焊接工作試件的制作

南車資陽機(jī)車有限公司 （四川 641301） 劉玉慧 劉麗娟

1.概述

焊接是軌道機(jī)車車輛和車輛部件生產(chǎn)中的一道特別的生產(chǎn)工藝，軌道車輛特別要求的焊接技術(shù)構(gòu)成了EN15085系列標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。在軌道交通領(lǐng)域，該系列標(biāo)準(zhǔn)用于確定焊接企業(yè)的生產(chǎn)及維修的認(rèn)證和質(zhì)量要求，此外在設(shè)計(jì)確定的質(zhì)量要求、生產(chǎn)中相應(yīng)的焊縫質(zhì)量和檢測(cè)要求的質(zhì)量證明之間存在一個(gè)基礎(chǔ)的聯(lián)系。此聯(lián)系通過生產(chǎn)中規(guī)定的焊縫質(zhì)量等級(jí)來達(dá)成，焊縫質(zhì)量等級(jí)歸入鑒定等級(jí)，從而保證生產(chǎn)中要求的質(zhì)量。在焊縫質(zhì)量等級(jí)的基礎(chǔ)上規(guī)定生產(chǎn)的認(rèn)證等級(jí)，以及審查工序和焊接人員的資格認(rèn)證。工作試件就是在闡述焊接制造過程中焊接企業(yè)制作的，它是在與焊接部件制造條件相同的條件下制造出來的，主要依據(jù)是EN15085—4中規(guī)定，本文詳細(xì)地說明了制作工作試件的具體流程和注意事項(xiàng)。

2.統(tǒng)計(jì)工作試件項(xiàng)目

企業(yè)制作工作試件的目的主要有以下幾點(diǎn)：

（1）驗(yàn)證和確保設(shè)計(jì)是否滿足EN15085—3中的要求 用于證明設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)焊接性的工作試件主要是證明以下幾點(diǎn)：可實(shí)施性、材料的選擇、可檢測(cè)性、機(jī)械質(zhì)量數(shù)據(jù)。

（2）用于驗(yàn)證焊接工藝的工作試件 對(duì)于不能按照ISO 15614驗(yàn)證的特殊焊縫，需要工作試件來檢測(cè)以下形式的焊縫接頭，以證明焊接工藝：不完全焊透的對(duì)接和T形接頭的焊縫、單側(cè)可達(dá)的T形接頭的HV形焊縫。

（3）用于驗(yàn)證焊接人員資質(zhì)的工作試件 以下情況的焊縫需要做工作試件來證明焊工技能：T形接頭的HV或HY形焊縫；具有多種難度等級(jí)的焊縫，如三聯(lián)接頭、塞焊、十字接頭、擠壓成形部位的復(fù)雜焊縫；較差的焊接可達(dá)性；焊接性差的材料、支管、薄板搭接接頭及角接接頭（t≤3mm）；特殊高質(zhì)量要求的焊縫，如EN15085—3的焊縫質(zhì)量等級(jí)CPA等。

（4）用于驗(yàn)證焊縫質(zhì)量的工作試件 焊縫質(zhì)量可以通過工作試件來證明，以下情況需要考慮：當(dāng)射線探傷和超聲波探傷都無法進(jìn)行時(shí)，為了確定焊縫檢測(cè)等級(jí)為CT2的焊縫質(zhì)量，則需要制作工作試件；工作試件的類型和頻率應(yīng)該在檢測(cè)計(jì)劃文件中進(jìn)行規(guī)定；工作試件要從部件中提取，或者從工件或者同種工件的延長(zhǎng)件中提?。还ぷ髟嚰?yīng)該根據(jù)EN ISO 15613進(jìn)行檢測(cè)；檢測(cè)要形成文件記錄。同時(shí)一個(gè)工作試件可適用于上述多個(gè)目的。

焊接工藝人員在技術(shù)評(píng)審?fù)瓿芍?，?duì)產(chǎn)品圖樣中焊接接頭進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)上述目的來確定制作工作試件的項(xiàng)目，將工作試件項(xiàng)目以表格形式表示。工作試件項(xiàng)目表主要包括：工作試件號(hào)、焊接工藝預(yù)規(guī)程編號(hào)、焊接工藝規(guī)程編號(hào)、圖號(hào)和所屬部類、圖中位置、焊接方法、質(zhì)量等級(jí)、接頭簡(jiǎn)圖、接頭形式和板厚、母材類別、焊縫長(zhǎng)度、焊接位置、焊縫細(xì)節(jié)、驗(yàn)收級(jí)別，以及檢測(cè)等級(jí)、焊接填充材料、氣體保護(hù)類型、工作胎位和焊工名單等，工作試件項(xiàng)目表中的各項(xiàng)內(nèi)容都是根據(jù)圖樣信息而來，是制作工作試件的基礎(chǔ)和依據(jù)，具體形式如附表所示。

工作試件項(xiàng)目

3.編制焊接工藝預(yù)規(guī)程（PWPS）

焊接工藝預(yù)規(guī)程必須滿足ISO 15609—1或ISO 15609—2的要求，焊接工藝預(yù)規(guī)程應(yīng)當(dāng)包含執(zhí)行焊接操作的必要條件，主要有以下幾個(gè)方面。

第一，有關(guān)制造商的內(nèi)容：包括制造商名稱、PWPS編號(hào)、焊接工藝評(píng)定報(bào)告。

第二，有關(guān)母材的內(nèi)容：包括材料的型號(hào)、牌號(hào)、材料類組、材料厚度、坡口制備和清理等。

第三，焊接方法和位置。

第四，接頭形式和簡(jiǎn)圖。

第五，焊接參數(shù)：對(duì)于熔化極活性氣體保護(hù)焊，其焊接參數(shù)主要包括焊接方法、焊材規(guī)格、焊接電流、電弧電壓、電流極性、送絲速度、焊接速度和焊接熱輸入。

第六，保護(hù)氣體流量和焊絲伸出長(zhǎng)度。

第七，預(yù)熱溫度、層間溫度以及焊后熱處理、焊槍角度等。

4.工作試件下料

圖1 全焊透的板對(duì)接焊縫試件

工作試件的下料是根據(jù)工作試件項(xiàng)目表中規(guī)定的材料和板厚來確定的，試件應(yīng)具有足夠的尺寸和數(shù)量以確保滿足所有要求的試驗(yàn)，試件的形狀和最小尺寸應(yīng)符合圖1～圖4要求。如圖1所示為全焊透的板對(duì)接焊縫試件，圖2為全焊透的管對(duì)接焊縫試件，圖3為T形接頭試件，圖4為支接管試件。需要進(jìn)行熱影響區(qū)沖擊試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)標(biāo)記試件板材的軋制方向，試件的厚度和管子外徑應(yīng)按照本標(biāo)準(zhǔn)的要求選擇。

圖2 全焊透的管對(duì)接焊縫試件

圖3 T形接頭試件

圖4 支接管試件

5.焊接工作試件

焊接工作試件必須根據(jù)PWPS和在對(duì)其有效的生產(chǎn)焊接一般條件下進(jìn)行試驗(yàn)樣品的準(zhǔn)備和焊接，試驗(yàn)樣品傾斜角和扭轉(zhuǎn)角的焊接位置和極限值必須符合EN ISO 6947的要求，如果在最后連接中采用定位焊接，則必須在試樣中對(duì)其加以考慮，試樣樣品的焊接和試驗(yàn)必須有一個(gè)試驗(yàn)人員或一個(gè)試驗(yàn)站人員在場(chǎng)的情況下進(jìn)行。需要預(yù)熱和層間溫度的要嚴(yán)格控制，確保各項(xiàng)參數(shù)是按照PWPS規(guī)定執(zhí)行。在焊接過程中焊接工藝人員要做現(xiàn)場(chǎng)記錄，現(xiàn)場(chǎng)記錄包含的主要內(nèi)容是某一個(gè)定值，不是在某一個(gè)范圍內(nèi)的區(qū)間值，它是對(duì)完成焊接試件過程的一個(gè)全面記錄，焊接完成之后要在試件上打鋼號(hào)，最后送往檢測(cè)部門對(duì)試件進(jìn)行檢測(cè)。

6.工作試件的檢測(cè)

工作試件的檢測(cè)分為無損檢測(cè)（NDT）和破壞性試驗(yàn)。

（1）無損檢測(cè) 應(yīng)在切割試件之前進(jìn)行，并且要在規(guī)定的焊后熱處理之后，對(duì)于氫致裂紋敏感的材料，而且不規(guī)定進(jìn)行后熱或焊后熱處理時(shí)，應(yīng)延遲一段時(shí)間再做無損檢測(cè)。無損檢測(cè)包括外觀檢測(cè)、射線或超聲波檢測(cè)、表面裂紋檢測(cè)等，超聲波檢測(cè)不適用于板厚＜8mm的試件，對(duì)于非磁性材料，采用滲透檢測(cè)。

（2）破壞性試驗(yàn) 包括橫向拉伸、橫向彎曲、缺口沖擊韌性試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)和低倍金相試驗(yàn)等。取樣位置也是非常重要的，下面為常用的幾種接頭取樣位置，圖5是在板材上進(jìn)行對(duì)接接頭的試驗(yàn)取樣位置，圖5中3適合1個(gè)拉伸試驗(yàn)、1個(gè)彎曲試驗(yàn)，4適合沖擊韌性試驗(yàn)和補(bǔ)充試驗(yàn)，5適合1個(gè)拉力試驗(yàn)、1個(gè)彎曲試驗(yàn)，6 適合1個(gè)低倍磨片和1個(gè)硬度試驗(yàn)。圖6是在管材對(duì)接的試驗(yàn)取樣位置，2適合1個(gè)拉力試驗(yàn)，1個(gè)彎曲試驗(yàn)，3適合沖擊韌性試驗(yàn)和補(bǔ)充試驗(yàn)，4適合1個(gè)拉力試驗(yàn)，一個(gè)彎曲試驗(yàn)，5適合一個(gè)低倍磨片和一個(gè)硬度試驗(yàn)。圖7是T形接頭的試驗(yàn)取樣位置。

圖5 板材對(duì)接試驗(yàn)取樣位置

圖6 管材對(duì)接試驗(yàn)取樣位置

圖7 T形接頭的試驗(yàn)取樣位置

例如對(duì)于完全熔透的對(duì)接接頭的檢測(cè)主要包括以下幾點(diǎn)：無損檢測(cè)方面有100%目視檢測(cè)、100%表面裂紋檢測(cè)、100%透視或超聲波檢測(cè)；破壞性試驗(yàn)有2個(gè)橫向拉伸長(zhǎng)試驗(yàn)、4個(gè)橫向彎曲試驗(yàn)、2組沖擊韌性試驗(yàn)、1個(gè)低倍磨片試驗(yàn)和根據(jù)需要做的硬度試驗(yàn)。這些試驗(yàn)都需要填寫記錄，作為工作試件合格的依據(jù)。

7.工作試件評(píng)定報(bào)告

完成上述各項(xiàng)檢測(cè)之后，對(duì)于檢測(cè)合格的工作試件由焊接工藝人員根據(jù)以上資料對(duì)該工作試件做工作試件評(píng)定報(bào)告。工作試件評(píng)定報(bào)告內(nèi)容清楚地反映了該工作試件的基本細(xì)節(jié)，包括焊工名單、焊工編號(hào)、氣體保護(hù)、材料型號(hào)和規(guī)格等最基本信息，報(bào)告內(nèi)容主要是根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)工作試件做一個(gè)全面的分析，主要有宏觀金相圖和各項(xiàng)檢測(cè)的結(jié)果。

對(duì)于不合格項(xiàng)需修改PWPS中各項(xiàng)參數(shù)重新制作工作試件。

8.編制焊接工藝規(guī)程（WPS）

焊接工藝人員對(duì)檢測(cè)合格的工作試件所對(duì)應(yīng)的焊接接頭編制焊接工藝規(guī)程，主要依據(jù)是焊接工藝預(yù)規(guī)程，其內(nèi)容同焊接工藝預(yù)規(guī)程。完成WPS的編制，就可以焊接該接頭形式對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品焊縫了。

9.結(jié)語

焊接是制造軌道車輛及其部件的一個(gè)特殊過程，關(guān)于該過程的要求在EN ISO 3834標(biāo)準(zhǔn)系列中進(jìn)行了闡述，而EN15085此歐洲標(biāo)準(zhǔn)適用于制造和維修軌道車輛及其部件的金屬材料的焊接。

為了能更好地占領(lǐng)國外市場(chǎng)，得到廣大客戶的信任和滿意，公司生產(chǎn)的機(jī)車大部分要根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，而工作試件是該標(biāo)準(zhǔn)下產(chǎn)品生產(chǎn)的前提，只有工作試件評(píng)定通過，才能完成產(chǎn)品的焊接，提高產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，從而生產(chǎn)出高質(zhì)量、高保障的產(chǎn)品，只有這樣才能滿足廣大用戶的需求和提升自己企業(yè)的影響力。