GBT 41984-2022 电弧螺柱焊工艺方法

国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会 I 2 3 46焊接人员 4 4 5 510焊接工艺评定 8 12验收准则 14过程控制 附录A(资料性)电弧螺柱焊的工艺 22附录B(规范性)电弧螺柱焊的质量要求 附录C(资料性)制造商的焊接工艺规程(WPS) 附录D(资料性)焊接工艺评定报告格式 附录E(资料性)生产试验结果报告 附录F(资料性)焊接工艺评定报告格式 附录G(资料性)生产试验结果报告 附录H(资料性)生产监督记录示例 50 51I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件修改采用ISO14555:2017《焊接金属材料的电弧螺柱焊》。本文件与ISO14555:2017相比，在结构上有调整，将附录E与附录F位置对调。本文件与ISO14555:2017相比存在技术性差异，主要技术性差异及其原因如下：——为适应我国技术条件，修改了范围(见第1章); 关于规范性引用文件，本文件做了具有技术性差异的调整，以适应我国的技术条件，具体调整●用GB/T12467.1代替了ISO3834-1(见第3章);●用GB/T19419代替了ISO14731(见第3章、6.2);●用GB/T19805代替了ISO14732(见第3章、6.1);●用GB/T19866代替了ISO15607(见第3章);●用GB/T19868.2代替了ISO15611(见10.4);●用GB/T3323.1代替了ISO17636-1(见11.7);●用GB/T3323.2代替了ISO17636-2(见11.7);●用GB/T15169代替了ISO9606-1(见14.7);本文件做了下列编辑性改动：——删除了标准正文中未出现的术语和定义。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国焊接标准化技术委员会(SAC/TC55)提出并归口。本文件起草单位：哈尔滨焊接研究院有限公司、株洲华信精密工业股份有限公司、安徽富煌钢构股份有限公司、广东华辉电梯配件有限公司、厦门坤锦电子科技有限公司、上海华谊建设有限公司、河南省锅炉压力容器安全检测研究院洛阳分院、中车青岛四方机车车辆股份有限公司、广东泰格威机器人科技有限公司、磐石重工(青岛)股份有限公司、中车株洲电机有限公司、国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司。1下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不902.2电弧螺柱焊用焊接螺柱(GB/T902.2—2010,ISO13918:23323.1焊缝无损检测射线检测第1部分：X和伽玛射线的胶片技术(GB/T3323.1一GB/T3323.2焊缝无损检测射线检测第2部分：使用数字化探测器的X和伽玛射线技术(GB/T3323.2—2019,ISGB/T3375焊接术语GB/T5185焊接及相关工艺方法代号(GB/T5185—2005,ISO4063:1998,IDT)GB/T12467.1金属材料熔焊质量要求第1部分：质量2009,ISO3834-1:20012467.2金属材料熔焊质量要求第2部分：完整质量要求(GB/T12467.2—2009,ISO3834-15169钢熔化焊焊工技能评定(GB/T15169—2015579.1弧焊设备第1部分：焊接电源(GB/T15579.1-2013,IEC60974-1:2005,IDT)16672焊缝工作位置倾角和转角的定义(GB/T16672—1996,ISO6947:1990,IDT)19419焊接管理任务与职责(GB/T19419—2003,ISO14731:1997,IDT)19805焊接操作工技能评定(GB/T19868.4基于预生产焊接试验的工艺评定(GB/T19868.4—2005,ISO1539255焊接与切割用保护气体(GB/T39255—2020,ISO14175:2008,MOD)2dd34b)焊接接头的表面状态及熔环形状；c)材料及材料的组合(见附录A的表A.3和表A.4),包括穿板工艺计划采用的穿板材料；d)螺柱直径与母材厚度的比例(避免母材背面受到损害);f)避免母材背面受到损害所使用的特殊工艺措施；技能评定能够通过工艺评定(按10.2)或预生产焊接试验(按10.3)进行，内容应包括第12章规定的考试合格的螺柱焊操作工应视为具有操作任何与考试所用设备参数选择模式相同的螺柱焊设备的资格。当焊接工艺方法变化时(如GB/T5185中的783、784、785和786),应重新考核评定。c)焊接接头缺陷的基本评估(见表A.5～表A.7);非承载的普通结构的螺柱焊不需要焊接责任人员(见附录B)。7设备应采用合适的螺柱焊设备，其电源容量足以在设备设定合适的条件下将螺柱正确地焊在母材上。56—涂层或表面状态标识。按GB/T5185的规定。焊接位置应按GB/T16672指定。789试件的尺寸应足够完成所有的试验。试件厚度的选择应涵盖产品的板厚或卷边厚度(见在评定试验时应将表1和表2规定的螺柱数作为最低焊接数量。试验和检测包括破坏性试验和无损检测，具体试验应符合表1、表2和表3的要求。所有的试验和检测应按第11章规定的程序进行。表1、表2和表3给出的试验项目种类和数量应试验项目应用条件不高于100℃应用条件不高于100℃的一般质量要求应用条件高于100℃目视检验(见图2a)、b)或c)](弯曲角60°)5(弯曲角60°)(弯曲角60°)5(弯曲角30°)扭力矩弯曲(见图3,仅适用于锅炉销钉)不适用试验项目应用条件不高于100℃应用条件不高于100℃的一般质量要求应用条件高于100℃(见图4、图5或图6)5 一射线检测不适用5(与拉伸试验任选其一)低倍金相(与螺柱中心线相垂直) 2仅适用于承压管上的焊缝。试验项目目视检验(见图2a)、b)或c)]低倍金相(过螺柱中心线相垂直的截面)10(扭矩实验)2(低倍金相)试验项目目视检验拉伸试验(见图4或图5)30°弯曲试验(见图2a)、b)或c)]c)类组21涵盖类组22,反之亦然。b)至少应焊10个螺柱；对于带瓷环或气体保护的拉弧螺柱焊和短周期电弧螺柱焊，目视检验在合适疑有磁偏吹或其他可观察的缺陷时，螺柱在弯曲过程中应保证被测区域处或两种方法进行。弯曲过的剪切接头不应再校直。如果弯曲角度不超过30°,则抗剪能力就不会显著锚螺柱应沿不同方向弯曲规定的角度(见图1)。b)在弹性极限以下对螺柱施加扭力矩。a)图2弯曲试验示例图3采用扭力扳手的弯曲示例表4要求的弯矩最低值(仅适用于锅炉销钉)螺柱直径(d)8除非另有规定，否则应该满足12.3或表4给出的验收准则。11.4拉伸试验通过使用合适的拉伸装置(见图4和图5),焊接螺柱应沿轴向拉伸直至断裂。拉伸试验仅适用于使用温度不大于100℃的螺柱。图4螺纹螺柱拉伸试验示例a)6—-液压缸；图5剪切连接件拉伸试验示例11.5扭矩试验对拧紧在螺柱上的螺帽施加扭矩(T),检测焊缝的承受能力(见图6)。图6扭矩试验示例表5碳钢扭矩的最低值36911.6低倍金相低倍金相用于检查焊缝形状、熔深和缺陷。评估应使用放大倍数10倍以内的放大镜。只有带瓷环或气体保护的拉弧螺柱焊和短周期电弧螺柱焊工艺要求做低倍金相检测，试样应在弯曲试验合格的螺柱中选择。11.7射线检测射线检测的目的是检查焊缝的内部缺陷。当无法进行拉伸试验时，带瓷环或气体保护的拉弧螺柱射线检测应按GB/T3323.1和GB/T3323.2中B级工艺进行。缺陷应满足12.1规定的限值。锤击试验为剪切连接件的生产试验，主要针对承受静载荷的建筑结构。敲击试验仅可以在按10.3.2评定合格的焊接螺柱上进行。用质量为0.9kg~2kg12.1一般要求按GB/T12467.2完整质量要求时，所有缺陷的总面积不应超过焊缝面积的5%。按GB/T12467.3一般质量要求时，所有缺陷的总面积不应超过焊缝面积的10%。对于带瓷环或气体保护的拉弧螺柱焊和短周期电弧螺柱焊，存在表A.5序号2～序号5的缺陷和表A.6序号2～序号5的缺陷判定为不合格。对于电容拉弧螺柱焊和带点火嘴的电容放电螺柱焊，存在表A.7序号2～序号4的缺陷判定为不按GB/T12467.3的一般质量要求时，焊缝允许在载荷达到螺柱材料公称抗拉强度条件下断裂。断裂表面的缺陷应符合12.1规定的限值。对于使用GB/T902.2规定的凸缘螺柱以及电容放电螺柱焊、电容拉弧螺柱焊，如果凸缘部分未焊区域不超过35%,而且载荷达到了螺柱材料公称抗拉强度条件意以下4点： a)检查焊后螺柱的长度；每根梁上螺柱数量的5%以上(至少2个螺柱)应做15°的弯曲试验。所有螺柱应做下列试验和b)锤击试验(按11.8)。按每种螺柱焊工艺分类保存，并应附有所有试验结果记录。必要时，宜采用附录H(生产监督记录示设备应适当控制并定期校准。相关要求也可参照附录B。(资料性)A.1总则和附件(即瓷环)。螺柱焊的特点是燃弧时间很短(约0.5ms～3000ms),而相应的加热和冷却速率很A.2.1电弧螺柱焊A.2.1.1一般原则电弧螺柱焊可采用机械或自动方式操作焊枪或焊接机头。将螺柱装入夹头后放置在工件上(必要就使得螺柱和工件熔化。焊接时间完成时，将螺柱以较小的力(<100N去除瓷环。图A.1给出了采用瓷环焊接的顺序。图A.1拉弧螺柱焊的螺柱位移A.2.1.2拉弧螺柱焊方法a)带瓷环或保护气体的电弧螺柱焊(783):这种方法一般采用直径范围在3mm～25mm的螺在特殊条件下不对熔池做保护。生产中多数采用这种焊接方法。母材的最小厚度使用瓷环时为0.25d,使用保护气体时为0.125d,但不少于1mm。b)短周期电弧螺柱焊(784):这种方法焊接时间小于100ms,可以焊接的螺柱直径最大12mm,接区域，即使焊接区域有气孔，其抗拉强度也更高。最小母材厚度为0.125d,但不低于焊接时间(tw)焊接直径(d,)电流强度(I)A熔池保护瓷环最小1mm⁸最小1mm⁴最小0.6mm⁴(峰值)焊接方法代号见GB/T5185;焊接位置代号见GB/T16672;最小母材厚度避免母材烧穿，其他使用要求可按更大厚a)瓷环 保护气体影响着电弧，从而对螺柱和工件的熔化发挥作用。它还通过表面张力的作用影响着c)无保护特点直径(dw)峰值电流(I)A时间弹簧力(N)压速(m/s)点火典型应用(取决于位置和质量)碳钢和合金钢，镀锌或带油脂间隙式(铝合金为6)(铝为多数在正常位置，可能前移点火焊接铝和铜焊接方法代号见GB/T5185.接触式焊接时，将螺柱装入机器的夹头中(见图A.2a)],将点火嘴定位在工件表面(见图A.2的位置上(见图A.2a)]。A.2.3.1一般原则电弧最主要的作用就是在螺柱和母材之间引燃，并将金属熔化形成接头。不同螺柱焊方式不同。通常螺柱的熔化量多于母材。母材上的焊接区一般就比螺柱横截脂和镀层宜清理干净。母材上的划痕和锈斑需打磨。焊接工艺规程中需规定很短时(<50ms),需特别注意表面清洁。允许使用其他钢种或材料(如无铅黄铜)焊接，但这时可能要求按第11章规定做附加试验或其他允许使用其他材料焊接，但这时可能要求按第A.2.4.2螺柱形状各种材料的焊接性及其相互组合匹配取决于螺柱焊工艺方法。表A.3和表A.4提供了推荐性母材(按ISO/TR15608的类组)1和2.121和224.8(焊接性好)焊接性好，表A.3带瓷环或保护气体的电弧螺柱焊和短周期电弧螺柱焊母材及典型组合的焊接性(续)母材(按ISO/TR15608的类组)1和2.121和22/·例如承载传力；承载传力；‘仅用于短周期电弧螺柱焊；仅传热；最大直径12mm。母材金属镀锌或带金属821和224.8(焊接性好)(非标材料)例如承载传力；承载传力。目视或金相解剖1合格(参数正确)无2压入或间隙不足；对中不够；能量过大；增加压入或间隙；检查瓷环中心；减少电流及或焊接时间；降低减震3能量过低；瓷环受潮；增加电流及或焊接时间；使用干燥瓷环；4颈圈偏离且咬边不合格(见12.6)磁偏吹；瓷环不对中见表A.8;改进对中表A.5带瓷环或保护气体的电弧螺柱焊的焊缝评估及推荐纠正措施(续)5能量太高；减少电流及或焊接时间；断裂试验6合格(参数正确)无7合格(参数正确)无8焊缝断裂、气孔多能量低；表面不整洁；增加电流及或焊接时间；清理表面；9硬度增加；选用合适的材料；增加焊接时间，可以增加引弧剂过多；时间母材含非金属夹杂；焊缝在不充分的变形后断裂、烧穿量(焊接时间)表A.6短周期电弧螺柱焊的焊缝评估及推荐纠正措施目视或金相解剖1颈圈规则、无外观缺陷合格(参数正确)无2能量过低；极性连接不正确增加电流及/或焊接时间；正确接线3大型不规则颈圈减少焊接时间4焊接时间过长；电流太低；熔池氧化；减少焊接时间；增加电流；提供合适的保护气；表A.6短周期电弧螺柱焊的焊缝评估及推荐纠正措施(续)5颈圈偏离且咬边不合格(见12.6)见表A.8断裂试验6合格(参数正确)无7合格(参数正确)无8母材碳含量太高；表A.6短周期电弧螺柱焊的焊缝评估及推荐纠正措施(续)9热输入过低；极性连接不正确增加热输入；正确接线表A.7电容放电螺柱焊和带点火嘴的目视或金相解剖1少量飞溅、无外观缺陷合格(参数正确)无2能量过低；压速过低；增加能量；调整压速；34飞溅、咬边加偏离中心线见表A.8断裂试验5合格(参数正确)无6合格(参数正确)无7能量太低；压速过低；增加压速；A⊙田 田+B日田田++C④④注：磁偏吹和电流强度成正比，而且还受接地夹盘是否对称、补偿是否平衡影响。在手工焊枪带有外接电缆还受焊枪垂直轴转动影响。磁偏吹导致熔化偏离、焊缝气孔增多，但能通过各种补救措施减A.2.7.1焊接设备A.2.7.1.1一般要求度约为2500A。暂载率为3%～10%。这意味着，即使电流很高，设备仍可轻便、紧凑。空载电压宜符合GB/T15579.1规定。控制器按预期的焊接时间开启电流。控制器还控制焊枪的移动。多数设备将电源和控制器整合在A.2.7.1.4可移动夹头面120mm²。电缆特别是所有接头宜定期检查A.2.7.2焊接参数A.2.7.2.1极性A.2.7.2.2焊接电流设定焊不锈钢时，电流一般降低10%。A.2.7.2.3电弧电压电弧电压主要取决于提升高度和电流。正常电压值在20V～40V。表面污渍(如油污或油脂)会A.2.7.2.4焊接时间短周期电弧螺柱焊的焊接时间少于100ms。焊接时间不仅取决于螺柱直径，还和电流大小有关。伸出量一般在1mm～8mm,并且和螺柱直径成正比。它还和焊接颈圈的预期形状、螺柱底部形A.2.7.2.7压入速度压入速度一般在螺柱直径小于14mm时为200mm/s;而更大直径的螺柱压入速度为100mm/s,A.2.8.1焊接设备A.2.8.1.1一般原则电源由容量约为12mF～150mF的电容器组合而成。电容的容量有时可以分步可调。放电电压最大可达200V,因此需配置符合GB/T15579.1规定的安全开关。在大多数情况下，放电电压可以持续调节。储能拉弧焊电源在焊接回路中用一个附加线圈提供6ms～10ms的焊接时间。每次焊接操作之前，电容器需充电至预期的电压。最大的焊接参数取决于充电速度。手工焊每小时大约可焊500个螺柱，而自动焊每小时能够焊3500个螺柱。A.2.8.1.3可移动夹头可移动夹头为手持焊枪或焊接机头。自动焊多采用焊接机头，将机头固定在框架上供给螺柱。拉弧焊采用提升螺柱引弧。放电引弧方式是采用电磁装置在螺柱和母材之间建立一个间隙，通过点火嘴点火嘴螺柱焊操作时，可移动夹头不一定非采用电磁驱动装置。手动弹簧也能建立放电所需的焊接电缆宜符合ISO5828要求。焊接电缆的横截面一般为25mm²~70mm²。由于峰值电流和电压差大，焊接电缆宜尽可能短。A.2.8.2焊接参数A.2.8.2.1极性峰值电流一般在1000A～10000A.2.8.2.3焊接时间不能直接选定焊接时间。焊接时间受储能和焊接回路的感应影响，放电焊接时一般为1ms~A.2.8.2.5压入速度一般压入速度受弹簧和移动部件的质量影响。某些可移动夹头的弹入速度通常为0.5m/s～1.5m在GB/T12467.2、中对螺柱焊的质量要求(如耐热产品中的炉架结构)质量报告 符合10.2的工艺评定试验，具有符合14.8的程序过程控制符合14.2的生产试验；符合14.3的简易生产试验；符合14.3的简易生产试验；使用减震器：□是□否带瓷环或气体保护的拉弧螺柱A焊接时间V电容弹簧力N 制造商：考官或考试机构：(姓名、日期和签名)(姓名、日期和签名)母材厚度(mm):□使用温度大于100 A焊接时间uc:焊环不均匀ic:焊环不完整sf:断螺柱400:未熔合na:不合格2)弯曲试验断裂部位说明3)拉伸试验断裂载荷N断裂部位断裂强度说明4)射线检测说明结果断裂部位说明7)附加试验 试验由现场监督完成。(资料性)焊接端部的螺柱直径(mm):带瓷环或气体保护的拉弧螺柱焊和A焊接时间uc:焊环不均匀201-2×32个直径3mm的气孔(示例)wf:断焊缝400-10:非焊缝断裂面积(例如10%)no:无缺陷na:不合格2)弯曲试验断裂部位说明3)低倍金相检测试样编号：金相图片编号：放大倍数：结果金相图片：4)附加试验 试验由现场监督完成。(焊接责任人员签名)(考官