焊接体系培训

术语1、焊接性能等级根据焊接接头的应力等级和安全等级定义的焊接接头的性能要求。

注：焊接性能等级缩写为“CP”（性能等级）。

表1焊接性能等级2、焊接检查等级对指定的焊缝进行焊接性能等级检查的定义。

注：焊接检查等级缩写为“CT”（试验等级）。

3、客户负责定义焊接产品的技术要求、质量要求和验收程序的组织机构。

4、制造商从事下列工作的组织机构：－利用焊接设备制造或维护（包括修理）铁路车辆或铁路车辆零件，包括铸件的完工焊接－鉴定标准CL 1、CL 2或CL 3（见EN 15085-2）；或：－设计焊接铁路车辆或焊接铁路车辆零件，或者购买装配到铁路车辆上的焊接零件或销售装配到铁路车辆上的焊接零件－鉴定标准CL 4（见EN 15085-2）。

表2 认证等级表3（标准性内容）对焊接企业的要求345、应力等级由应力因数确定的等级。

注：有关低、中、高应力等级的进一步详细信息，见EN 15085-3。

表4 应力等级6、应力因数接头类型的计算疲劳应力与经过适当安全因数调节的容许疲劳应力之比。

7、容许疲劳应力采用焊接组件特定系数的材料可用的最大应力。

8、安全等级定义单个焊接接头因疲劳对人员、设备和环境的影响造成的后果。

注：有关低、中、高安全等级的进一步详细信息，见EN 15085-3。

9、应力等级和应力因数应力等级是根据表4由应力因数确定的。

应力因数是接头类型的计算疲劳应力与经过适当安全因数调节的容许疲劳应力之比。

容许应力的数据标准和数据源应在客户与制造商，必要时还应与国家安全部门协商达成一致。

在本文件中，应采用有关铁路车辆制造的欧洲标准，例如EN 12663、EN 13749。

另外，也可以采用国家标准。

10、安全等级安全等级定义单个焊接接头因疲劳对个人、设备和环境的影响造成的后果。

安全等级的区分如下：低：焊接接头的疲劳不会对综合功能造成任何直接的损害。

不可能造成人身伤害的重大事件。

中：焊接接头故障导致总功能的减弱，或者可能造成人身伤害事件。

高：焊接接头故障导致人身伤害和总功能下降的重大事件。

如果合同中有要求，设计人员对每个焊缝安全等级的验收应经过客户和/或国家安全部门的批准。

为了确定安全等级，还应考虑到附录G。

表5焊接性能等级与检查等级之间的对应关系表6 应力等级、安全等级、焊接性能等级、缺陷质量等级、检查等级和试验之间的关系11、焊接接头的设计11、1 概述应当避免截面上有尖锐边缘和形状剧变的焊接接头。

应当尽量不要干扰作用力的走向。

如果可能，各焊接件的中心线应当重合在一个点上。

焊缝也应避免处在应力高的部位。

如果做不到这一点，应计划采用更高一级的检查要求。

在基体材料和焊接材料的可焊接性方面，应当遵守制造商提出的要求和建议。

对于在厚度方向上存在应力的钢部件，应根据EN 1011-2 采取合适的设计措施，且应选择厚度方向上具有所需减薄量的材料。

计算时应考虑打底焊（焊接熔池的永久性衬垫）。

铝接结构的打底焊最好是槽状的。

对于铝或钢结构的T型接头，有必要使用带有坡口的打底焊，例如单面坡口对接接头。

应通过合适的焊接设计确保防腐保护，例如完全焊透焊缝。

部分焊透或间断焊缝应当采用充分的防腐蚀措施。

需要打钢印的地方，应当在图纸上标出其位置。

为了减少变形，焊接接头应沿组件中心线或相对中心线对称布置。

组件的设计应当便于焊接或检查。

应当避免接头的堆积。

如果需要，可以使用锻件或铸件。

应避免在受拉梁翼上采用横向焊缝连接附属零件。

在冷变型钢或铝及铝合金材料的热影响区，计算时应当考虑到强度的下降。

应当避免一个组件上既有焊接接头又有螺栓或铆钉固定接头。

电阻点焊的要求见附录F。

11.2 冷成型区域的焊接对于CEN ISO/TR 15608分组的1.1、1.2和1.4组的材料，其冷成型区（包括5×t的相关表面）只允许对鉴定等级为CL 3的结构进行焊接。

而鉴定等级为CL 1和鉴定等级为CL 2的结构，只有在满足下列条件时才能进行焊接：－弯曲后或焊接之前已进行过热处理（正火），－符合表7中的条件（金属板材的弯曲半径与厚度比）表7（钢材）冷压成型部位的焊接11.3 制造规定11.3.1 箱梁对于带有受拉梁翼（受弯曲应力作用）的箱形截面焊缝，只有通过计算表明，腹板刚度达到焊根处的应力等级小于规定值时，才能允许下梁翼上通过单边角接焊缝连接的在一起的梁腹组件。

图1所示为受拉梁翼高拉伸应力等级的箱梁。

图例1 箱形截面梁2 受压梁翼3 受拉梁翼图1 －具有受拉梁翼处于高应力等级的箱梁举例11.3.2 不同厚度零件的对接焊缝不同厚度零件的各种截面之间应当采用逐渐过渡，其坡度不应超过图2中所示值。

如果焊缝厚度不足以实现过渡的，应当对厚度较大的零件采用倒角处理。

尺寸单位：毫米对于CP C3和CP D 比例为1:1对于CP A、CP B、CP Cl 和CP C2的焊缝，比例为1:4 。

接头的准备如图所示。

坡度< 1:1 表示角度< 45°，坡度< 1:4则表示角度< 14°。

图例：1坡度倒角处的补偿准确度。

焊缝外形应与坡口协调一致。

图2 －零件厚度不同的对接接头11.3.3 塞焊和槽焊塞焊和槽焊只允许用于仅存在有剪切应力，且且焊接性能等级为CP C2、CP C3或CP D的焊缝。

柱形槽或长圆孔的尺寸应当允许电焊条或焊炬以最小45°的角接触到焊接处。

在薄型板材上，如果孔径大于或等于零件厚度的四倍，长圆孔的长度大于或等于孔径的三倍，则应当满足这些要求。

对于在孔内或槽内的角焊，应当遵照以下的特性：对孔或槽进行角焊时，应遵守下列特性：—孔径应当为：d >（3至4）×t2或－槽宽应当为：c > 3×t2。

图3 －塞焊和槽焊焊点的焊接可达性尺寸以毫米为单位孔内角焊槽内角焊d 最小为12 ；c 最少12 ；v ≥ d；3×d≤e≤4×d；l≥2c图 4 –塞焊和槽焊的尺寸11.3.4 两个接头的相临性焊缝的位置应当使热影响区之间保持不交叠。

只有在设计中考虑到了对热处理或硬化区域的作用效应（例如残余应力、强度下降、硬度降低）的情况，才允许出现热影响区的交叠。

为了减少角变形和应力的形成，两个接头之间的最小距离应根据连接部件厚度和组件夹紧装置的布置来确定。

厚度小于20毫米时，尤其是铝材或高强度钢，推荐相互之间至少应保留50毫米的熔化区，见图5。

尺寸以毫米为单位图 5 –熔化区之间的最小距离11.3.5 焊接到纵向焊缝上的加强衬板角焊穿越对焊时，应避免在部件上出现开口。

这些部位上的多余焊接材料应进行打磨，以保证在焊接时不会由于交叉焊缝而中断。

图 6 －与纵向焊缝垂直固定的加强衬板11.3.6 焊料和排料口应当避免出现排料切口。

如果需要有排料口，那么开口应当足够大，从而周围可以被密封焊缝所环绕，不会在连接焊缝的热影响区内形成应力。

r符合EN 1708-2，但最小为30毫米d≥20mm图7 -焊料和排料口11.3.7角撑板端和加强衬板端图8和图9所示是角撑板端和加强衬板端的设计举例。

为了使焊缝回到起点的正常条件下，角撑板端和加强衬板端的设计应如图8所示。

尺寸以毫米为单位r符合EN 1708-2，但最小为30毫米图8 -角撑板和加强衬板端的设计在承受高应力作用的组件上，应当对角撑板进行连续焊接。

11.3.8 角撑板的形状影响受应力零件（动态加载零件）的多数失效都是因与形状有关的问题引起的，这些问题不但不能很好地引导应力，还能引起应力的集中。

图9 －角撑板的形状11.3.9 焊缝返回至起点焊缝的走向应当环绕着角撑板端。

如果可能，在长度L上应没有断焊现象，l至少等于2t。

a）通常无论焊缝性能属于何种等级，都应避免板端出现腐蚀问题；b）在高应力的边缘；c）如果焊缝性能等级为CP C3或CP D，则不一定要求焊缝返回到起点。

l≥2t，其中，l min =10mm图例t板厚l连续焊接长度如果能够不出现断焊，那么焊缝应当返回到起点。

图10 －焊缝返回到起点11.3.10 角焊设计角焊时，应当考虑到下列要求：角焊通常应是二等边形。

如果由于结构原因或需要更好的压力流，在图中，除了规定焊缝厚度a，也应当规定焊角长度z。

角焊的焊缝厚度a不得大于计算值。

然而，为了技术或焊接工程目的，这一值也可以增大。

到边缘的距离v应为：v ≥ 1.5a＋t图11－角焊时到边缘的距离厚度小于20 mm时，特别是铝和高强度钢，推荐熔化区之间的距离至少保持在50mm以上，见图12。

t2≤t1l m i n=3x t2（5 mm≤t2≤20 mm，最小为50 mm）截面确定的α应当小于或等于计算得出的αmax。

图12 －搭接焊缝的最大搭接距离11.3.11 对接焊缝对于焊接性能等级为CP A和CP B的焊缝，应当在焊缝开始处和结束处使用引弧板和熄弧板，见图13中的举例。

对于其它对接焊缝，可以使用引弧板和熄弧板片防止在焊道开始处未焊透以及在焊道结束处留下焊接弧坑的现象的（见EN 15085-4：2007，5.2.1）。

这些都应在图纸上标出。

引弧板和熄弧板的制作应当保证焊接能在其需要长度以外开始和在需要长度以外停止。

要进行组装的零件以及要“集成”为设计件或组装到焊接零件上的各个最小板材都应属于同质材料。

这些工艺板的准备应当与要焊接接头的板材相同。

工艺板既可以采用机械手段进行固定也可以采用磁力法固定，并可进行焊接。

接头完成之后，引弧线板或熄弧板可以通过机械手段除去，也可以利用焊炬或等离子法进行切割。

去除这些工艺板之后，应当进行纵向打磨。

严禁撞击，以免造成破损。

图13 –对接焊缝的引弧板和熄弧板11.3.12 夹紧接头冷裂纹和热裂纹是造成许多失效的原因。

设计人员应该知道，夹紧焊缝容易造成（残余应力）两种裂纹的发展。

因夹紧引起的残余应力的增大可能会导致焊接接头出现冷裂纹和热裂纹。

由于残余应力可能导致发生以下问题，因而应避免几种特定的组件：－在厚板材上焊接棒材和厚壁管材过程中，不能在图14（a）中的正常收缩位置进行焊接；－焊接小型厚板材（加强板）时，需要保持如图14（b）其形状；－将肋条焊接到厚壁管材上时，需要保持如图14（c）其形状；－焊接两个最后组对的零件时，应保持其形状。

图14 –夹紧接头为了避免出现裂纹的危险，角焊应当根据要对接板材的厚度保持最小的焊道截面。

11.3.13 混合组合件应当避免组件中只有一个部件受到应力作用的情形。

焊接与螺栓固定的组合件不能得到应力传递的补偿，或不能降低焊接收缩产生的应力。

在这种情况下，只有焊缝承受应力。

因此承受周期性应力的混合组件上，焊缝可能是出现疲劳裂纹的原因。

所以计算值应单独用于焊缝。

图15 –混合组合件11.3.14 腐蚀防护问题必要时，为了防止出现与腐蚀现象，设计人员应当通过焊缝返回到起点和/或背面焊接或者使用密封剂保证焊缝背面的封闭。