欧洲钢结构工程焊接工艺评定的实施
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摘要：本文介绍了欧洲焊接技术规范在建筑钢结构行业中焊接工艺评定方面工作的实施，并就焊接工艺评定中的一些关键点与国内相关规范进行了比较。
关键词：焊接工艺评定欧标国标规范
中图分类号：K826.16文献标识码：A 文章编号：
0. 前言
随着中国经济的腾飞及中国建筑钢结构行业的强劲发展，建筑钢结构涉外工程日益增多，和国外技术交流越发频繁，对欧洲技术规范的使用也越来越多。因此，有必要对欧洲焊接标准的内容及实施进行了解。通过运用总结，可以为今后涉外工程积累经验，在一定程度上也能提高企业的竞争力。
以下就我单位在德国法兰克福机场中心工程中，使用欧洲焊接技术规范对焊接工艺进行了评定谈一谈体会，希望对同行在使用欧洲焊接规范进行焊接工艺评定能有所帮助。
1. 相关的欧洲焊接规范
1.1通用标准
EN 1011ISO 4063；ISO 6947ISO 9692
1.2焊接工艺评定标准
EN ISO 15607ISO/TR 15608；EN ISO 15609 EN ISO 15610
EN ISO 15611；
EN ISO 15612 EN ISO 15613 EN ISO 15614 EN ISO 14555
1.3焊工考试标准
EN 287 EN1418
1.4焊接质量验收标准
EN ISO 5817 EN 970EN 1714
ISO 1290EN 1435 ISO 3452
1.5焊接工艺评定试验标准
EN ISO 15614；EN 895；EN 910；EN 875；EN 1321；EN 1043；DVS 1702；
ISO 9015
2.1材料分组
法兰克福机场中心工程所使用钢材为S355K2G3，对应材料参考标准号为DIN EN10025，与国内的GB/T1591中的Q345D最为接近。同时，通过材料化学成分检测分析，得到各相关元素含量百分数，根据国际焊接学会（IIW）碳当量计算公式，Ceq（%）=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Cu+Ni）/15 ，计算得到S355K2G3碳当量在0.38~0.45（%）之间，与国内的Q345B~D系列钢材相似。因此，对于钢材S355K2G3的焊接工艺评定，国内Q345D材料焊接工艺评定可做借鉴。
需要指出的是，对于材料焊接性的分组，ISO/TR 15608《焊接—金属材料分组指南》，与国内标准JGJ81—2002《建筑钢结构焊接技术规程》根据钢号级别（主要是屈服强度级别）分组不同，该标准是根据金属材料（包括钢、铝及铝合金、铜及铜合金、镍及镍合金、锆及锆合金、铸铁）的化学成分、屈服强度及供货状态等的综合对金属材料进行分组的，对不同产地、不同材料规范体系的金属材料都可以比较容易的进行分组。因此，相比之下，欧洲标准对金属材料焊接性的影响因素考虑更全面，对金属材料的分组也更科学可行，覆盖面更广。
2.2焊接方法确定及焊材选择
该工程钢结构制作主要焊接方法为气保焊、埋弧焊和栓钉焊，因此，焊接工艺评定需将此三类焊接方法覆盖。通过对钢板材料成分的分析及碳当量的计算，再结合国内和国外钢材及相对应使用的焊接材料的对比分析，确定选用与国内焊接材料ER50-6及H10Mn2相等级别的焊接材料，通过比较化学成份、力学性能、工艺特性，最终选定焊材为G424MG3Si（φ1.2mm，气保焊）、S424ABS3（φ4.0、φ5.0mm，埋弧焊）及焊剂SFAB1（SJ101），栓钉焊使用德国原产栓钉，材质S235J2+C450。
欧标中对焊材尺寸的限制是根据热输入量来决定的，当热输入量符合规定时，允许改变焊材尺寸规格。这点在国内是有明确规定的，焊材尺寸覆盖范围是固定的。
欧洲标准对各种焊接方法进行了规定，并给出了各自的代码，内容详见ISO 4063《焊接及有关工艺—工艺和参考值的命名》。ISO 4063对电弧焊、气焊、压力焊等焊接方法的名称和代码进行了规定，非常全面，基本上包含了所有的焊接方法，几种常见的焊接方法及其代码见表1。
表1常用焊接方法及代码
2.3焊接工艺评定覆盖范围信息的确定
确定焊接方法及焊接材料后，需要明确焊接工艺评定如何实施，才能保证最简便且最大化满足工程所需。通常从以下几个方面考虑：
1）试件板厚：根据工程材料的板厚范围及种类等信息，结合EN ISO 15614不同板厚的认可范围，可以确定焊接工艺评定的数量及每付试板的板厚。最终完成的焊接工艺评定，在板厚上应能覆盖相同焊接方法及焊接位置下的产品钢板厚度。
2）接头形式及坡口形式：接头形式与坡口的确定，主要参考规范ISO 9692（焊接和相关工艺：接头预处理），规范中明确给出了不同焊接方法、不同焊接位置情况下的接头及坡口形式，同时对根部间隙，钝边、坡口角度偏差范围等信息都做了详细说明。焊接工艺评定在选择这些信息时，以下几点还需先行明确：
a）对接焊缝适用于全焊透及部分焊透的对接焊缝和角焊缝。角焊缝在生产焊接占主导地位时要求评定角焊缝；
b）角焊缝仅适用于角焊缝；
c）T 型接头对接焊缝仅适用于T 型接头对接焊缝和角焊缝；
d）无衬垫的单面焊缝适用于双面焊缝和带衬垫的焊缝；
e）带衬垫的焊缝适用于双面焊缝；
f）未清根的双面焊缝适用于带清根的双面焊缝；
g）对于给定的方法，不允许将多道熔敷改变为单焊道（或者是每侧一道），反之也不可以。
３）施焊位置：结合工程结构特点及车间制作方法，分析找出不同节点的焊接过程中会遇到的焊接位置，焊接工艺评定的施焊位置最终要能涵盖车间制作是可能出现的焊接位置。需要提出的是，欧洲规范中对焊接位置的定义和国内的表示代码不同。在ISO 6947《焊接—焊接位置—倾斜和旋转角度的定义》标准中，根据焊缝倾角和旋转角度对施焊位置进行分类，其基本施焊位置分为平焊（PA）、平角焊（PB）、横焊（PC）、平仰焊（PD）、仰焊（PE）、立向上焊（PF）、立向下焊（PG），见图1。欧标与国标焊接位置代码不同，但实质是相同的。
图1施焊位置代码图
４）焊接热输入量：焊接接头高温停留时间和焊接接头的冷却时间t8/5与焊接热输入量（焊接线能量）大小有关，影响焊接接头冲击韧性。
根据焊接CCT曲线可以推断出最佳焊接线能量也就是最佳的焊接工艺参数，便于选择合适的t8/5。如果提高焊接热输入量，加大焊接线能量，延长t8/5的冷却时间，焊缝接头淬硬倾向小，可以提高接头的抗冷裂性，但会导致晶粒粗大，冲击韧性降低。如果焊接热输入量太小，冷却速度过快，t8/5时间过短，产生过多的马氏体组织，淬硬倾向大，应力大，容易产生焊接裂纹。因此，评定时选择合适合理的焊接线能量，对焊接接头整体性能是有利的。
在欧洲规范的焊接工艺评定中，有冲击试验要求时，认可的热输入上限可比试件焊接使用的热输入大25%；有硬度试验要求时，认可的热输入下限可比试件焊接使用的热输入小25%；如果焊接工艺评定试验用高、低两个热输入进行，则其中间的所有热输入也适用。