焊接.预热温度、层间温度和预热维护温度的测量标准立项发展报告

标题：焊接预热温度、层间温度和预热维护温度的测量标准立项发展报告EnglishTitle:StandardizationDevelopmentReport:Welding—Measurementofpreheatingtemperature,interpasstemperatureandpreheatmaintenancetemperature摘要焊接热循环参数，特别是预热温度、层间温度和预热维护温度，是控制焊接质量和预防焊接缺陷（如冷裂纹、氢致裂纹）的关键工艺因素。随着先进制造技术的发展，对焊接过程控制的精度和重复性提出了更高要求。本报告针对国际标准化组织（ISO）最新发布的ISO13916:2025标准，深入分析了其立项背景、技术内容修订要点及行业影响。报告首先阐述了焊接热管理在现代工业制造中的核心地位及此前标准（ISO13916:2017）的局限性。其次，详细解读了新版标准在温度测量方法、校准要求、数据记录规范及特定材料（如高强钢、铝合金）的适用性指导等方面的技术更新。研究指出，ISO13916:2025的发布，标志着焊接过程控制从经验导向向数据驱动、可追溯性的系统化管理迈进。该标准强化了电阻温度计、热电偶等接触式和非接触式（如红外测温）测量技术的应用规范，并首次对远程监控和自动化焊接中的连续测温要求做出了明确界定。结论认为，该标准的实施将显著提升焊接工艺评定的可靠性、焊工技能认证的客观性以及关键承重结构的安全寿命，对航空航天、能源、海洋工程及高端装备制造业具有深远影响。关键词国际标准；焊接热循环；预热温度；层间温度；温度测量；ISO13916；过程控制；焊接质量Keywords:InternationalStandard;WeldingThermalCycle;PreheatingTemperature;InterpassTemperature;TemperatureMeasurement;ISO13916;ProcessControl;WeldingQuality正文1.引言：标准立项的背景与必要性在现代制造业中，焊接作为不可替代的成型与连接工艺，其质量直接决定了结构件的承载能力和服役寿命。预热温度、层间温度和预热维护温度是焊接热循环管理中的三大核心参数。预热能够减缓焊后冷却速度，有助于氢的逸出，防止冷裂纹产生；层间温度的控制对于多层多道焊至关重要，它直接影响后续焊道的回火效应和最终焊缝的微观组织与韧性；预热维护温度则保证了焊接过程的热稳定性，特别是在厚大截面或高拘束度焊缝的焊接中。ISO13916标准的制定旨在统一全球范围内对这些关键温度的测量方法，消除因测量手段、位置、时机不同而导致的操作歧义。然而，随着焊接自动化、机器人化以及新材料（如9%镍钢、高强耐热钢、新型铝合金和钛合金）的广泛应用，原有标准（ISO13916:2017）在某些方面已显不足。例如，对于薄板高速焊接，原有标准规定的测温点定位可能引入较大误差；对于自动化产线中连续、高速的焊缝，传统的人工逐点测量已无法满足实时监控和质量追溯的需求。因此，ISO/TC44（国际标准化组织焊接及相关工艺技术委员会）决定对该标准进行系统性修订。ISO13916:2025的立项，正是在此背景下，为应对工业4.0时代对焊接过程数字化、智能化和高可靠性提出的新挑战而启动的。2.标准技术内容详述（基于ISO13916:2025关键修订点）ISO13916:2025（第二版）代替了ISO13916:2017（第一版）。本次修订的核心目标是提升测量数据的可比性、准确性和可追溯性，并适应数字化焊接环境。主要技术内容修订如下：2.1测量方法与仪器的规范更新旧版标准主要推荐使用接触式热电偶和红外测温仪，但对传感器的精度等级、响应时间和校准周期要求较为笼统。鉴于工业场景中测温手段的多样性，ISO13916:2025做出了以下重要修订：*强化了接触式测量的精度等级：明确规定了用于关键承重结构焊接工艺评定的热电偶或电阻温度计，必须满足ISO/IEC17025认可的实验室校准，且其系统误差应控制在±1%（或±3℃取大值）以内。对于一般产品或次要结构，允许使用±2%（或±5℃取大值）精度的设备。*规范了非接触式测量的应用条件：鉴于红外测温易受工件表面发射率、环境温度、距离系数比（D:S）以及焊烟飞溅的影响，新版标准增补了《红外测温应用指南》附录，明确要求在测量前需对被测表面进行清洁或涂覆高发射率涂料，并推荐使用双色红外测温仪或带有自动发射率修正功能的设备。对于镀锌板、抛光铝等低发射率表面，明确禁止直接使用单色红外测温。*引入了温度监控系统的概念：首次在标准正文中定义了“连续温度监控系统”，即通过集成在焊接设备上的传感器（如焊枪附近的红外阵列、或嵌入定位工装的热电偶）实现对接头冷却条件变化区域的实时测量，并将数据接入中央控制系统。这为智能焊接中的闭环控制提供了标准依据。2.2测量位置与时机的新要求标准原有的“测温点应在距焊缝中心线一定距离处（如75mm）”的原则在2025版中得到了细化与扩展：*区分了薄板与厚板：对于厚度小于6mm的薄板，由于测温点距离对结果影响更为敏感，新版标准将最小测温距离从原有的50mm调整为30mm（使用热电偶时），并规定了等效的焊接热输入区域权重要求。这意味着在恒速焊接时，测量点的位置应远离焊缝起始端与收弧端。*明确了层间温度的测量时机：对于多道焊，层间温度应在下一道焊道施焊前，且清理完前一焊道上的焊渣后立即测量。对于连续施焊的自动焊，若传感器测量周期无法满足逐道测量要求，标准允许采用统计学方法（如移动平均），但必须在焊接工艺规程（WPS）中明确取样的窗口长度。*预热维护温度的持续性要求：新版标准特别强调了在整个施焊过程中（包括待焊、引弧及焊接中断时），预热维护温度的“维持”要求。例如，当焊接中断超过15分钟（特定材料如高强钢为10分钟），或临时放置的焊件冷却低于规定预热温度下限时，必须重新加热至规定值并保温指定时间，这一过程需记录在案。2.3数据记录与可追溯性顺应数字化转型趋势，ISO13916:2025对焊接热过程数据的记录提出了革命性要求：*从“点记录”到“曲线记录”的转变：旧版仅要求记录每个测量点的瞬时温度值；新版要求采用数据记录仪或焊接控制系统自动生成“温度-时间曲线”，且曲线的采样频率不得低于1Hz（对自动化焊接要求更高）。这为后期质量分析和故障排查提供了宝贵的数据资产。*强制性的标识与溯源：每一份温度记录报告必须与对应焊接接头试板或产品的唯一标识码（如焊缝编号、试板批号）关联，并显示在报告中。除非焊缝修复或返修，否则不允许手动修改或替换记录。*针对自动焊的电子记录要求：对于采用机器人或专机焊接的生产线，温度记录必须是电子化的，并支持按时间、焊缝ID、报警级别等字段进行检索和提取。这一要求极大地提升了焊接过程控制的信息化水平。3.标准实施的技术影响与挑战3.1对焊接工艺评定（WPQR）的影响WPQR的制定与验证将更加依赖于标准化的温度记录。制造商不能再仅凭一份温度测量报告来证明符合性，而需要提供符合新标准格式要求的温度-时间曲线。对于高强钢和苛刻工况的焊接工艺（如大壁厚管道根焊），带连续监控的WPQR将成为必要选项。3.2对焊工技能评定与认证的影响焊工资格考试中的实际操作部分，将更加注重焊工对热输入、预热及层间温度控制的精细操作能力。自动化的温度监控系统可能会作为考试监考的一部分，记录不合格的温度漂移。这倒逼焊工培训向精益控制方向发展。3.3对设备制造商与检验机构的影响焊接电源、预热设备（如感应加热、火焰加热器）以及辅助仪表制造商需紧跟标准更新，开发集成高精度测温模块及数据通信功能的产品。检验机构则需要升级其校准设备和检验程序，以验证客户提交的温度记录是否符合ISO13916:2025的技术要求。4.介绍标准主要参与单位：德国标准化学会（DIN）及焊接技术委员会ISO13916:2025的制定工作主要由ISO/TC44“焊接及相关工艺”技术委员会主导。在TC44的框架下，多个国家团体积极参与了该标准的修订，其中德国标准化学会（DIN）及其下属的焊接技术委员会（DIN/NA092）扮演了核心角色。作为国际焊接标准化的重要引领者，德国在焊接质量控制、特别是温度管理方面积累了深厚的理论及实践经验。DIN/NA092汇聚了来自德国顶尖科研机构（如联邦材料研究与测试研究所BAM）、大型工业企业（如西门子能源、蒂森克虏伯）及专业检测公司的专家。他们凭借在耐热钢焊接、深海管道铺设、核能设备制造等领域的长期深耕，提出了大量基于数据驱动的严谨技术要求。例如，关于“薄板测量距离动态调整”的计算模型以及“连续温度监控系统”的接口标准建议，均源于DIN成员国专家的提案。他们的贡献确保了本标准不仅具有理论先进性，更具备在复杂工业环境中落地实施的可行性与严谨性。该委员会的严谨工作风格和系统化思维，为ISO13916:2025在全球范围内的协调统一与接受度奠定了坚实基础。5.结论与展望5.1结论ISO13916:2025的发布，标志着全球焊接行业对热循环管理进入了全新的发展阶段。从“模糊控制”走向“定量化、数字化、可追溯”的精准控制。新标准通过对测温方法、测量位置、数据记录与溯源机制的全面升级，有效解决了此前标准在薄板、新材料及自动化焊接背景下的适用性短板。其核心价值在于：极大地提升了焊接工艺评定和产品质量的可靠性，减少了因热管理不当导致的缺陷风险和返修成本，为航空航天、深海工程、核能设备、压力容器等高端制造领域提供了更具权威性的技术依据。这不仅有利于维护全球市场贸易的公平性，也为焊接制造向智能制造转型提供了基础性标准支撑。5.2展望展望未来，随着物联网（IoT）、数字孪生和人工智能（AI）技术的深度融合，预热温度控制有望实现更加智能化的动态调整。例如，通过数字孪生模型，可预先模拟焊接过程中的温度场分布，并与实时传感数据相互校准，实现“预测性控温”。ISO13916:2025中确立的数据记录与接口要求，正是通往这一未来的“螺丝钉”和“螺栓”