上减少焊接应力，工程实践中也作为一种减少焊接变形的措施。如果不允许，就明确“不允许焊缝焊后锤击”。如果允许，笔者个人建议应写具体，如锤击用什么工具，哪些焊道要求锤击，锤击时是从头到尾呢还是中间往两头走，这个有些复杂。

序号48：热加工工序。此条表6 技术措施中无对应条款，不适用于常见材料，可以忽略。

10. 表c.3中49个焊接因素不涉及的内容的填写

焊接电压、焊接速度这两个焊接参数都不是焊接因素，但是肯定要填写的，否则难道施焊时直接让焊工自己直接控制线能量吗？这个今天不展开（最大线能量是怎么得出的也值得讨论）。当然，无冲击要求的材料，理论上说可以不填写的（aSME没有问题，国内不填写可以不被接受）。

另关于焊接电压，目前市面上不少GTaW焊机上是没有电压表的。对于奥氏体不锈钢等无冲击要求的材料，由于线能量不是补加因素，在Wps中对电压不要求笔者个人认为也没有问题。但对于普通有冲击要求的低合金钢，没有电压表的话，无法得到电压的数据，也就无法计算线能量，造成线能量是否超标从理论上无法判断，笔者个人建议对设备进行改造，加装电压表。

焊接方法栏也应填上。

“层-道”栏笔者个人建议不要将具体焊几道写明确，实际规定焊几道也没有必要，要求焊接12道，焊工有本事不多不少正火12道吗？笔者个人建议将焊道分为：打底、填充、盖面，而无须规定具体的焊道道数。

至于表中接头编号、持证项目的填写，笔者在2024年1月20日的文章中已经给出了自己的观点：没有必要写在Wps中，建议通过其他的焊接工艺文件体现。

最后再强调下，关于Wps怎么填写，本文给出的都是笔者的个人观点，其中肯定有不妥甚至错误之处，仅供同行参考。笔者个人建议，制造、安装单位的Wps不管怎么写，肯定要当地特检认可才行，有些焊接工程师认为可填可不填的，如果特检坚持，那加上就是，无须纠结。