欧洲焊接标准在高强钢上的应用.doc

欧洲焊接标准在高强钢焊接工艺中的应用欧洲标准（包括ISO及BS标准）同美国标准、日本标准并称世界三大标准体系，在国际上享有重要的地位，随着中国钢结构的强劲发展，以及国内外技术交流的日益频繁，尤其是国内钢结构产品出口的增多，对欧洲标准的使用也有所增多，因此，有必要对其相关标准的内容及实施进行了解。他山之石，可以攻玉，一方面增强我们在出口产品中的竞争力，另一方面，在国内相应标准的修订中也可得到借鉴。欧洲标准由欧洲标准委员会（CEN）下属相应的技术专委会制定，其官方文本为英、法、德三种，包括奥地利、比利时、捷克、丹麦、法国、德国、希腊、冰岛、爱尔兰、意大利、卢森堡、荷兰、挪威、葡萄牙、西班牙、瑞典、瑞士和英国共19个成员国。1 相关的欧洲焊接标准1.1 通用标准BS EN ISO 4063 焊接及其相关方法-名称及代码BS EN ISO 6947 焊接位置坡度及旋转角度的定义ISO 857-1 焊接及其相关方法名词-第一部分：金属材料焊接方法1.2 焊接工艺评定标准BS EN 1011 金属弧焊焊接标准，共5个分册BS EN 288 焊接工艺评定标准，共9个分册EN ISO 14555 金属材料的电弧螺柱焊EN ISO 15607 焊接工艺评定通用准则EN ISO/TR 15608 焊接工艺评定材料分组EN ISO 15609 金属材料的焊接工艺评定-焊接工艺规程WPSEN ISO 15610 金属材料的焊接工艺评定-基于焊材试验的评定EN ISO 15611 金属材料的焊接工艺评定-基于先前焊接经验的评定EN ISO 15612 金属材料的焊接工艺评定-标准焊接工艺EN ISO 15613 金属材料的焊接工艺评定-基于预生产焊接试验的评定EN ISO 15614 金属材料的焊接工艺评定-焊接工艺试验，共13分册1.3 焊工考试标准BS EN 287 熔化焊焊工考试，共3个分册EN 1418 全机械自动熔化焊及电阻焊焊接操作者考试EN ISO 9606 熔化焊焊工考试，共5个分册EN ISO 14732全机械自动熔化焊及电阻焊焊接操作者考试1.4 焊接质量验收标准BS EN 12062:1998 金属材料焊缝的无损检测-通用准则BS EN ISO 5817:2003 缺陷质量分级BS EN 970,1997 VT检测标准BS EN 1712、1713、1714、583 UT探伤标准BS EN ISO 9934 MT探伤标准，共3分册BS EN 1435 RT探伤标准BS EN 571 PT探伤标准BS EN 1321 焊接接头宏观金相检验标准BS EN 1043 焊接接头硬度检验标准2 对焊接工艺评定的要求2.1 材料分组对于材料焊接性的分组，详见ISO/TR 15608焊接-金属材料分组指南，与国内标准根据钢号级别（主要是屈服强度级别）分组不同，该标准是根据金属材料（包括钢、铝及铝合金、铜及铜合金、镍及镍合金、锆及锆合金、铸铁）的化学成分、屈服强度及供货状态等的综合对金属材料进行分组的，对不同产地、不同材料规范体系的金属材料都可以比较容易的进行分组，因此，相比之下，欧洲标准对金属材料焊接性的影响因素考虑更全面，对金属材料的分组也更科学可行，覆盖面更广。2.2 焊接方法及施焊位置 与国内标准相同，欧洲标准也对各种焊接方法及施焊位置进行了规定，并给出了各自的代码，这部分内容详见BS EN ISO 4063焊接及其相关方法-命名和代码、ISO 6947 施焊位置-倾斜角度和旋转角度。BS EN ISO 4063对电弧焊、电阻焊、气焊、压力焊和缝焊等焊接方法的名称和代码进行了规定，非常全面，基本上包含了所有的焊接方法，几种常用的焊接方法及其代码见表1表1 常用焊接方法及其代码焊接方法代码焊接方法代码焊条电弧焊111药芯焊丝活性气体保护焊136自保护药芯焊丝焊114药芯焊丝惰性气体保护焊137埋弧焊12钨极惰性气体保护焊(TIG焊)141惰性气体保护焊（MIG焊）131等离子弧焊15活性气体保护焊（MAG焊）135氧乙炔焊接311在ISO 6947标准中，根据焊缝倾角和旋转角度对施焊位置进行了分类，其基本施焊位置分为平焊（PA）、横立（PB）、横焊(PC)、横仰（PD）、仰焊（PE）、立向上焊（PF）、立向下焊（PG）、管周向焊缝向上焊（H）、管周向焊缝向下焊（J）和管周向焊缝轨道焊（K），见图1,。在此基础上通过增加板（或管）倾角和焊缝转角可以描述任一施焊位置。2.3 焊接工艺评定2.3.1 欧洲标准中焊接工艺评定相关的标准和流程见表2及图2.表2 焊接工艺评定相关标准焊接方法电弧焊气焊由表2和图2可以看出，对于实际工程，一个有效可用的WPS，其获得途径可以有几种方法，在这一点上值得国内相关标准借鉴。2.3.2 基于试验的焊接工艺评定由于国内钢结构焊接相关标准（JGJ81-2002）中的焊接工艺规程主要是基于工艺评定试验得到的（也有基于以前焊接经验的，但标准中未给出具体评定的细节），所有本文只对欧洲标准中基于试验的焊接工艺评定（EN ISO 15614）做一介绍，以便和国内标准JGJ81-2002进行比较。2.3.2.1 基本规定1） EN ISO 15614-1中规定，在焊接工艺评定试验中，焊工（或操作者）焊接的试板一经评定合格，如果符合相应的试验要求，则该焊工同时也获得了相关焊工考试规范（EN ISO 9606 或EN 1418）认可的在相应许可范围内的焊工资格。 2）工艺评定试板的接头形式为全熔透对接接头、全熔透管对接接头、T形接头（全熔透或角焊缝）和管分支接头（骑座式、插入式、穿越式全熔透焊缝或角焊缝）。3）工艺评定试板的焊接和试验应由检验人员或相关机构见证。4）检验和试验要求见表3。5）合格标准：试板的各项检验项目应符合EN 25817标准的B级质量要求（焊缝余高、角焊缝凸度、塌陷、焊缝尺寸正偏差应满足C级质量要求），无损检测合格标准在EN 12062标准中给出。6）复验：如果在检验和试验中，有不符合标准要求的项目，允许按一定规则进行复验，若复验合格，仍可以认为该焊接工艺评定试验合格。2.3.2.2 关于工艺评定覆盖范围的规定 1)评定合格的焊接工艺规程适用于制造和现场安装。2）不同焊接接头按其母材分组，板厚、管径和交叉角等（管分支接头）在EN ISO 15614标准中都给出了相应的覆盖范围。3）同一种方法，手工、机械、自动焊接不可相互替代；不同焊接方法不能相互替代；对不同方法组合的焊接工艺评定，可以对每一种焊接方法单独进行评定，也可对该方法组合进行评定，但评定结果仅对具有相同焊接顺序的该方法组合有效。4)除PG和J-L045施焊位置外，任一施焊位置的工艺评定均可覆盖所有其他施焊位置，当有冲击和硬度试验要求时，冲击试样应取在焊接热输入最大的位置（一般PF位置），硬度试样应取在焊接热输入最小的位置（一般PC位置）。5）接头形式：对接焊缝可以覆盖全熔透和部分熔透焊缝和角焊缝，当产品焊缝以角焊缝为主时，可使用角焊缝工艺评定试验；管对接可覆盖交叉角60的管分支接头；T形接头仅覆盖T形和角接接头；无衬板单面焊可覆盖双面焊缝和带衬板焊缝；带衬板焊缝可覆盖双面焊缝；无背面清根双面焊缝可覆盖背面清根双面焊缝；角焊缝仅覆盖角焊缝；对于某一种焊接方法，不允许将多道焊缝变为单道焊缝（或双面单道焊缝）；反之亦然。6）焊材：当具有相同的力学性能，相同类型的药皮、药芯或焊剂，同样的标称化学成分及相同的或较低的氢含量时（根据相应标准对该种型号焊材的规定），一种型号的焊材可以代替其他型号的焊材；对于线号为111、114、136和137的焊接方法，当要求冲击试验时，焊材的生产商及牌号应与工艺评定试验的相同，如果要更换牌号，除了其焊材型号中必须部分相同外，还需另外焊接试板，该试板的焊接参数与先前的相同，并只需进行冲击试验；当焊接热输入符合要求时，允许改变焊材的尺寸规格。7）电流：电流的类型（交流、直流、脉冲）和极性应与评定试验中的相同。对于代号为111的焊接方法，当没有冲击性能要求时，交流电可以覆盖直流电。8）热输入量：当有冲击要求时，热输入量的上限比试板焊接时的热输入量高25%；当有硬度要求时，热输入量的下限比试板焊接时热输入量低25%；如果评定合格的工艺试验中既有高输入量又有低热输入量，则中间的热输入量皆为合格。9）其他：预热温度应不小于工艺评定试验开始时的预热温度，层间温度应不大于工艺评定试验中的最大层间温度；消氢处理的温度和时间不应减少，后热处理不应省略，但可以增加；不允许增加或减少焊后热处理；对于沉淀强化的材料，其焊前热处理状态不允许改变。3 焊工考试 欧洲标准对于焊工考试的规则同焊接工艺评定一样，也是根据焊工在考试中使用的焊接方法，母材形式（板或管）、规格、材料分组、焊材类型及焊接位置等要素对焊工进行评定，并对焊工资格的覆盖范围及资格的延续都有详尽的规定。欧洲标准比较重视对过程的控制，如BS EN 287对焊工操作技能考试的规定中，特别强调根部焊缝和盖面焊缝要停弧一次，并做标记，以备对该处重点检测。考察焊工的接头处理能力，还有对于根部焊缝和盖面焊缝，不许砂轮打磨，只允许采用钢丝刷或焊渣铲清除焊渣，以考察焊工的打底、盖面的基本技能，这些在国内相关标准中都未曾涉及。类此种种，不一而已，由于篇幅有限，不在阐述。4 焊接质量控制 生产中焊接质量的控制主要是通过外观和无损检测来进行控制的，欧洲标准对于焊缝的外观检测相当重视，甚至认为其作用要高于其他无损检测方法，并且要求检测人员具备由欧盟或美国AWS颁发的资格证书。无损检测主要包括超声、磁粉、射线等方法，涉及到的标准如前所述，从设备、材料到方法，以及验收标准都有详尽的规定。 令人印象深刻的是欧洲标准对操作细节的规定，如超声波检测BS EN 583-2标准，它是关于超声波探伤仪的基线和灵敏度调整的标准，探伤仪的基线和灵敏度的调整时A型显示超声波探伤仪最基本的操作技能，关系到缺陷定位、定量、定性的准确性和检测结果的可靠性。而曲面试件的横波探伤（包括管、棒、椭圆封头及管座类试件），涉及到参考试块和参考反射体类型、尺寸的选择，斜探头接触面的修整，探头入射角、折射角及曲底面声束入射角的测定，也涉及到在凸曲面或凹曲面上扫查时，缺陷深度和水平位置的修正计算，以及检查灵敏度的传输修正等问题。 对这些关键技能的运作与校验，国内相关标准（如GB11345和JB4730等）均为展开细述，因此，研读BS EN 583-2标准，能给人一种茅塞顿开的感觉，当然其他标准中，也都有许多值得我们学习的地方，如在超声波验收标准BS EN 1712中，对于回波超过判废线（RL）的不连续的判定，如果确定该不连续不是危害性缺陷，则仍可以根据不连续的指示长度和回波高度判断是否合格。而在国内标准中（如GB11345），只要超过判废线（RL）皆判定为不合格缺陷，相比而言，欧洲标准的这一规定更科学、合理，减少了不必要的返修对焊缝可能造成的更多伤害。5 结语