鋁及鋁合金的激光電弧復(fù)合焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)技術(shù)規(guī)范

鋁及鋁合金的激光電弧復(fù)合焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)技術(shù)規(guī)范1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鋁及鋁合金的激光電弧復(fù)合焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)方法。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了焊接工藝試驗(yàn)的條件和焊接工藝評(píng)定范圍，所有實(shí)際焊接操作符合第8章中列出的范圍。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注明日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是未注明日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T2651—2008焊接接頭拉伸試驗(yàn)方法(ISO4136:2001,IDT)GB/T2653—2008焊接接頭彎曲試驗(yàn)方法(ISO5173:2000,IDT)GB/T3323—2005金屬熔化焊焊接接頭射線照相(ISO17636:2003,MOD)GB/T11345—2013焊縫無損檢測(cè)超聲檢測(cè)技術(shù)、檢測(cè)等級(jí)和評(píng)定（ISO17640:2010,MOD）GB/T16475—2008變形鋁及鋁合金狀態(tài)代號(hào)(ISO2107:2007,MOD)GB/T16672—1996焊縫工作位置傾角和轉(zhuǎn)角的定義(ISO6947:1993,IDT)GB/T18851.1—2012無損檢測(cè)滲透測(cè)試第一部分：總則(ISO3452—1:2008,IDT)GB/T19805—2005焊接操作工技能評(píng)定(ISO14732:1998,IDT)GB/T19866—2005焊接工藝規(guī)程及評(píng)定的一般原則(ISO15607:2003,IDT)GB/T19867.6—2016激光-電弧復(fù)合焊接工藝規(guī)程(ISO15609—6:2013,IDT)GB/T19868.4—2005基于預(yù)生產(chǎn)焊接試驗(yàn)的工藝評(píng)定(ISO15613:2004,IDT)GB/T19869.2—2012鋁及鋁合金的焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)(ISO15614—2:2005,IDT)GB/T22085.2—2008電子束及激光焊接接頭缺欠質(zhì)量分級(jí)指南-鋁合金(ISO13919—2:2001,IDT)GB/T22087—2008鋁及鋁合金的弧焊接頭缺欠質(zhì)量分級(jí)指南(ISO10042:2005,IDT)GB/T26955—2011金屬材料焊縫破壞性試驗(yàn)焊縫宏觀和微觀檢驗(yàn)(ISO17639:2003,MOD)GB/T27551—2011金屬材料焊縫破壞性試驗(yàn)斷裂試驗(yàn)(ISO9017:2001,IDT)GB/T32259—2015焊縫無損檢測(cè)熔焊接頭目視檢測(cè)(ISO17637:2003,MOD)3術(shù)語和定義GB/T19866、GBT19867.6界定的以及下列術(shù)語及定義適用于本文件。3.1激光電弧復(fù)合焊接（Laser-archybridwelding）采用激光及電弧兩種熱源，形成同一個(gè)熔池進(jìn)行焊接的方法，參見圖1。圖1激光電弧復(fù)合焊接示意圖說明：1-激光束；2-電弧焊槍。4預(yù)焊接工藝規(guī)程(pWPS)應(yīng)依據(jù)GB/T19867.6制定預(yù)焊接工藝規(guī)程。5焊接工藝試驗(yàn)試件的焊接和試驗(yàn)應(yīng)符合第6章和第7章的要求。在滿足相關(guān)試驗(yàn)要求的前提下，按照本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn)并合格的焊接操作工，可視其具備取得GB/T19805或GB/T24598規(guī)定的資格。6試件6.1一般原則按照6.2規(guī)定，可用一個(gè)或若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試件代替涵蓋實(shí)際產(chǎn)品焊接組件。如果本標(biāo)準(zhǔn)所示的標(biāo)準(zhǔn)試件不能代表實(shí)際產(chǎn)品接頭的幾何要求時(shí)，則應(yīng)按GB/T19868.4標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定。試件的長(zhǎng)度或數(shù)量應(yīng)足夠完成所有要求的試驗(yàn)?？芍苽淙舾筛郊釉嚰虼笥谧钚〕叽绲脑嚰?，以便附加試驗(yàn)時(shí)使用或作為重新試驗(yàn)的試樣（參見7.6）6.2試件的形狀及尺寸6.2.1板與板對(duì)接接頭此試件可用于全熔透對(duì)接焊縫，試件應(yīng)按照?qǐng)D2制備。說明：1--按照pWPS規(guī)定加工坡口及組對(duì)；t--板厚；--最小寬度為150mm；b--最小長(zhǎng)度為300mm。圖2板與板對(duì)接接頭試件6.2.2管與管對(duì)接接頭此試件可用于全熔透的對(duì)接焊縫，試件應(yīng)按照?qǐng)D3制備。注：所謂的“管”可單獨(dú)或組合使用，指的是“管”、“管狀物”或“空心型材”。說明：1--按照pWPS規(guī)定加工坡口及組對(duì)；--D--管外徑；t--管壁厚。圖3管與管對(duì)接接頭試件6.2.3板與板T型接頭此試件可用于全熔透的對(duì)接焊縫或者角焊縫，試件應(yīng)按照?qǐng)D4制備。說明：1--按照pWPS規(guī)定加工坡口及組對(duì)；1,2--最小寬度150mm；b--最小長(zhǎng)度300mm；t1--板1厚度；t2--板2厚度。圖4板與板T型接頭試件6.2.4板與板端角接頭此試件可用于全熔透的對(duì)接焊縫或者角焊縫，試件應(yīng)按照?qǐng)D5制備。說明：1--按照pWPS規(guī)定加工坡口及組對(duì)；1,2--最小寬度150mm；b--最小長(zhǎng)度300mm；t1--板1厚度；t2--板2厚度。圖5板與板端角接頭試件6.2.5管與板連接接頭此試件可用于全熔透接頭（管在表面或管在板中或管穿過板）以及角焊縫，管與板連接接頭試件應(yīng)按照?qǐng)D6制備。管角度α為實(shí)際產(chǎn)品中的最小量。說明：1--按照pWPS規(guī)定加工坡口及組對(duì)；α--管角度；--板尺寸：≥D+6t?;最小D+150mm；D--管外徑；t1--板厚；t2--管壁厚；l--管長(zhǎng)度：l≥80mm。圖6管與板連接接頭試件6.3試件的焊接試件的制備及焊接應(yīng)按照預(yù)焊接工藝規(guī)程并在與實(shí)際焊接生產(chǎn)環(huán)境相近似的條件下進(jìn)行。試件的焊接位置、傾角和轉(zhuǎn)角范圍應(yīng)符合GB/T16672。如定位焊縫最終熔入接頭，應(yīng)在試件中包含這些定位焊縫。試件的焊接和試驗(yàn)應(yīng)在考官或者考試機(jī)構(gòu)的監(jiān)督下進(jìn)行。7檢驗(yàn)和試驗(yàn)7.1檢驗(yàn)和試驗(yàn)范圍試驗(yàn)包括無損檢測(cè)(NDT)和破壞性試驗(yàn)兩種，具體按表1所列要求進(jìn)行。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)可能要求做附加試驗(yàn)，例如：--焊縫的縱向拉伸試驗(yàn)；--全焊縫金屬彎曲試驗(yàn)(或測(cè)量延伸率的特殊焊縫金屬彎曲試驗(yàn))；--腐蝕試驗(yàn)；--化學(xué)分析；--十字接頭抗裂性試驗(yàn)。--測(cè)定屈服強(qiáng)度及/或延伸率的拉伸試驗(yàn)；表1試件的檢驗(yàn)和試驗(yàn)檢驗(yàn)范圍備注(見圖2和圖3)外觀檢測(cè)射線或超聲波檢測(cè)滲透檢測(cè)橫向拉伸檢測(cè)(鑄件或鑄鍛件)1個(gè)試樣1個(gè)試樣a-b

續(xù)表1(見圖4和圖5)(見圖6)外觀檢測(cè)滲透檢測(cè)4個(gè)試樣1個(gè)試樣--dba厚度t≥12mm時(shí)，可用4個(gè)側(cè)彎試樣代替2個(gè)正彎和2個(gè)背彎試樣。b僅針對(duì)23類組(參見附錄B)及所有鑄件而言。c這些試驗(yàn)不提供接頭力學(xué)性能方面的數(shù)據(jù)。實(shí)際應(yīng)用需要這些性能數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)做附加評(píng)定(如對(duì)接接頭的試驗(yàn)定)。d該類接頭試件(如圖3所示),可只做2個(gè)宏觀檢驗(yàn)。注：超聲波檢測(cè)不適用于≤8mm的試件7.2試樣的截取位置按照?qǐng)D7～圖11截取試樣，應(yīng)當(dāng)在完成全部無損檢測(cè)(NDT),且檢測(cè)結(jié)果符合相關(guān)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的情況下截取試樣。允許避開存在缺欠的焊縫區(qū)域(這些缺欠在NDT評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi))截取試樣。圖7板與板對(duì)接接頭試件取樣部位--1區(qū)域：去除25mm；--2區(qū)域：（1）1個(gè)拉伸試樣；（2）彎曲試樣或斷裂試樣；--3區(qū)域：附加試驗(yàn)試樣(如有要求)；--4區(qū)域：（1）1個(gè)拉伸試樣：（2）彎曲試樣或斷裂試樣；--5區(qū)域：（1）1個(gè)宏觀試樣和和1個(gè)微觀試樣；圖中為焊接方向。單向焊接(軌道焊)雙向焊接(雙軌焊)圖8管與管對(duì)接接頭試件取樣部位說明：--0區(qū)域：焊道搭接區(qū)(可能多于一個(gè))；--1區(qū)域：（1）1個(gè)拉伸試樣；（2）彎曲試樣或斷裂試樣；--2區(qū)域：附加試驗(yàn)試樣（如有要求）；--3區(qū)域：1個(gè)宏觀試樣和1個(gè)微觀試樣；圖中為焊接方向。上述區(qū)域僅為大致范圍，而且焊槍的移動(dòng)方向可能不同。當(dāng)1個(gè)試件不能滿足所有必要試樣取樣數(shù)量要求時(shí)，可以焊接多個(gè)試件進(jìn)行取樣。圖9板與板T型接頭試件取樣部位--1區(qū)域：去除25mm；--2區(qū)域：宏觀試樣；--3區(qū)域：宏觀試樣和微觀試樣。圖中為焊接方向。圖10板與板端角接頭試件取樣部位--1區(qū)域：去除25mm；--2區(qū)域：宏觀試樣；--3區(qū)域：宏觀試樣和微觀試樣。圖中為焊接方向。本圖中4區(qū)域未做說明。圖11管與板連接接頭試件取樣部位說明：--α為管角度；--在1處截取宏觀試樣和1個(gè)微觀試樣；--在2處的每個(gè)搭接區(qū)各取一個(gè)宏觀試樣。取樣數(shù)量應(yīng)與表1的要求一致。7.3無損檢測(cè)在截取試樣前，應(yīng)當(dāng)完成規(guī)定的所有焊后熱處理，并完成7.1和表1中規(guī)定的全部無損檢測(cè)。根據(jù)接頭的幾何形狀、材料和工作要求，應(yīng)按照GB/T32259（目視檢測(cè)）、GB/T3323(射線檢測(cè))、GB/T11345(超聲波檢測(cè))、GB/T18851-1(滲透檢測(cè)),根據(jù)表1中的要求進(jìn)行無損檢測(cè)(NDT)。7.4破壞性試驗(yàn)7.4.1總則試驗(yàn)類型和檢驗(yàn)范圍應(yīng)符合表1的要求。7.4.2橫向拉伸試驗(yàn)對(duì)接接頭橫向拉伸試驗(yàn)的試樣和試驗(yàn)應(yīng)滿足GB/T2651的要求。表2焊縫系數(shù)材料類別或組別(見附錄B)焊前母材的自然時(shí)效自然時(shí)效自然時(shí)效自然時(shí)效a參見GB/T16475。b本表中未列出的其他狀態(tài)母材，其R(w)應(yīng)按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)取值。c時(shí)效條件應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)范。dRm(pm)以“O”態(tài)下規(guī)定的拉伸強(qiáng)度下限為準(zhǔn)，不考慮試驗(yàn)時(shí)母材的狀態(tài)。e試件在焊接完成后，開始試驗(yàn)之前做人工時(shí)效時(shí)，效率系數(shù)T適用于T6母材條件。f如果焊后做整體熱處理，可以獲得更高的性能。R(w)應(yīng)按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)取值。g焊后的時(shí)效條件及Rm(w)應(yīng)按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)取值。7.4.3彎曲試驗(yàn)對(duì)接接頭彎曲試驗(yàn)的試樣應(yīng)符合GB/T2653規(guī)定。所有鋁合金母材的彎曲角度均為180°,彎心直徑按照母材延伸率計(jì)算：--延伸率大于5%時(shí)： d=(100×ts)/A—ts（7-2）式中：d--彎心直徑最大值；ts--彎曲試樣的厚度(包括側(cè)彎試樣在內(nèi));A--材料標(biāo)準(zhǔn)要求的最低延伸率(異種鋁合金接頭應(yīng)取較小值)。表3給出了用某些延伸率和厚度計(jì)算的最大彎心直徑示例。為便于試驗(yàn)操作，彎心直徑數(shù)值應(yīng)取整數(shù)。根據(jù)試驗(yàn)室條件，允許采用較小的彎心直徑。延伸率≤5%時(shí)，試驗(yàn)之前應(yīng)做退火處理。彎心直徑應(yīng)采用規(guī)定的退火狀態(tài)下的延伸率計(jì)算。試驗(yàn)過程中，試樣不應(yīng)在任何方向出現(xiàn)大于3mm的缺陷。評(píng)定時(shí)在試樣邊角處出現(xiàn)的缺陷可以忽略。表3用某些延伸率和厚度計(jì)算的最大彎心直徑示例彎曲試樣厚度847687.4.4斷裂試驗(yàn)7.4.5宏觀檢驗(yàn)和微觀檢驗(yàn)7.5合格等級(jí)7.6復(fù)試8認(rèn)可范圍8.1概述8.2與制造商有關(guān)的條件制造商按本標(biāo)準(zhǔn)通過焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)評(píng)定合格的pWPS,適用于該制造商制定相同車間(或現(xiàn)8.3與材料有關(guān)的條件8.3.1母材類組為了盡量減少焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)的數(shù)量，將鋁及鋁合金按照類組進(jìn)行劃分(參見附錄B)。附錄B未包含的母材(或母材組合)應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。永久襯墊材料應(yīng)作為評(píng)定類組中的一種母材考慮。表4給出了同種和異種鋁及鋁合金接頭的認(rèn)可范圍。表4未包含的異種鋁合金接頭應(yīng)做特殊的評(píng)定試驗(yàn)，其認(rèn)可范圍只針對(duì)評(píng)定試驗(yàn)有效。為了評(píng)定力學(xué)性能，異種鋁合金接頭可能需要做附加試驗(yàn)。異種鋁合金接頭的評(píng)定，在使用相同焊接材料的條件下，對(duì)該類母材的低組別材料有效。表4同種和異種鋁合金接頭的認(rèn)可范圍同種接頭認(rèn)可范圍類組異種接頭認(rèn)可范圍類組不適用22.1、22.2、22.3和22.4之間的組合接頭22.1、22.2、22.3和22.4之間的組合接頭續(xù)表422.1、22.2a、22.3a和22.aaaa22.1、22.2a、22.3a和22.a不適用24.2-24.1和24.2-23.1bccc注：使用的焊接材料相同，則評(píng)定有效。a使用鋁鎂焊接材料。b使用鋁硅焊接材料。c僅對(duì)鋁合金鑄件有效。8.3.2材料厚度與管徑總則.1全熔透對(duì)接接頭(單面與雙面焊)(針對(duì)板-板、管-管)的認(rèn)可范圍按表5規(guī)定。表5對(duì)接接頭的認(rèn)可范圍單位為毫米認(rèn)可范圍不等厚板接頭應(yīng)單獨(dú)評(píng)定，其認(rèn)可范圍僅限于評(píng)定的厚度組合。.2全熔透T型接頭(單面與雙面焊)(針對(duì)管-板、板-板)腹板t；(見圖4)厚度評(píng)定范圍如表6規(guī)定。表6T型接頭的認(rèn)可范圍單位為毫米認(rèn)可范圍當(dāng)t1>t2時(shí)，不同板厚的組合應(yīng)單獨(dú)評(píng)定且僅適用于相應(yīng)的組合方式。.3全熔透端角接頭(單面與雙面焊)角接板t(見圖5)厚度評(píng)定范圍如表7規(guī)定。表7角接接頭的認(rèn)可范圍單位為毫米認(rèn)可范圍當(dāng)t1>t2時(shí)，不同板厚的組合應(yīng)單獨(dú)評(píng)定且僅適用于相應(yīng)的組合方式。.4全熔透管與板連接接頭的認(rèn)可范圍用管子外徑D進(jìn)行的焊接工藝評(píng)定適用于表8中給出的范圍。根據(jù)GB/T16672,對(duì)于外徑>500mm,或者焊接位置在PA或者PC(旋轉(zhuǎn)位置)且外徑>150mm管子，也可用板材的評(píng)定代替。表8管材和支管連接直徑認(rèn)可范圍認(rèn)可范圍≥0.5D(最小25mm)注：對(duì)于空心結(jié)構(gòu)，D為較小邊的長(zhǎng)度。D為管材外徑或支管外徑。8.4焊接工藝機(jī)械化程度（全機(jī)械化、自動(dòng)化）不同的焊接方法應(yīng)單獨(dú)評(píng)定。激光電弧復(fù)合焊接與其他弧焊工藝的結(jié)合時(shí)應(yīng)該按照多種工藝評(píng)定。釆用多種工藝試驗(yàn)評(píng)定單個(gè)工藝時(shí)，應(yīng)按照本標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行。8.5焊接位置任一位置上的焊接試驗(yàn)僅適用于本焊接位置。8.6焊縫或接頭的類型任何一類的焊縫/接頭的焊接試驗(yàn)僅適用于本類的焊縫/接頭。8.7焊接層數(shù)在焊接層數(shù)與評(píng)定工藝試驗(yàn)層數(shù)相等的情況下，本焊接工藝規(guī)范WPS有效。8.8填充材料評(píng)定用的焊接材料須滿足焊接材料標(biāo)準(zhǔn)，其力學(xué)性能、化學(xué)成分應(yīng)當(dāng)與焊接材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值相同或相當(dāng)，藥皮、焊芯、焊劑種類相同，含氫量相同或更低時(shí)才能覆蓋其他焊材。不允許擅自更改填充焊絲的直徑。8.9電流類型認(rèn)可范圍僅限于焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)用的電流種類(交流、直流、脈沖電流)和極性。8.10預(yù)熱與道間溫度要求預(yù)熱時(shí)，認(rèn)可的下限值就是焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)開始之前所施加的預(yù)熱溫度。認(rèn)可的上限值就是焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)中的最高道間溫度。8.11焊后熱處理沉淀強(qiáng)化材料在焊接之前不允許改變其原始熱處理?xiàng)l件。不允許增加或取消焊后熱處理。除非另有規(guī)定，認(rèn)可的溫度范圍為：焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)所使用保溫溫度±20℃。有要求時(shí)，