(機(jī)械工業(yè)哈爾濱焊接技術(shù)培訓(xùn)中心，黑龍江 哈爾濱 150046)

0 前言

焊接過(guò)程是現(xiàn)代工業(yè)制造中不可或缺的一項(xiàng)特殊工藝過(guò)程。隨著現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)向著更快、更強(qiáng)、更精密的方向不斷發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)制造對(duì)焊接質(zhì)量的要求也不斷提高。為了保證焊接質(zhì)量，ISO/TC44(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織/44技術(shù)委員會(huì))針對(duì)金屬材料熔化焊的質(zhì)量管理制定了ISO 3834(金屬材料熔化焊的質(zhì)量要求)系列標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)焊接生產(chǎn)過(guò)程中的每個(gè)方面都做出了規(guī)定，而焊工考試(資格認(rèn)證)是其中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。相對(duì)于絕大多數(shù)的焊縫都要進(jìn)行內(nèi)部無(wú)損檢測(cè)以進(jìn)行焊接質(zhì)量控制的鍋爐壓力容器行業(yè)，絕大多數(shù)的焊縫不進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)，焊工考試的作用變得尤為重要。對(duì)于焊接企業(yè)尤其是焊工數(shù)量眾多、焊工流動(dòng)性大的大型焊接企業(yè)，如何節(jié)約成本，選擇最佳化的焊工考試項(xiàng)目以滿(mǎn)足生產(chǎn)需求也變得更加有意義。

1 焊工考試項(xiàng)目(焊工資質(zhì))需求

以鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)為例，目前主流的焊接工藝[1]為135和136，在美國(guó)使用英文縮寫(xiě)為GMAW和FCAW。其它焊接工藝如111，141，138等應(yīng)用較少或僅限于特定行業(yè)。而焊接所采用的填充材料多為FM1和FM2組填充材料，根據(jù)ISO 9606-1標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，焊工考試時(shí)FM1組和FM2組填充材料之間是可以相互替代的。還有些焊接企業(yè)涉及到奧氏體不銹鋼，它的填充材料屬于FM5組，與FM1和FM2組填充材料互相不認(rèn)可[2]。

1.1 焊工考試接頭形式的選擇

除了空心型材桁架結(jié)構(gòu)的焊接企業(yè)，一般的鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)的管子焊接應(yīng)用比較少。管子的焊接需要焊工在管子上進(jìn)行焊工考試，而且根據(jù)ISO 9606-1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，外徑大于等于25 mm的管子上的焊工考試可以認(rèn)可板上的焊工考試。但是實(shí)際生產(chǎn)中大多數(shù)焊工焊接板試件，應(yīng)該在板上進(jìn)行焊工考試。

自ISO 9606-1: 2012版標(biāo)準(zhǔn)起，對(duì)接焊縫(BW)的焊工考試就已經(jīng)不再能夠認(rèn)可角焊縫(FW)了。對(duì)此，筆者是不認(rèn)同的。如果說(shuō)平焊PA位置[3]的對(duì)接焊縫不能認(rèn)可平角焊PB位置的角焊縫，從焊工的技術(shù)動(dòng)作角度出發(fā)還是有道理的。但是對(duì)于平焊PA、橫焊PC和立向上焊PF位置的對(duì)接焊縫和與之對(duì)應(yīng)的船形焊PA、橫焊PC和立向上焊PF位置的角焊縫在技術(shù)動(dòng)作上是沒(méi)有區(qū)別的，筆者認(rèn)為它們的焊工考試完全可以相互替代。但是標(biāo)準(zhǔn)既然是這樣規(guī)定的，在沒(méi)有修改之前，相關(guān)從業(yè)者還是要遵守的。因此，所有焊工都應(yīng)該取得BW和FW兩種接頭型式的資質(zhì)。

1.2 焊工考試試件厚度的選擇

由表1和表2(參見(jiàn)ISO 9606-1標(biāo)準(zhǔn)中的表6和表8)可見(jiàn)[2]，對(duì)于對(duì)接(BW)焊縫，如果焊接生產(chǎn)中存在壁厚t<3 mm的情況，那么焊工考試要選擇生產(chǎn)中所使用的最薄的壁厚，例如壁厚t=1 mm，無(wú)論對(duì)接焊縫還是角焊縫，它的認(rèn)可范圍都是t=1～3 mm；而壁厚t≥3 mm時(shí)，對(duì)接焊縫選擇t=12 mm，焊接至少3層以上；角焊縫考慮到做斷裂試驗(yàn)的難易程度，以及與對(duì)接焊縫的考試試件同時(shí)下料的原因，建議同樣選擇t=12 mm，焊接2層3道。它們的認(rèn)可范圍都是t≥3 mm。對(duì)于奧氏體不銹鋼的角焊縫焊工考試，出于容易斷裂的原因可能選擇更厚的試件；如果采用宏觀金相檢驗(yàn)，應(yīng)選擇較薄的試件。

表1 對(duì)接熔敷厚度的認(rèn)可范圍

表2 角焊縫材料厚度的認(rèn)可范圍

如果薄壁與厚壁不是在同一產(chǎn)品上，或者可以按不同的組件分別焊接再總成到一起，那么建議由不同的焊工分別取得薄壁和厚壁的焊接資質(zhì)，并按照不同壁厚的產(chǎn)品批量大小分配焊工數(shù)量。例如，對(duì)于大型鋼結(jié)構(gòu)焊接企業(yè)，極少有3 mm以下的壁厚，如果有的話，那么可以?xún)H讓1～2名焊工同時(shí)取得薄壁和厚壁的焊接資質(zhì)即可。

1.3 焊工考試的焊接位置的選擇

幾乎所有的焊接管理者都希望自己所有的焊工能夠通過(guò)最少的焊工考試取得最大的認(rèn)可范圍。例如，根據(jù)表3和表4(參見(jiàn)ISO 9606-1標(biāo)準(zhǔn)中的表9和表10)規(guī)定[2]，取得H-L045焊接位置的管子對(duì)接焊縫資質(zhì)或取得PH[3]焊接位置的管-板角焊縫資質(zhì)是最理想的。然而在實(shí)際生產(chǎn)中，制造車(chē)間內(nèi)的焊工全部按這個(gè)去取證的話，是需要付出巨大成本的，包括時(shí)間成本和財(cái)務(wù)成本。

表3 對(duì)接焊縫焊接位置的認(rèn)可范圍

表4 角焊縫焊接位置的認(rèn)可范圍

根據(jù)機(jī)械工業(yè)哈爾濱焊接技術(shù)培訓(xùn)中心30多年的培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)，按照ISO 9606-1標(biāo)準(zhǔn)將1名完全沒(méi)有焊接經(jīng)驗(yàn)、從零開(kāi)始的工人培訓(xùn)成為1名能夠焊接PA位置12 mm對(duì)接接頭和PB位置多層角焊縫的氣體保護(hù)焊(135)焊工，平均需要4周時(shí)間；繼續(xù)PC和PF位置的焊接培訓(xùn)需要額外的6～8周。而為一名經(jīng)過(guò)正規(guī)培訓(xùn)并且具有1～2年焊接經(jīng)驗(yàn)的焊工培訓(xùn)PC和PF位置的焊接只需要額外的2周時(shí)間即可。因此，為了保證焊接質(zhì)量，當(dāng)今的焊接工程師們?cè)谥贫ê附庸に嚂r(shí)都應(yīng)盡可能地讓焊工在PA和PB位置上焊接。PE[3]和PD[3]位置的焊縫通過(guò)翻轉(zhuǎn)即可變成PA和PB位置，再大尺寸的工件都可以實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，筆者曾親眼目睹直徑22 m，重達(dá)420 t的不銹鋼轉(zhuǎn)子翻身的過(guò)程。所以絕大多數(shù)的焊縫都能實(shí)現(xiàn)在PA和PB位置上的焊接，那么所有的新焊工僅需要取得PA和PB位置的對(duì)接和角焊縫資質(zhì)即可。平時(shí)工作中焊接這些焊縫的焊工的數(shù)量能占焊工總數(shù)的一半以上。

至于PC和PF焊接位置的焊縫，或者因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的原因，或者因?yàn)閹讞l較短的焊縫不值得翻轉(zhuǎn)的原因而無(wú)法避免。所以這兩種焊接位置的焊縫也比較常見(jiàn)，例如，長(zhǎng)和寬均為幾米長(zhǎng)，而高度幾百毫米的扁平箱型結(jié)構(gòu)的四角處的焊縫以及中間隔斷與四邊連接處的焊縫等。所以需要有一部分焊工取得PC或PF焊接位置的資質(zhì)。根據(jù)表3和表4的規(guī)定，PC和PF焊接位置都能夠認(rèn)可PA和PB位置，所以建議除了新焊工之外，有經(jīng)驗(yàn)的老焊工應(yīng)盡可能同時(shí)取得PC和PF資質(zhì)，或者至少取得PF位置的資質(zhì)，因?yàn)樵趯?shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，PF的焊接位置更常見(jiàn)。

最后，關(guān)于PD和PE這種較難焊接的位置，可能因?yàn)樽詈罂偨M成階段無(wú)法翻轉(zhuǎn)而不可避免，但相信這樣的焊縫不會(huì)太多，所以只需要很少一部分焊工取得這樣的資質(zhì)即可，但這需要焊工的水平很高(這些焊工往往都已經(jīng)具備了PC和PF焊接位置的資質(zhì))并且經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的培訓(xùn)和練習(xí)才行。如果可能的話，最好讓這些焊工專(zhuān)門(mén)或者經(jīng)常焊這些較難位置的焊縫，不要有較長(zhǎng)時(shí)間停頓。否則，再次焊接這些焊縫之前，需要重新練習(xí)并通過(guò)焊接工作試件證明該焊工能夠焊好這些焊縫。

在進(jìn)行任何項(xiàng)目的焊工考試之前，一定要對(duì)焊工進(jìn)行正規(guī)的培訓(xùn)，并確認(rèn)該焊工在培訓(xùn)和練習(xí)過(guò)程中，能夠連續(xù)焊接出合格的試件才能允許該焊工進(jìn)行考試。筆者曾經(jīng)為一家大型的焊接企業(yè)的新招聘的幾十名焊工進(jìn)行過(guò)一次焊工考試，總共120～130塊焊接試板合格的不到20塊。所以未經(jīng)正規(guī)培訓(xùn)的新焊工直接考試完全是浪費(fèi)時(shí)間，而使用僥幸通過(guò)考試的焊工是對(duì)焊接質(zhì)量極大地不負(fù)責(zé)任。

1.4 焊工考試焊接細(xì)節(jié)的選擇

由表5(參見(jiàn)ISO 9606-1標(biāo)準(zhǔn)中的表11)可見(jiàn)[2]，采用單面焊無(wú)根部保護(hù)(ss, nb)技術(shù)的焊工考試認(rèn)可范圍最廣。但這項(xiàng)技術(shù)不容易掌握并且實(shí)際生產(chǎn)中也容易出現(xiàn)缺陷，因此現(xiàn)在的設(shè)計(jì)師們往往將對(duì)接接頭的焊縫設(shè)計(jì)成單面焊根部帶襯墊保護(hù)(ss, mb)或雙面焊(bs)結(jié)構(gòu)，或者是不熔透的T形接頭，也相當(dāng)于根部帶襯墊保護(hù)結(jié)構(gòu)。所以多數(shù)焊工進(jìn)行單面焊根部帶襯墊保護(hù)(ss, mb)或雙面焊(bs)的對(duì)接焊縫考試即可。但對(duì)于壁厚3 mm以下厚度的對(duì)接接頭，出于檢驗(yàn)方法的原因，建議采用(ss, nb)技術(shù)。

表5 襯墊和填加填充材料的認(rèn)可范圍

由表6(參見(jiàn)ISO 9606-1標(biāo)準(zhǔn)中的表12)可見(jiàn)[2]，多道焊的角焊縫能認(rèn)可單道焊的角焊縫，反之不然。所以角焊縫要進(jìn)行多道焊的考試。

表6 角焊縫層道數(shù)的認(rèn)可范圍

2 焊工考試試件檢驗(yàn)方法的選擇

由表7(參見(jiàn)ISO 9606-1標(biāo)準(zhǔn)中的表13)可知[2]，對(duì)于壁厚3 mm以下對(duì)接焊縫，135和138焊接工藝方法的焊工考試試件選擇彎曲試驗(yàn)或斷裂試驗(yàn)比較快捷，并且成本非常??；其它焊接方法的考試試件，如果試件的數(shù)量特別多，考慮成本的話，檢驗(yàn)方法同135和138工藝方法一致；如果不考慮成本，并且考試機(jī)構(gòu)具有自動(dòng)射線底片洗片機(jī)，那么采用射線檢驗(yàn)效率是最高的。

對(duì)于12 mm的對(duì)接焊縫，鐵素體材料的試件選擇超聲波檢測(cè)效率是最高的，成本也是最低的；奧氏體材料的試件，如果是135或138的焊接工藝，選擇彎曲試驗(yàn)或斷裂試驗(yàn)比較好；如果是其它焊接工藝且考試試件是根部帶襯墊的話，射線檢測(cè)(不用去除襯墊)更合適。

對(duì)于3 mm以下的角焊縫，只能選擇宏觀金相檢查；而對(duì)于厚板的角焊縫，可以選擇斷裂試驗(yàn)。

表7 試驗(yàn)方法

3 結(jié)束語(yǔ)

焊工考試對(duì)于焊接質(zhì)量的控制至關(guān)重要。焊接企業(yè)應(yīng)該根據(jù)自己產(chǎn)品的需求，選擇最佳的焊工考試項(xiàng)目以達(dá)到節(jié)約成本、提高效率，達(dá)到效益的最大化。

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