焊接工艺评定及工作试件(PPT115页).ppt
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1、焊接工艺评定及工作试件2023/5/14 1金属材料焊接工艺的要求及认可焊接工艺试验第二局部:铝及铝合金电弧焊焊接工艺评定第一局部ISO156141、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局部,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-
2、4 规定。依照EN ISO 4063,铝的电弧焊包含以下焊接过程: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 以下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局部: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
3、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局部:铝及铝合金ISO 9606-2:2004 EN ISO 15607:2003 金属材料焊接程序的标准与认可总则ISO 15607:2003 EN 15609-1 金属材料焊接程序的标准与认可焊接程序标准第1局部:电弧焊ISO 15609-1:2004 2、参考标准 EN ISO 15613 金属材料焊接程序的标准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
4、 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
5、1局部:电弧焊总则 ISO/TR 17671-4 焊接金属材料焊接建议第4局部:铝及铝合金电弧焊3、术语和定义 为了本标准能到达预期目的,在EN ISO 15607:2003 中及以下的术语和定义适用于本标准。3.1 补焊 生产过程中为到达铸件规定的质量,用于去除铸件的缺陷和内部孔洞而进行的焊接。4、预焊接工艺标准pWPS 预焊接工艺标准应该按照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
6、 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
7、.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 按照预焊接工艺标准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按照预焊接工艺标准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
8、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,按照预焊接工艺标准pWPS 制备和清理焊接接头a 最小值150mmb 最小值300mmt 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 按照预焊接工艺标准pWPS 制备和清理焊接接头a 最小值150mmD1 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
9、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,并防止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
10、、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:
11、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25mm2 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
12、.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,管材内外表的超高焊缝金属可以保存不打磨。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RmW 应满足以下公式的要求:Rmw=Rmpm T 其中:Rmw 是焊接后相同后热状态下试样拉伸强度;Rmpm 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
13、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
14、等级。特定合金要小心腐蚀,以防止产生腐蚀裂纹。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,假设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工程的检验,增加的试样
15、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工程的检验,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。假设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
16、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
17、充材料焊接的每种材料组别中的其它子组材料。表4 同种和异种接头的适用范围表4 同种和异种接头的适用范围8.3.2 母材厚度和管材直径 8.3.2.1 概要 名义厚度t 有如下含义:对于对接接头;指母材厚度,对不同厚度板材间的接头,指的是薄板厚度;对于角焊缝:不同厚度材料接头的有效母材厚度是较薄材料的 厚度。对应于表5中每个有效的厚度适用范围,在8.3.2.3节中给出了有效角焊缝焊喉厚度适用范围。对于骑座式管连接:支管壁厚。对于嵌入或穿透式管连接:主管壁厚。8.3.2.2 母材厚度适用范围 单道焊和多道焊的焊接工艺评定,材料厚度t 的适用范围见表5。对于多种焊接工艺,每种工艺的焊缝熔敷金属的厚度
18、也必须符合单独焊接工艺的焊缝厚度的评定适用范围。对于单道的自动焊工艺,焊缝熔深要到达规定的最大深度。表5 板材和管材的母材厚度适用范围试样厚度 t使用范围t3 0.5t2t3t20 32tt 20 t0.8t单位:毫米 8.3.2.3 角焊缝焊喉厚度适用范围 除了满足表5中的要求,表6给出了喉高的适用范围。表6 板材和管材的焊喉厚度厚度范围 当使用对接焊缝试验的方法评定角焊缝时,熔敷金属的厚度必须符合焊喉厚度的规定适用范围。当生产过程中大多数接头形式是角焊缝时,应该增加对角焊缝的评定。8.3.2.4 管材和支管连接的直径适用范围 对于管材的焊接工艺评定,管材直径D 要符合表7给出的适用范围。对
19、板材的评定也适用于外径大于500mm 的管材,或可在PA 或PC 旋转位置位置焊接的直径大于150mm的管材。表7 板材和管材支管连接的直径适用范围8.3.3 支管夹角 支管夹角 焊接工艺评定的适用范围为:1:11908.4 焊接程序通则 8.4.1 焊接工艺 任何程度的机械化焊接都需要单独的评定手工、半机械化、全机械化和自动化。通过评定的焊接工艺才是有效的。对于多种焊接工艺组合的焊缝,可以对每种工艺都进行单独的焊接工艺评定,也可以进行组合焊接工艺评定。只有当工艺顺序一致时,组合焊接工艺评定才是有效的。注意:对组合焊接工艺的评定不能覆盖对每种单独焊接工艺的评定,除非对每种焊接工艺的评定符合本标
20、准要求。8.4.2 焊接位置 任何位置管材或板材的焊接工艺评定都可以覆盖所有位置管材或板材的评定,除了要求专门焊接工艺评定的PG 和J-L045 位置。8.4.3 接头类型 表8中给出了焊接工艺评定中焊接接头形式的适用范围。表中横排给出了适用范围。对给定的焊接工艺,不允许将多道焊缝改成单道或每层一道,反过来也是不允许的。表8 接头形式的适用范围 8.4.4 填充材料,定义 填充材料适用范围包括ISO/TR 17671-4中定义的同种类型材料中的其他材料。8.4.5 电流类型 必须使用焊接工艺评定中使用的电流类型交流AC、直流DC、脉冲电流和极性。8.4.6 热输入 只有指明要控制热输入时,本项
21、要求才适用。热输入的上限是比焊接试件使用的大25%。热输入的下限是比焊接试件使用的小25%。热输入按ISO/TR 17671-1计算。8.4.7 预热温度 需要预热时,预热温度下限是焊接工艺评定开始时使用的规定预热温度。8.4.8 层间温度 温度限定上限是焊接工艺评定时到达的最高层间温度。8.4.9 焊后热处理或时效 焊后热处理,例如人工时效、自然时效应该按照EN 515 在pWPS 中说明。不允许增加或取消焊后热处理或时效处理。pWPS 中指定的温度范围和时效条件就是限制范围。8.5 特定工艺 8.5.1 工艺131 8.5.1.1 保护气体的认可限于ISO 14175 中标示的气体。ISO
22、 14175 中不包含的保护气体,在评定使用时要限于其规定成分。8.5.1.2 焊丝系统的认可限于焊接工艺评定中使用的焊丝例如单焊丝或多焊丝系统。8.5.2 工艺141 保护气体和隔离气体的认可限于按照ISO 14175在焊接工艺评定中使用的气体。ISO 14175中不包含的保护气体,在评定使用时要限于其规定成分。8.5.3 工艺15 8.5.3.1 认可限于焊接工艺评定中使用的等离子气体的规定成分。8.5.3.2 保护气体和隔离气体的认可限于按照ISO 14175 在焊接工艺评定中使用的气体。ISO 14175 中不包含的保护气体,在评定使用时要限于其规定成分。9、焊接工艺评定报告WPQR
23、焊接工艺评定报告WPQR 是评价每个试样检验结果包括再评定的报告。在EN ISO 15609-1 中列出的WPS 的相关内容都应该包括进来,还有包括不符合第7节的要求的任何属性的细节。如果没有任何内容不符合第7节要求,而且评定结果都是可接受的,那么记录焊接工艺评定试样详细检验结果的WPQR 就得到了认可,同时还要求检验人员或检验机构在报告上签下名字和日期。WPQR 格式将用于记录焊接工艺和检验结果的详细信息,以便统一对数据的表述和评价。附件A 是一种WPQR 格式的样板。附件A 焊接工艺评定报告格式WPQR 焊接工艺认可试验证书 制造商的WPQR 编号:检验人员或检验机构 制造商:编号:地址:
24、试验标准及编码:焊接日期:认可范围 焊接方法:接头和焊缝的形式:母材组和子组:焊喉厚度mm:单道焊缝/多道焊缝:管材外径mm:填充金属类型:保护气体名称:隔离气体名称:焊接电流和极性种类:热输入:焊接位置:预热温度:层间温度:焊后热处理和或时效:其它信息:保证用于检验的焊缝的准备、焊接、检验完全按照以上提到的试验标准的要求进行。地点 发布日期 检验人员或检验机构的名称、时间和签字第二局部ISO15613金属材料焊接工艺评定基于工作试件焊接试验的评定绪论 EN ISO 15607 中,焊接工艺评定的方法之一就是通过工作试件的焊接试验来确定。当标准试件例如EN ISO 15614 的形状和尺寸不能
25、充分代表焊接工件的接头时,通常通过工作试件的焊接试验来进行焊接工艺评定。在这种情况下,需制作一个或多个工作试件来模拟产品接头的基本特征。例如尺寸、约束、热输入效果、有限的可接近性。对于电阻焊,用实际产品进行预生产试验。1、范围 本欧洲标准是标准化系列的一个局部。该标准化系列的各个标准在EN ISO 15607:2003附录A中工艺规程。本欧洲标准给出了如何在基于工作试件焊接试验基础上进行焊接工艺评定的工艺规程。这一原则也适用于其它焊接工艺。本标准可用于金属材料的电弧焊、气体保护焊、电子束焊接、电阻焊、螺柱焊和摩擦焊。可通过一个应用标准和通过一个标准限定使用本标准。2、参考标准 此标准从其他出版
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