焊接工艺评定与工作试件

2018/10/8,1,焊接工艺评定及工作试件,金属材料焊接工艺的要求及认可焊接工艺试验 第二部分：铝及铝合金电弧焊焊接工艺评定,第一部分 ISO15614,1 、适用范围,本标准明确规定了如何通过焊接工艺评定来认可预焊接工艺规程。 本标准是一个系列标准的一部分，在标准EN ISO 15607:2003，附件A中给出了这个系列的细节。 本标准规定了进行焊接工艺评定的条件，以及在第8节中列出的条件范围内的所有实际焊接操作的焊接工艺的认可范围。 本标准用于锻造和铸造铝及其合金的电弧焊。在本标准中术语“铝”既代表铝又代表铝合金。,1 、适用范围,本标准不适用于铝铸件的补焊，铝铸件补焊方面由标准prEN ISO 15614-4规定。 依照EN ISO 4063，铝的电弧焊包含下列焊接过程： 131：熔化极惰性气体保护焊（MIG焊） 141：钨极惰性气体保护焊（TIG焊） 15： 等离子弧焊 注意：特殊的应用、材料和生产条件需要做比本标准规定更全面的评定（见7.1）。 本标准中的原则可用于其它熔化焊工艺。,2、 参考标准,下列参考标准对于本标准的应用而言是不可缺少的。对于有日期的参考标准而言，只能引用列出的版本，对于无日期的参考标准而言，参考最新的标准（包括任何修正）。 EN515 铝和铝合金锻造产品回火命名 EN571-1无损检测渗透检测第1部分：总则 EN 1714 焊接无损检测焊接接头的超声波检测 EN ISO 6947 焊缝工作位置斜坡和旋转的角度定义（ISO6947：1993） EN 9606-2 焊接人员认证测试熔化焊第2部分：铝及铝合金（ISO 9606-2:2004） EN ISO 15607:2003 金属材料焊接程序的规范与认可总则（ISO 15607:2003） EN 15609-1金属材料焊接程序的规范与认可焊接程序规范第1部分：电弧焊（ISO 15609-1:2004）,2、 参考标准,EN ISO 15613金属材料焊接程序的规范与认可基于前产品焊接测试的认可（ISO 15613:2004） ISO 4136 金属材料焊接的破坏性试验横向拉伸试验 ISO 5173金属材料焊接的破坏性试验弯曲试验 ISO 9017金属材料焊接的破坏性试验断裂试验 ISO 10042 铝及其可焊合金的电弧焊接头缺陷质量等级指导 ISO 14175 焊接耗材电弧焊和电弧切割的保护气体 ISO 14732 焊接人员熔化焊的焊接工人与全机械化和自动化金属材料电阻焊的焊接工人认证考试,2、 参考标准,ISO 17635 焊接无损检测金属材料熔化焊总则 ISO 17636焊接无损检测熔化焊接接头的射线检测 ISO 17637焊接无损试验熔化焊接接头的目测 ISO 17639 金属材料焊接的破坏性试验焊接的宏观与微观检测 ISO/TR 15608 焊接用于金属材料分类系统的方针 ISO/TR 17671-1 焊接金属材料焊接建议第1部分：电弧焊总则 ISO/TR 17671-4 焊接金属材料焊接建议第4部分：铝及铝合金电弧焊,3 、术语和定义,为了本标准能达到预期目的，在EN ISO 15607:2003中及下列的术语和定义适用于本标准。3.1 补焊生产过程中为达到铸件规定的质量，用于去除铸件的缺陷和内部孔洞而进行的焊接。,4 、预焊接工艺规范（pWPS）,预焊接工艺规范应该按照EN ISO 15609-1编制，而且应该给定所有相关参数的公差。在ISO/TR 17671-1和ISO/TR 17671-4中给出了铝焊相关规定。,5 、焊接工艺评定,试件的焊接和检验要按照第6节和第7节执行。符合EN ISO 9606-2或ISO 14732相关要求的焊工或焊接操作人员，才能进行焊接工艺评定。,6、 试件的制备,6.1 总则 焊接工艺评定的相关接头应该制做一个或多个标准的试件，如6.2中的要求。当产品/接头的外形尺寸不符合本标准的标准试样时，就应该使用EN ISO 15613。 6.2 试样的形状和尺寸,6.2.1 概要,试样的长度或数量应该足以允许执行所有要求的试验。 可以准备额外的试样或比最小尺寸长的试样，来满足额外的和（或）再试验的要求。 除支管连接（见图4）和T型接头（见图3）外，板板/管管焊接的材料厚度t应该相同。如果应用标准要求，母材的扎制方向应该标记在试样上，例如挤压件。 试件的材料厚度和（或）管材外径应该按照8.3.2.1到8.3.2.4选择。 试件的形状和最小尺寸应该满足后续要求。,6.2.2 全焊透的板材对接接头试件按照图1制备。,注： 1 按照预焊接工艺规范（pWPS）制备和清理焊接接头 a 最小值150mm（横向弯曲试验样品可能需要一个较大的a，见7.4） b 最小值300mm t 材料厚度,图1 全焊透的板材对接接头试样,6.2.3 全焊透的管材对接接头,试件按照图2制备。 注意：“管材”一词单独出现或以组合词出现都用于表示“管材”，“管子”和“中空结构”。,图2 管材焊透对接接头试样,注： 1按照预焊接工艺规范（pWPS）制备和清理焊接接头 a 最小值150mm D 管材外径 t 材料厚度,6.2.4 T型接头,试件按照图3准备。可以用于全焊透的对接接头或角接接头。,注： 1焊接一面或者两面，按照预焊接工艺规范（pWPS）制备和清理焊接接头 a 最小值150mm b 最小值300mm t 材料厚度,图3 T型接头试样,6.2.5 管材的支管连接和角接焊缝,试件按照图4准备。分支角度是选择生产中的最小值。可以用于全焊透接头（骑座式、嵌入式和对穿透式接头）和T型接头。,图4 支管接头试样,注： 1 按照预焊接工艺规范（pWPS）制备和清理焊接接头 a 最小值150mm D1 主管的外径 D2 支管的外径 t1 主管的材料厚度 t2 支管的材料厚度 支管角度,6.3 试件的焊接,试件的准备和焊接应该按照pWPS执行，并符合实际的生产焊接条件。试件焊接位置及倾斜和旋转的角度限制要求按照EN ISO 6947执行。熔入实际生产接头中的定位焊要包含在试件里。检测人员或检测机构要监督试件的焊接和检验。,7 、试件的检验及评定,7.1 检验的范围检验既包括无损检验（DNT）及破坏性检验，检验应符合表1的要求。执行标准可指定额外的试验，例如：,焊缝纵向拉伸试验； 焊缝金属弯曲试验或特殊焊缝金属弯曲 试验，以测量延伸率； 拉伸试验，用于0.2%屈服强度和（或） 延伸率的测定； 化学成分分析； 十字接头的评定。,注意：特殊的应用、材料或生产条件要执行比本标准更全面的检验，以获得更多的信息，并避免在以后为获得额外的试验数据而重复焊接工艺评定。,7.2 试件的取样区域,试件应按照图5、6、7和8来取样。试样应在对母材进行无损检测之后选取，而且所用的检测方法符合相关标准要求。可以从无损检测允许的缺陷区域选取试样。,图5 板材对接接头试样选取区域,注： 1 去除两端各25mm 2 焊接方向 3 采样区域：1个拉伸试样弯曲试样或断裂试样 4 采样区域：如果需要，额外试样取样区 5 采样区域：1个拉伸试样弯曲试样或断裂试样 6 采样区域：1个宏观试样1个微观试样 注意：本图没有按规定比例绘制。,图6 管材对接接头试样选取区域,注： 1固定管材顶部 2 采样区域：1个拉伸试样弯曲试样或断裂试样 3 采样区域：如果需要，额外试样取样区 4 采样区域：1个拉伸试样弯曲试样或断裂试样 5 采样区域：1个宏观试样1个微观试样 注意：本图没有按规定比例绘制。,图7 T型接头试样选取区域,注： 1 去除两端各25mm 2 宏观和微观试样 3 1个宏观试样 4 焊接方向,图8 管材支管连接或角焊的试样选取区域,注： 分支角度 在A、A1、B和B1位置选取宏观试样 在A位置选取微观试样,7.3 无损检验,所有7.1节和表1要求的无损检验都应在试件取样之前进行。 根据接头几何形状（或尺寸）、材料和生产要求，无损测试应该按照ISO 17637（目检）、ISO 17636（射线检验）、EN 1714（超声波检验）和EN 571-1（渗透检验）根据表1中的要求执行。,7.4 破坏性检验,7.4.1 概要 检验内容应该按照表1要求执行。 7.4.2 横向拉伸试验试样和对接接头横向拉伸试验按照ISO 4136规定执行。对外径大于50mm的管材，应该打磨管材内外两侧的焊缝超高金属，使试样厚度与管壁厚度相等。对于小于等于50mm的管材，当使用全截面小直径管材时，管材内表面的超高焊缝金属可以保留不打磨。,对于标有“O”的供货状态的第21和第22组材料，试样的拉伸强度不应低于相关标准对母材对应强度要求的最小值，见表2。相同后热状态下试样的拉伸强度Rm(W)应满足下列公式的要求：Rm(w)=Rm(pm) ×T 其中： Rm(w)是焊接后相同后热状态下试样拉伸强度； Rm(pm)是相关标准中要求的母材最小拉伸强度； T是接头的有效系数。 对于两种不同合金间的焊缝，应该满足最小的那个Rm(w)值。,7.4.3 弯曲试验,表3列出了相应延伸率和厚度的弯曲直径。数值可以圆整后选取弯曲直径。为方便评定可以使用更小的弯曲直径。当延伸率小于等于5%时，试验之前应该退火。弯曲直径应该按照规定的“O”回火条件给出的延伸率计算。试验时，试样不能在任何方向出现任何单个大于3mm的裂纹。试验时试样端角处出现的裂纹，在评定时可以忽略。,7.4.4 断裂检验 试样和对接接头断裂检验按照ISO 9017规定执行。 7.4.5 宏观/微观检验 试样按照ISO 17639制备和检验。试样的一面要有清晰的熔合线、HAZ和焊缝层道。 宏观检验应该包括未受影响的母材。7.5节给出了评定等级。 特定合金要小心腐蚀，以避免产生腐蚀裂纹。,7.5 评定等级,当检验结果符合EN 30042标准评定级别B级时，该焊接工艺可被认可，对于以下四种缺陷采用C级：焊缝余高过高（对接接头）、焊缝太凸（角焊缝）、角焊缝喉高过大、角焊熔深过大。在ISO 17635中给出了ISO 10042的评定级别和各无损检测（NDT）缺陷等级之间的关系。,7.6 再试验,当试件未能满足目检或7.5节中规定的无损检验要求时，可再补焊一个试件进行补充评定，若这个试件的检验结果仍不合格，则判定该焊接工艺不合格。当试样仅由于焊接缺陷而不能满足7.4节规定的破坏性检验要求时，则需要再截取两个试样进行相同项目的检验，增加的试样可取自与前一个试样相同的试件，如果材料充足，也可以从重新焊接的试件上截取。当一个试样的拉伸检验未能满足7.4.2节的要求时，应该再截取两个试样进行相同项目的检验，每个试样都应满足7.4.2节的要求。每个补充试样的检验都应按照最初不合格试样的检验方法进行。若任何一个试样不合格，则判定该焊接工艺不合格。,8 、评定的适用范围,8.1 概要第8节中给出的每一个条件都应该遵守，以符合本 标准要求。规定范围外的变化需要进行新的焊接工艺评定。 8.2 生产企业pWPS得到认可需要生产企业根据本标准进行焊接工艺评定，得到认可的PWPS适用于相同条件下车间及现场的焊接和制造商的质量控制。当履行焊接工艺评定的生产企业保持焊接按照标准执行的完全责任，焊接就是基于同样的技术和质量控制。,8.3母材的适用范围,8.3.1 母材分组为减少焊接工艺评定工作的重复性，按照ISO/TR 15608对铝及铝合金进行分组。根据特意添加的合金元素进行分组，而不根据少量的杂质分组。没有包括在材料分组内的一种母材的焊接或几种母材的焊接，都要求进行单独的焊接工艺评定。永久焊接垫板的材料也应该作为母材中的子材组的一种进行评定。表4列出了同种和异种接头的适用范围。表4中不包括的任何异种金属接头都要进行其它母材没有评定的专门评定。对于同种金属接头，为了核实机械性能，可以要求进行额外评定。异种金属接头的工艺评定适用于使用同类型填充材料焊接的每种材料组别中的其它子组材料。,