呂適強(qiáng) 楊桂茹 趙海燕 朱塵雨

摘要： 為提高焊工考試和考試試件的檢驗(yàn)效率及保證焊工的技能水平，從接頭形式、試件厚度、焊接位置及焊接細(xì)節(jié)4個(gè)方面的選擇對(duì)焊工考試項(xiàng)目（焊工資質(zhì)）的需求進(jìn)行了分析。介紹了焊工考試試件檢驗(yàn)方法的選擇。按照ISO 9606-1標(biāo)準(zhǔn)選擇最佳化的焊工考試項(xiàng)目，以最大限度地滿足今后的焊接生產(chǎn)對(duì)焊工資質(zhì)的要求。

關(guān)鍵詞： 焊接;? 焊工考試;? 質(zhì)量保證;? 焊接檢驗(yàn)

中圖分類號(hào)： TG? 47

Discussion and research on the optimization of ISO 9606-1 welders qualification test

Lü Shiqiang， Yang Guiru， Zhao Haiyan， Zhu Chenyu

（HarbinWelding Training Institute， Harbin 150046， Heilongjiang， China）

Abstract： ?In order to improve the inspection efficiency of welder examination and test pieces and ensure the skill level of welders， requirements of welder examination items （welder qualification） were analyzed from four aspects of selection， joint form， specimen thickness， welding position and welding details. The selection of testing method for welder test specimen was introduced. According to the ISO 9606-1 standard， the best welder examination items were selected to maximize the satisfaction of the future welding production and welding wage quality requirements.

Key words： ?welding; welders qualification test;? quality assurance;? welding inspection

0 前言

焊接過程是現(xiàn)代工業(yè)制造中不可或缺的一項(xiàng)特殊工藝過程。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ISO 9606-1標(biāo)準(zhǔn)中的表6和表8）可見[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。

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，那么可以僅讓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。

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名完全沒有焊接經(jīng)驗(yàn)、從零開始的工人培訓(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)的原因而無法避免。所以這兩種焊接位置的焊縫也比較常見，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。

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，最好讓這些焊工專門或者經(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ISO 9606-1標(biāo)準(zhǔn)中的表11）可見[2]，采用單面焊無根部保護(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)。

由表6（參見ISO 9606-1標(biāo)準(zhǔn)中的表12）可見[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。

2 焊工考試試件檢驗(yàn)方法的選擇

由表7（參見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，并且成本非常小;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)。

3 結(jié)束語

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。

參考文獻(xiàn)

[1]ISO.Welding and allied processes — nomenclature of processes and reference numbers： ISO 4063： 2009 [S].2019.

[2] CEN.Qualification testing of welders — fusion welding — part 1： steels： EN ISO 9606-1： 2017 [S].2017.

[3] ISO.Welding and allied processes — welding positions： ISO 6947： 2019 [S].2019.