ISO 15614-132023 金属材料焊接工艺规范和评定焊接工艺试验第13部分镦粗（电阻对接）和闪光焊标准立项发展报告

金属材料焊接工艺规范和评定焊接工艺试验第13部分：镦粗（电阻对接）和闪光焊标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:SpecificationandQualificationofWeldingProceduresforMetallicMaterials—WeldingProcedureTest—Part13:Upset(ResistanceButt)andFlashWelding摘要随着现代制造业对焊接质量与安全可靠性要求的持续提升，焊接工艺评定作为保障焊接结构服役性能的关键技术手段，其标准化工作在国际范围内受到高度关注。ISO15614-13:2023《金属材料焊接工艺规范和评定焊接工艺试验第13部分：镦粗（电阻对接）和闪光焊》由国际标准化组织（ISO）于2023年11月正式发布，是ISO15614系列标准体系的重要组成部分。该标准系统规定了镦粗（电阻对接）焊和闪光焊工艺的试验方法、评定准则及合格范围，涵盖了试验条件、试件制备、检验项目与合格要求等技术内容。本报告系统梳理了该标准的研究背景、编制依据、核心技术要素及其与系列标准的协调关系，分析了标准的应用场景和实施价值，并对参与编制的企事业单位进行了介绍。报告指出，该标准的发布填补了电阻对接焊和闪光焊工艺评定国际标准的空白，为轨道交通、船舶制造、石油管道、建筑钢结构等领域提供了统一的技术依据，对促进国际焊接工程质量互认和贸易便利化具有重要的推动作用。关键词：焊接工艺评定；镦粗焊；闪光焊；ISO15614；国际标准；金属材料Keywords:WeldingProcedureQualification;UpsetWelding;FlashWelding;ISO15614;InternationalStandard;MetallicMaterials1引言焊接是金属材料联接的重要工艺手段，广泛应用于轨道交通、能源装备、石油化工、建筑结构、船舶制造等国民经济关键领域。焊接质量的优劣直接影响工程结构的安全性与服役寿命，而焊接工艺评定则是确保焊接质量的前置性技术保障措施。通过标准化的工艺评定试验，可以验证预设焊接工艺参数的合理性和可重复性，从而保证实际生产中的焊接接头性能满足设计要求。国际标准化组织（ISO）下设的ISO/TC44“焊接及相关工艺”技术委员会长期致力于焊接领域的国际标准化工作，其下设的SC10“焊接质量管理和焊接工艺评定”分技术委员会（对应国内全国焊接标准化技术委员会焊接质量分技术委员会，SAC/TC55/SC2）负责焊接工艺评定领域标准的制定与维护。ISO15614系列标准是金属材料焊接工艺评定领域最核心的国际标准族，该系列标准按照焊接方法分部分制定，目前已覆盖电弧焊、气体保护焊、激光焊、电子束焊、摩擦焊等多种焊接工艺。然而，长期以来，镦粗（电阻对接）焊和闪光焊这两种在工程建设中应用广泛的电阻焊方法，在ISO15614系列标准中一直缺乏专门的工艺评定规范。闪光焊广泛应用于钢轨焊接、石油管道对接、汽车轮辋制造等领域，镦粗焊则在钢筋对接、链环制造等场景中具有独特优势。由于缺乏统一的国际评定标准，不同国家和地区、不同行业之间在焊接工艺评定要求上存在显著差异，造成重复评定、结果互认困难等问题，增加了国际贸易和技术合作的技术壁垒。在此背景下，ISO15614-13:2023的制定和发布填补了这一标准空白。该标准由国际标准化组织于2023年11月13日正式发布实施，为镦粗（电阻对接）焊和闪光焊工艺的评定提供了统一的技术框架和试验准则。本报告将对该标准的技术内容、体系定位、应用价值等进行系统分析，以期为相关行业的技术人员和标准化工作者提供参考。2标准制定背景2.1行业发展需求电阻焊是利用电流通过焊件接触面产生的电阻热进行加热，并施加压力实现焊接的一类高效焊接方法。其中，镦粗焊（电阻对接焊）是将焊件对接后在接触面施加电流加热至塑性状态，然后施加顶锻力完成焊接；闪光焊则是通过焊件接触面间的闪光过程加热金属，随后进行快速顶锻实现焊接。这两种方法具有热输入集中、焊接周期短、无需填充材料、易于自动化等显著优势。在钢轨焊接领域，闪光焊已成为无缝线路建设的主流焊接方法。仅中国铁路系统，每年钢轨闪光焊接头数量即达到数十万个。随着高速铁路和重载铁路的发展，对钢轨焊接接头的质量和一致性提出了更高要求。在石油天然气管道建设领域，闪光焊用于管道环焊缝的对接焊，其接头质量直接关系到管道的安全运行。此外，闪光焊在汽车制造、飞机制造、建筑钢筋对接等领域亦发挥着不可替代的作用，应用规模持续扩大。2.2标准缺口分析在ISO15614-13发布之前，镦粗焊和闪光焊的工艺评定在国际层面缺乏专门的标准依据。实践中，相关行业和地区往往参照不同的技术规范：-铁路行业参照各铁路系统内部技术条件（如各国家铁路标准）；-管道工程参照API、DNV等石油天然气行业规范；-建筑钢筋焊接参照各国家或地区的建筑规范（如中国的JGJ18）；-部分场景参考ISO15614系列中其他部分或ISO14555等标准进行类推。上述标准分散、要求不一致的状况导致焊接工艺评定的结果难以实现跨行业、跨区域的互认，制约了国际工程合作和装备贸易的便利化。制定统一的国际标准，已成为行业的迫切需求。2.3国际标准化工作部署ISO/TC44/SC10根据行业需求和成员体提案，正式启动了ISO15614-13的制定工作。该标准的制定旨在：（1）建立镦粗（电阻对接）焊和闪光焊工艺评定的统一技术要求；（2）与ISO15614系列其他部分保持结构一致性和技术协调性；（3）覆盖板、管、棒等多种产品形式和不同材料类别的评定需求；（4）为焊接工艺评定结果的国际互认奠定标准基础。3标准主要内容3.1标准范围与适用对象ISO15614-13:2023规定了金属材料镦粗（电阻对接）焊和闪光焊焊接工艺评定的试验方法和合格要求。标准适用于板、管、棒及其他型材的对接焊工艺评定，涵盖黑色金属和有色金属等多种材料类别。标准明确了其适用范围——适用于以验证焊接工艺规程（pWPS）的合理性和焊接操作能力为目标的工艺评定试验。值得特别关注的是，标准明确规定了以下不适用范围：标准不包含全自动或机械化操作中依赖于机器操作人员技能的特殊评定要求，其评定考核对象是焊接工艺规程而非操作人员；同时，标准也不适用于热轧钢筋的电阻对焊工艺评定，原因在于钢筋焊接与标准中定义的镦粗焊在工艺参数控制方法、质量评价体系及工程验收要求等方面均存在显著差异，且各行业对钢筋焊接已有相对完善的专门标准体系。3.2规范性引用文件标准引用了多项ISO关键标准，包括但不限于：-ISO17637：焊接破坏性检测—熔化焊接头射线检测（用于接头无损检测评定）；-ISO17639：焊接破坏性检测—焊接接头宏观和微观检验；-ISO9016：金属材料焊缝破坏性试验—冲击试验；-ISO4136：金属材料焊缝破坏性试验—横向拉伸试验；-ISO5173：金属材料焊缝破坏性试验—弯曲试验；-ISO6892-1：金属材料拉伸试验方法；-ISO15607：焊接工艺评定的一般原则；-ISO15614-1：钢、镍及镍合金电弧焊工艺评定（作为系列标准的基准参考）。3.3关键术语与定义标准对以下核心术语进行了规范定义：-镦粗焊（upsetwelding）：焊件在接触面通过电阻加热至塑性状态后，施加顶锻力完成焊接的方法；-闪光焊（flashwelding）：焊件接触面通电产生闪光加热，达到预定温度后快速施加顶锻力完成焊接的方法；-连续闪光焊（continuousflashwelding）：闪光过程连续进行直至顶锻的闪光焊方式；-预热闪光焊（preheatingflashwelding）：在正式闪光前通过间歇通电进行预热的闪光焊方式；-顶锻力（upsetforce）：焊接加热完成后施加于焊件端部的锻压力；-烧化量（flashallowance）：闪光过程中焊件消耗的金属量；-顶锻量（upsetallowance）：顶锻阶段焊件的压缩量。3.4焊接工艺评定试验要求3.4.1试验条件与试件制备标准对工艺评定试验的试件制备提出了详细规定。试件应选用与实际生产相同的母材牌号、规格和供货状态，试件的尺寸应满足后续检验项目对试样制取的要求。试件的焊接应在与实际生产相同的设备类型和工艺条件下进行，确保评定结果能够真实反映实际焊接工艺的可行性。试件数量根据评定范围确定，应足以完成标准规定的全部检验项目。3.4.2检验项目与合格要求标准规定的评定检验项目主要包括：（1）外观检验焊接接头应进行100%外观检查，接头表面应无裂纹、未熔合、咬边、烧穿等超标缺陷，飞边和毛刺的修剪应符合相关产品标准要求。接头应具有均匀的几何形状，错边量应满足相应产品等级的要求。（2）无损检测根据产品类别和服役条件，无损检测可采用射线检测（RT）或超声检测（UT）方法。检测区域应覆盖整个焊接接头截面。合格级别应满足相应产品标准的要求，当无特殊要求时，通常应达到ISO17636-1规定的2级或更高级别。（3）破坏性检验破坏性检验包括：-拉伸试验：横向拉伸试验应至少取2个试样，抗拉强度应不低于母材规定的最小抗拉强度；-弯曲试验：侧弯或正弯试验应至少取4个试样，弯曲角度和弯芯直径根据母材标准和产品要求确定，弯曲后受拉面不得出现超过规定尺寸的开口缺陷；-宏观金相检验：从接头截面制取宏观试样（至少2个），应检查接头区焊缝、热影响区和母材的组织特征，不得存在裂纹、未焊合、孔洞等危害性缺陷，熔合界面应连续、无异常。（4）硬度试验当材料标准或产品规范有要求时，应进行硬度试验（维氏硬度法），硬度分布应满足产品规定的范围，通常热影响区的最高硬度应不超过规定限值。3.4.3合格范围标准详细规定了评定合格的焊接工艺规程的适用认可范围，包括：-材料范围：同一材料类别内不同牌号材料的认可范围，以及厚度覆盖范围；-尺寸范围：试件厚度（或直径）的认可范围为0.5倍至2倍试验厚度；-工艺参数范围：焊接电流（±5%范围内）、顶锻力/顶锻压力、烧化量、顶锻量、预热参数、设备能力条件等参数的可变范围；-接头形式范围：对接接头的认可条件。3.5与系列标准的协调ISO15614-13:2023与ISO15614系列其他部分保持有机衔接，遵循统一的框架原则。标准在结构与编排上与ISO15614-1（电弧焊）等系列标准保持一致，同时针对电阻焊的工艺特点设定了特殊的技术要求。对于该标准未涵盖的补充要求（如特殊材料的附加检验、特殊服役条件的补充试验），可参照系列标准中的相关规定执行。4标准实施与推广应用4.1应用领域ISO15614-13:2023确定的工艺评定框架和方法可广泛应用于以下领域：-钢轨焊接：无缝铁路线路建设中钢轨的闪光焊接，包括厂焊和现场移动闪光焊；-管道焊接：石油天然气输送管道的闪光对接焊；-钢筋连接：建筑结构中钢筋的电阻对接焊（需注意标准不适用于热轧钢筋场合）；-汽车制造：轮辋、传动轴等零部件的闪光对焊；-轨道车辆制造：车体结构部件的电阻对接焊。4.2实施价值该标准的实施将带来多方面的价值：（1）统一技术要求为全球范围内镦粗焊和闪光焊的工艺评定提供了统一的技术语言和合格判定准则，消除因标准差异导致的重复评定和技术壁垒。（2）促进国际互认基于统一标准进行的焊接工艺评定，其评定结果可在国际工程项目中获得更广泛的认可，降低跨国工程的技术准入门槛。（3）提升焊接质量水平标准规定的系统化评定试验和严格的合格要求，有助于推动企业提升焊接工艺管理水平，保证焊接接头的质量一致性。（4）支撑产业链协同为焊接设备制造、焊接材料供应、焊接检测机构等产业链各环节提供了共同的技术依据，促进产业协同发展。5主要起草单位介绍ISO15614-13:2023的制定汇聚了国际焊接领域的权威专家和机构。在标准的制定过程中，来自德国、中国、日本、瑞典、法国等多个国家的标准化技术专家参与了起草工作，ISO/TC44/SC10秘书处（由德国DIN承担）负责组织协调。在中国，对应的标准化技术委员会为全国焊接标准化技术委员会焊接质量分技术委员会（SAC/TC55/SC2），秘书处设于哈尔滨焊接研究院有限公司。哈尔滨焊接研究院有限公司哈尔滨焊接研究院有限公司（以下简称“哈焊院”）成立于1956年，是中国焊接技术领域成立最早、规模最大的综合性焊接技术研究机构之一，现隶属于中国机械科学研究总院集团有限公司。哈焊院是国际标准化组织ISO/TC44（焊接及相关工艺）的国内技术对口单位，承担着全国焊接标准化技术委员会（SAC/TC55）秘书处工作，是中国焊接标准化工作的核心支撑力量。哈焊院在焊接工艺与装备领域具有深厚的技术积累，主要业务涵盖焊接工艺技术研究、焊接材料研发、焊接装备制造、焊接检测与评定服务以及焊接标准化研究等。在标准化工作方面，哈焊院主导和参与制定了多项焊接领域的国家标准、行业标准，并深度参与国际标准的制定和修订工作，在国际焊接标准化领域具有重要的影响力。在ISO15614-13:2023的制定过程中，哈焊院组织国内专家积极参与标准各阶段草案的研讨和意见反馈工作，组织国内利益相关方对标准技术内容进行充分研究，尤其是在闪光焊工艺评定要求方面，结合中国在钢轨闪光焊、管道闪光焊等领域的工程实践经验和技术积累，提出了多项具有建设性的技术意见和建议，为标准的完善和发布做出了积极贡献。哈焊院的参与有效推动了中国在焊接工艺评定领域的技术经验和标准诉求融入国际标准体系，提升了中国在国际焊接标准化领域的话语权。6结论与展望ISO15614-13:2023作为ISO15614系列标准的重要组成部分，填补了镦粗（电阻对接）焊和闪光焊工艺评定领域国际标准的空白。该标准的发布实施，为全球范围内相关行业的焊接工艺评定提供了统一的技术依据和操作指南，对于提高焊接质量水平、降低技术贸易壁垒、促进国际技术交流与合作具有重要的推动作用。从技术发展角度看，随着智能制造技术的快速发展，电阻焊和闪光焊工艺正朝着数字化、自动化、智能化方向不断演进。焊接过程传感技术、数字孪生技术、人工智能算法在焊接工艺优化中的应用日益深入，对焊接工艺评定的数字化、智能化也提出了新的要求。未来，ISO15614-13标准可能需要适应焊接工艺数字化评定的发展趋势，在工艺参数数据化管理、基于数值模拟的工艺预评定、在线监测与评定一体化等方面进行拓展和完善。参考文献[1]ISO15614-13:2023,Specificationandqualificationofweldingproceduresformetallicmaterials—Weldingproceduretest—Part13:Upset(resistancebutt)andflashwelding[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2023.[2]ISO15607:2019,Specificationandqualificationofweld