ISO 156102023 金属材料焊接工艺的规范和评定.基于试验焊接耗材的评定标准立项发展报告

金属材料焊接工艺的规范和评定基于试验焊接耗材的评定标准立项发展报告EnglishTitle:StandardizationDevelopmentReport:Specificationandqualificationofweldingproceduresformetallicmaterials—Qualificationbasedontestedweldingconsumables摘要焊接作为现代制造业的核心工艺之一，其接头质量直接关系到产品的安全性、可靠性与使用寿命。为确保焊接质量，对焊接工艺进行规范与评定至关重要。本报告聚焦于国际标准ISO15610:2023《金属材料焊接工艺的规范和评定基于试验焊接耗材的评定》的立项与发展历程。该标准由国际标准化组织（ISO）发布，旨在提供一种基于已试验焊接耗材（如焊条、焊丝、焊剂等）来评定焊接工艺的简化方法，从而避免对每种可能的焊接组合进行冗长且昂贵的工艺评定试验。报告系统阐述了该标准的背景、核心技术内容、修订历程与重要结论。深入分析了标准的工作原理，即通过利用供应商提供的、已通过标准方法试验和分类的焊接耗材证书，结合预生产焊接试验，来证明焊接工艺的适用性。该标准为制造商、工程公司在面对标准焊接接头（如对接、角接）时，提供了一条高效、经济且可靠的工艺评定途径。标准的核心价值在于促进了焊接工艺评定的标准化与灵活性，降低了行业准入门槛，尤其对中小型制造企业具有显著的降本增效作用。报告最后对标准化技术委员会（ISO/TC44/SC10）及其主要参与单位进行了介绍，并对该标准未来在数字化与智能化制造背景下的发展趋势进行了展望。关键词焊接工艺评定；焊接耗材；ISO15610；工艺规范；金属材料；质量保证；标准化；预生产试验KeywordsWeldingProcedureQualification;WeldingConsumables;ISO15610;ProcedureSpecification;MetallicMaterials;QualityAssurance;Standardization;Pre-productionTest正文一、引言焊接工艺的评定是确保焊接结构安全服役的前提。在航空航天、压力容器、海洋工程、轨道交通等对安全性要求极高的领域，每一项新焊接工艺或重要变量变更，传统上都需要通过系统的焊接工艺评定试验（WeldingProcedureQualificationTest,WPQT）来进行验证。这一过程通常耗时数周，成本高昂，且需要配备专业的焊接试验人员和设备。为简化此过程，国际标准化组织焊接及相关工艺技术委员会（ISO/TC44）下属的第10分委会（SC10）制定了系列工艺评定标准。其中，ISO15610:2023《金属材料焊接工艺的规范和评定基于试验焊接耗材的评定》提供了一种针对特定场景的替代评定方法。它基于一个核心假设：如果焊接工艺所使用的焊接耗材已经按照相关国际标准（如ISO14341,ISO17632等）进行了严格的型式试验（TypeTesting），并获得了独立的第三方认证，证明其在特定范围内具有稳定的力学性能和化学成分，那么对于这些耗材在标准焊接接头上的应用，可以通过一个简化的“预生产焊接试验”（Pre-productionWeldingTest）代替完整、全面的工艺评定试验。该标准于2023年2月发布，取代了之前的2008版（ISO15610:2008,已于2023年6月废止），反映了焊接材料制造技术的最新进步和工业界对更高效评定方法的需求。二、标准的技术内容与核心原则ISO15610:2023标准的核心在于建立一套严谨且可追溯的逻辑链条，从“耗材认证”导向“工艺评定”，而无需重复进行基础的力学性能试验。其主要技术内容包括：1.适用范围与局限性：标准明确规定了其适用条件。它主要适用于采用焊条电弧焊、熔化极气体保护焊、埋弧焊等常见熔化焊接方法制造的对接与角接焊缝。其核心局限性在于，焊接工艺的评定完全依赖于已通过型式试验的焊接耗材。这意味着，一旦材质组合（母材与焊材）、厚度、焊接位置、接头形式等超出了耗材认证证书所声明的范围，该方法便不再适用，必须回归更全面的ISO15614系列标准进行评定。2.基于耗材认证的简化逻辑：标准的技术核心是“免除基础性能试验”。传统工艺评定需要完成的拉伸、弯曲、冲击等力学性能试验，在ISO15610中被大幅简化或省略。其依据是焊接耗材的供应商已经按照ISO14341等产品标准，对同一牌号或规格的耗材进行了大量的、覆盖各种工艺参数的型式试验，并出具了具有公信力的认证证书。因此，制造商可以直接引用这些证书数据作为工艺评定的基础。3.预生产焊接试验（PPWT）的流程：这是替代完整WPQT的关键环节。PPWT并非完整的性能验证，而是对焊接参数、操作手法、焊缝成形等工艺过程的实操验证。其流程包括：*焊接试件制备：按照待评定的焊接工艺规程（WeldingProcedureSpecification,WPS）焊接一个或多个预生产试件。试件的尺寸和接头形式应代表实际生产中预期的最苛刻条件。*非破坏性检查：对焊接试件进行目视检查、渗透检测或磁粉检测，确认焊缝表面无裂纹、未熔合、咬边等超标缺陷。*宏观和微观金相检查：通过金相分析，评估焊缝的熔深、熔宽、焊脚尺寸、热影响区宽度及内部缺陷情况。*记录与评定：若所有检查结果均满足标准要求（如无裂纹、气孔尺寸在允许范围内），则认定该PPWT通过，从而证明了该WPS在配备指定认证耗材后是合格的。4.关键变量与范围扩展：标准对焊接工艺的变更有严格限制。任何影响耗材熔敷金属性能的变量，如焊接电流、电压、焊接速度、保护气体成分、预热及道间温度等，都必须在认证耗材的“使用参数范围”内。若需进行范围扩展，如焊接厚度超出证明范围，必须使用其他标准方法（如ISO15614-1）进行全项评定。三、标准的意义与应用价值ISO15610:2023在工业领域的应用具有显著的现实意义：1.显著降低评定成本与周期：对于大量使用标准化、认证过的焊接耗材的标准接头焊接，企业无需进行耗时费力的全套WPQT。购买耗材即可附带的认证数据可直接使用，仅在投产前进行一次快速验证性的PPWT即可，大幅缩短了从工艺设计到批量生产的时间。3.提高供应链效率：在大型工程项目中，总包商可以要求分包商严格遵循ISO15610进行工艺评定。这确保了所有参与方使用统一、透明且可追溯的质量标准，减少了因不同评标方法导致的争议，加速了项目验收流程。4.推动焊接耗材的标准化与创新：该标准反向激励了焊接耗材制造商。为了使其产品能高效地适用于ISO15610评定，供应商必须持续提升产品性能的稳定性和认证数据的可靠性，推动行业向更高品质、更环保的焊材方向发展。四、修订背景与主要变化与2008版相比，2023版的主要演进在于：*澄清与细化：对“预生产焊接试验”的定义、执行步骤和合格判定标准进行了更清晰的描述，减少了实践中的模糊地带。例如，对PPWT中宏观检查的倍率、拍摄要求等进行了更严格的定义。*适应新材料与工艺：扩展了对高强钢、耐热钢、不锈钢等高性能金属材料，以及对双面焊、带衬垫焊接等更复杂接头形式的适用性说明。*强化与认证体系的关联：更加明确地要求使用的焊接耗材必须符合更新的ISO产品标准（如ISO14341的修订版），并要求提供的耗材证书需包含足够多的详细数据（如冲击吸收功的分布、熔敷金属的化学成分范围）。*数字化与数据引用：标准在附录中增加了关于如何引用和使用供应商电子证书（如PDF、XML格式）的建议，为未来进入数字化评定的工业4.0环境做好准备。五、主要参与单位与标委会介绍本标准的制定和修订主要由国际标准化组织焊接及相关工艺技术委员会（ISO/TC44）负责。其中，ISO/TC44/SC10“焊接工艺评定”分委会是该标准的技术核心。ISO/TC44/SC10焊接工艺评定分委会1.组织结构与角色：SC10是ISO/TC44下设的关键分委会之一，负责制定金属材料焊接工艺规范、评定和试验的系列国际标准。其工作范围涵盖从最通用的评定原则（如ISO15607）到针对特定方法或场景的评定标准（如ISO15610,ISO15614系列）。该分委会汇聚了全球顶尖的焊接工程专家、实验室代表、制造商、认证机构及用户，通过会议、工作组等形式推动标准的更新与协调。2.核心职能与贡献：SC10的核心职能是维护和更新焊接工艺评定体系，确保其与材料科学、焊接技术、无损检测等领域的发展同步。在ISO15610:2023的修订中，SC10：*主导技术框架：确立了“基于耗材认证”的简化评定逻辑，并划定了其与基于工艺试验评定（ISO15614）的明确界限。*解决实践问题：针对工业界反映的2008版中PPWT与WPQT界限不清、对全自动焊接工艺适用性差等问题，组织工作组进行了深入讨论，并在新版中给出了清晰的解决方案。*协调全球共识：通过多轮投票和委员会草案（CD）/国际标准草案（DIS）阶段，协调了来自德国、日本、美国、中国等主要工业国的不同意见，最终形成了一部被全球广泛接受的标准。3.主要参与单位概述：在ISO15610的制定和修订中，德国标准化协会（DIN）是该标准的秘书处承担国，发挥了重要的组织与协调作用。此外，众多国际知名的焊接研究机构和企业深度参与了技术讨论。*德国焊接学会（DVS）：作为德国标准化委员会的主要技术支持者，DVS的专家团队在标准的技术细节制定上贡献了大量基于工业实践的案例和数据。他们提出的“工艺变送器”概念和“限制条件”的量化方法，被新版标准采纳。*欧亚认证集团（EurasiaCertificationGroup）：一家总部位于欧洲但业务覆盖全球的第三方认证机构。其专家在标准框架下，详细阐述了如何系统地审核和引用焊接耗材的第三方认证证书，以确保评定的权威性和可靠性。*中国船舶重工集团公司（现为中国船舶集团）：作为全球最大的造船集团之一，CSSC长期参与ISO/TC44/SC10的工作。他们提出的关于复杂船舶结构中大厚度板焊接工艺评定的简化建议，推动了新版标准对多层多道焊和不同坡口角度适用范围的扩大。*液化空气集团（AirLiquide）：作为工业气体和焊接保护气体的全球领导者，该集团在新版标准的腐蚀性和焊接烟尘管理章节提供了数据支持，确保了标准在环保和职业健康方面的要求与时俱进。六、结论ISO15610:2023《金属材料焊接工艺的规范和评定基于试验焊接耗材的评定》是一项极具工程实践价值的国际标准。它通过巧妙地利用焊接耗材的固有认证数据，为特定场景下的焊接工艺评定开辟了一条高效、经济的路径。标准并非简单的“简化”，而是建立在对焊接冶金原理和制造工艺深刻理解基础上的“精准减法”。它将评定资源集中于那些真正影响宏观接头质量的环节（如焊缝成形、缺陷控制），而将经过重复验证的熔敷金属力学性能交给专业且受监管的耗材制造和认证体系。展望未来，该标准的发展趋势将紧密围绕智能化和数字化：1.数字孪生与虚拟评定：随着焊接仿真技术的成熟，未来的ISO15610有望纳入“虚拟预生产试验”的概念。通过数字孪生模型，在投入实际操作前即可预测焊接接头的性能，从而进一步压缩PPWT的次数和周期。标准可能需要制定统一的物理模型和验证准则。2.与增材制造技术的融合：随着金属增材制造（如电弧增材制造WAAM）的兴起，如何借鉴ISO15610的思路，利用焊丝等“增材耗材”的认证