1 前言

常规海外电厂项目的安装、焊接施工主要应用ASME标准，如ASME BPVC I， ASME B31.1， ASME B31.3等。随着公司海外市场的开发，PP14项目部首次承接沙特阿美范围燃气管线项目。整个项目从设计、采购到施工全部执行 Aramco标准。现结合沙特项目的实际情况，对阿美燃气管线项目中焊接工艺规程中的相关要求和经验进行浅谈分析。

2 焊接工艺规程（WPS）的标准应用范围

燃气管线焊接主要执行的安装标准有ASME B31.8，B31.4，B31.3，B31.1。不同的管线范围，执行的安装标准可能不同：

SEC范围: 安装标准执行ASME B31.1 的施工范围，划归为SEC范围（SEC为电厂业主）。

Aramco范围：安装标准执行ASME B31.3的施工范围，还必须要遵循Aramco的工程标准SAES-W-011 Welding Requirements for On-Plot Piping场内管道焊接要求；安装标准执行ASME B31.8、ASME B31.4的施工范围，还需要遵循Aramco的工程标准SAES-W-012 Welding Requirements for Pipelines管线焊接要求。

SAES-W-011 Welding Requirements for On-Plot Piping场内管道焊接要求: 该标准规定了按照标准ASME B31.3的管道的车间和现场预制、安装、返修或改造的焊接、热处理、无损检测(NDT)和硬度测试要求。这些要求是ASME B31.3和ASME SEC IX的要求之外的。

SAES-W-012 Welding Requirements for Pipelines管线焊接要求：该标准规定了按照ASME B31.4和ASME B31.8的焊接管道和设备的焊接、热处理、无损检测(NDT)、冲击试验和硬度检测的要求。它包括陆上和海上管道，车间和现场预制、返修和改造。还包括使用ASME B31.4作为管道设计规范的配送和其他设施。这些要求是在ASME B31.4、ASME B31.8、API STD 1104和ASME SEC IX标准中不要求的。因此，Aramco范围在进行新的焊接工艺规程（WPS）和工艺评定记录（PQR）时，根据安装标准的执行范围，还需考虑这两个阿美工程标准中相关要求。

3 燃气管线焊接工艺规程的评定过程

3.1. 针对现场需要应用的安装焊接标准、材质、规格，反向判定需选用何种材质、规格的试件完成焊接工艺评定记录（PQR），根据已经落实确定的用于焊接工艺评定的试件的材质、规格，编制预焊接工艺规程。

3.2. 在第三方实验室监督人员到场前应提前确保电源、焊机、试件、焊材、焊工、焊接环境等都具备焊接条件。首先，第三方实验室的监督人员到场后，会对现场焊接条件和相关资料进行审核。其次，焊接过程应严格按照正常流程和要求，控制好焊接质量。

3.3. 焊接工艺评定的焊接过程，监督人员需记录相关数据主要为层道数、焊接方法、焊接材料及规格、电流极性、焊接电流、焊接电压、焊接速度、层间温度，氩气流量等。

3.4.所有试件焊接完成后，应及时委托第三方实验室进行相关检测和试验。第三方实验室必须拥有Aramco的资质方可承接阿美范围内焊接工艺评定的检测和试验工作，包括检测人员资质，需提前落实确认。

3.5. 第三方实验室完成所有检测和试验后，获得最终正式版的焊接工艺评定记录（PQR）和试验报告后，即可编制正式的焊接工艺评定规程（WPS）及报审业主。

4焊接工艺规程（WPS）相关变素

根据阿美工程标准SAES-W-012 Welding Requirements for Pipelines，在进行焊接工艺规程时，试件要求进行冲击试验,且因为涉及冲击试验，焊接工艺评定过程中的附加重要变素，将作为重要变素对待。

4.1接头设计JOINTS DESIGN :接头设计均为非重要变素，因此不作分析。

4.2 母材BASE METALS

QW-403.5为附加重要变素，将作为重要变素对待。此处特别注意母材的型号(type)和等级(grade)，具体体现在焊接工艺规程（WPS）的母材覆盖范围的P-No.和Gr No.都需要与焊接工艺评定记录(PQR)相同。QW-403.6为附加重要变素，将作为重要变素对待。此处应特别注意母材的厚度范围与16mm或6mm的对比，这与常规的范围有很大的不同，可能导致WPS厚度覆盖范围有很大的限制，具体体现在根据现场实际母材壁厚范围，反向选择进行PQR的试件厚度时范围将更小。阿美工程标准SAES-W-011 Welding Requirements for On-Plot Piping中(执行安装标准B31.3的项目)中不同等级的材料有特殊要求。API 5L Gr B 至 X52的管道，可以使用该范围内任意等级进行评定。而对于API 5L Gr X65及更高等级的评定，则需对每种特定的材质等级进行评定。获得API SPEC 5L Gr X65的资格认证，所有较低等级也将获得资格认证。另外，A350 LF787、A707 L5将作为非ASME标准材料，需单独评定。而A350 LF6可认为是P-No. 1 材料，无需单独评定。

阿美工程标准SAES-W-012 Welding Requirements for Pipelines(执行安装标准B31.8的项目)中不同等级的材料有特殊要求。对于API 5L Gr X60及更高等级的评定，需对每种特定的材质等级进行评定。使用API 5L Gr X60进行评定，所有较低强度API等级也将获得资格认证。另外，A350 LF6可认为是P-No. 1 材料，无需单独评定。而A350 LF787、A707 L5将作为非ASME标准材料，需单独评定。

4.3 填充金属 FILLER METALS

QW-404.7为附加重要变素，将作为重要变素对待。此处应特别注意焊条公称直径的变化。QW-404.12为附加重要变素，将作为重要变素对待。此处应特别注意焊丝的类别号的改变，具体体现在焊接工艺评定过程中的焊接材料选择，尽量与焊接工艺评定记录（PQR）中保持相同（如品牌、类型、等级）。另外，阿美工程标准SAES-W-012 Welding Requirements for Pipelines中，X56 and X60级别的管道，对填充焊材的拉伸强度有特别的要求。所以，材质证明书中的拉伸强度，应明确标明满足≥75 ksi（515Mpa)。如，ESAB伊萨焊材E7018 H4R

同一种型号的焊接材料，有可能不同厂家的焊接材料的拉伸强度可能不一样，虽然满足ASME II焊材标准规范的拉伸强度范围，但是不一定满足75 ksi（515Mpa)的要求。因此，焊材采购时，还应具体落实确认（可以的话，最好让供货商先发送焊接材料材质证明书，提前核实一下），否则可能存在质量风险。如BOHLER伯乐焊材E7018 H4R（拉伸强度≥490 MPa，满足ASME II要求，但是不满足阿美工程标准≥75 ksi（515Mpa)的要求），因此不能使用。

4.4 位置 POSITIONS

QW-405.2为附加重要变素，将作为重要变素对待。此处应特别注意焊接位置的改变，一般推荐选用向上焊接（Up-hill）和摆动焊（Weave），避免出现倒流焊接。

4.5 预热 PREHEAT

QW-406.3为附加重要变素，将作为重要变素对待。此处应特别注意进行PQR时记录的层间温度的选择，不可过低，否则现场实际操作将难于实现层间温度控制。根据阿美工程标准SAES-W-011 Welding Requirements for On-Plot Piping，对预热有特殊的要求，主要体现在不同壁厚时预热温度不同，且同一壁厚的管道、管件、特殊材质的预热温度也不相同。关于最高层间温度SAES-W-011也有特殊规定：除非另行特殊规定，P-No. 8, P No. 3X and P-No. 4x 材料最高层间温度为177℃，P-No. 1, P-No. 3, P-No. 4, P-No. 5钢为315℃。根据阿美工程标准SAES-W-012 Welding Requirements for Pipelines，对预热有特殊的要求，主要体现在不同壁厚时预热温度不同，且同一壁厚的管道、管件、特殊材质的预热温度也不相同。另外，关于最高层间温度SAES-W-012也有特殊规定：除非另行特殊规定，P-No. 8, P No. 3X and P-No. 4x 材料最高层间温度为177℃，P-No. 1钢为315℃。

4.6 焊后热处理 PWHT 

QW-407.2为附加重要变素，将作为重要变素对待。此处应特别注意焊后热处理恒温时间，工艺评定试件的热处理恒温时间不得少于产品所用时间的80%。阿美标准SAES-W-011 Welding Requirements for On-Plot Piping中，对焊后热处理加热、冷却速度有明确的限制，温度超过316℃时，加热和冷却速率不能大于222℃/h除以焊件壁厚，且任何情况下不能超过222℃/h。阿美标准中规定，最小焊后热处理时间不能低于1小时。

4.7 气体 GAS

气体（仅钨极气体保护焊GTAW）无附加重要变素，按照正常重要变素对待。

4.8 电特性 ELECTRICAL CHARACTERISTICS

QW-409.1为附加重要变素，将作为重要变素对待。此处应注意焊接工艺评定过程（PQR）中的热输入的控制，具体体现为焊接电流、焊接电压、焊接速度的控制。因此在保证PQR符合要求的前提下，又不能为了控制热输入而限制实际焊接的效率。QW-409.4为附加重要变素，将作为重要变素对待。此处应注意焊接电流极性的选择。

5 试验方法及数量

焊接工艺评定试件除需进行常规的拉伸试验、弯曲试验外，还可能需进行无损检测、硬度试验、冲击试验，具体如下：

5.1 无损检测要求

5.1.1 根据阿美工程标准SAES-W-012 Welding Requirements for Pipelines（执行安装标准B31.8的项目），坡口焊缝的评定，试件需进行射线探伤，且应符合API STD 1104 或ASME SEC IX(取决于评定使用的标准)的验收标准。另外，如果生产焊缝需要特殊的NDT(如自动UT)，则PQR应采用相同的方法进行试验，并应符合相同的验收标准。工艺评定试验焊缝应符合生产焊缝的所有要求。

5.2 硬度试验要求

5.2.1 根据阿美工程标准SAES-W-011 Welding Requirements for On-Plot Piping，对于氢应用、酸性应用、所有需要焊后热处理的应用，要求进行焊接工艺评定的硬度测试，且允许的最大硬度值为VHN250，且只有Vickers硬度试验方法可以被接受，测试负载为10Kg。

5.2.2根据阿美工程标准SAES-W-012 Welding Requirements for Pipelines，对于酸性应用和所有海上管道的环焊缝，要求进行焊接工艺评定的硬度测试，且允许的最大硬度值为VHN250，且只有Vickers硬度试验方法可以被接受，测试负载为10Kg。

5.3 冲击试验要求

5.3．1根据阿美工程标准SAES-W-012 Welding Requirements for Pipelines（执行安装标准B31.8的项目），在进行焊接工艺评定时，试件需要进行冲击试验。

根据阿美工程标准，PQR试件厚度超过12mm且使用多种焊接方法或焊接材料的，需对每种焊接方法或焊接材料进行冲击试验。因此，冲击试验数量将加倍。当PQR试件厚度超过12mm（氩电联焊），推荐氩弧焊打底至少两遍，以保证满足氩弧焊层冲击试验取样厚度要求。

7 结束语

通过对燃气管线焊接工艺评定的研究和分析，以及与ASME标准的差异对比，阿美工程标准的要求较ASME标准更多、也更为严格。因此，在实际进行燃气管线焊接工艺评定的过程中，应加强对阿美工程标准的熟悉和理解，充分全面地考虑其特殊要求，从而综合考虑各个焊接变素和评定范围，更为合理地选择焊接方法、母材的尺寸、焊接材料、预热、焊后热处理等，从而避免或减少评定范围重叠，最终减少焊接工艺评定次数，降低焊接工艺评定费用。以上为沙特利项目关于燃气管线的良好实践及经验，为后续阿美燃气管线焊接工程提供参考和借鉴。

作者简介

林发森 本科，副高级工程师，现任山东电力建设第三工程公司项目部PP13&PP14项目常务副经理兼总工，主要从事电站建设工程EPC施工和技术管理工作。