楊子佳,宋 北,李蘇珊,儲(chǔ)繼君,陳 默
哈爾濱焊接研究院有限公司,黑龍江 哈爾濱 150028
隨著21世紀(jì)初國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化形勢(shì)的變化以及國(guó)際貿(mào)易的需求,全國(guó)焊接材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)焊材分委會(huì)在跟蹤研究國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和主要工業(yè)國(guó)家焊接材料標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)上,做出了按照ISO標(biāo)準(zhǔn)全面轉(zhuǎn)化我國(guó)焊接材料標(biāo)準(zhǔn)的決定。本著基礎(chǔ)先行、穩(wěn)步推進(jìn)的原則,截止2021年11月,我國(guó)焊接材料產(chǎn)品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)采標(biāo)率、轉(zhuǎn)化率分別達(dá)到86%、81%。為進(jìn)一步完善我國(guó)焊材標(biāo)準(zhǔn)體系,由全國(guó)焊接標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口,哈爾濱焊接研究院有限公司負(fù)責(zé)修訂了GB/T 3670-2021《銅及銅合金焊條》[1]、GB/T 41110-2021《鎳及鎳合金藥芯焊絲》[2]、GB/T 41111-2021《氣焊用非合金鋼及熱強(qiáng)鋼填充絲》[3]和GB/T 41112-2021《鎂及鎂合金焊絲》[4]4項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn),于2021年12月31日發(fā)布,將于2022年7月1日實(shí)施。其中,GB/T 3670《銅及銅合金焊條》為第二次修訂,其余3項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)均是首次制定。為了便于焊接材料生產(chǎn)企業(yè)和使用單位更好地應(yīng)用新標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)將相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)內(nèi)外制修訂情況進(jìn)行介紹。
銅及銅合金焊條主要用于銅以及錫、鋁、錳、鎳、硅等的銅合金、鎳合金、鐵基金屬和合金、異種金屬的焊接,因其良好的耐蝕性和優(yōu)良的耐磨性,也用于堆焊承受磨損和腐蝕的零件,或補(bǔ)焊鑄鐵、銅合金鑄件等。我國(guó)1995年發(fā)布的銅及銅合金焊條國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3670-1995未采標(biāo)(“采標(biāo)”是指“國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)等同或僅對(duì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)做了某些修改”),僅參考了AWS A5.6:1984和JIS Z 3231:1989兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn),綜合二者的型號(hào)成分,整合了一套型號(hào)編制方法。其后美國(guó)和日本分別發(fā)布了 AWS A5.6/A5.6M:2008[5]和 JIS Z 3231:1999[6]。我國(guó)焊接材料標(biāo)準(zhǔn)體系自2010年起按照ISO標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行轉(zhuǎn)化,目前基礎(chǔ)試驗(yàn)方法、供貨技術(shù)條件、采購(gòu)指南、焊條、埋弧焊材、藥芯焊材及實(shí)心焊絲系列標(biāo)準(zhǔn)均按照ISO標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行了轉(zhuǎn)化和制修訂,已陸續(xù)實(shí)施。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)于2016年首次發(fā)布了銅及銅合金焊條標(biāo)準(zhǔn),因此我國(guó)的GB/T 3670-1995《銅及銅合金焊條》無(wú)論從標(biāo)齡還是體系方面都迫切需要進(jìn)行修訂。
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的銅及銅合金焊條標(biāo)準(zhǔn)化情況如表1所示,鑒于美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和日本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)我國(guó)焊材標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用的影響,表1中也簡(jiǎn)單介紹了美國(guó)和日本的銅及銅合金焊條標(biāo)準(zhǔn)化情況。
表1 國(guó)外銅及銅合金焊條的標(biāo)準(zhǔn)化情況Table 1 Standard of covered electrodes of copper and copper alloys at abroad
從標(biāo)齡上相比,AWS A5.6/5.6M和JIS Z 3231標(biāo)齡較長(zhǎng),都超過10年以上,分別于2017年和2016年做過確認(rèn),ISO 17777于2016年發(fā)布最新版,2021年做過確認(rèn)。
從型號(hào)編制上相比,都是按照化學(xué)成分分類,使用焊條代號(hào)和銅基化學(xué)成分代號(hào)表示,ISO 17777:2016和AWS A5.6/5.6M:2008使用字母“E”表示焊條,JIS Z 3231:1999使用字母“D”表示焊條,查閱日本近幾年發(fā)布的焊條標(biāo)準(zhǔn),均使用字母“E”表示焊條,由于JIS Z 3231一直未修訂,仍沿用字母“D”表示焊條。銅基化學(xué)成分代號(hào)由于各標(biāo)準(zhǔn)引用的合金體系代號(hào)不同,故不一致。ISO 17777:2016包含了23種焊條型號(hào),AWS A5.6/5.6M:2008包含了9種焊條型號(hào),JIS Z 3231:1999包含了9種焊條型號(hào)。
從主要技術(shù)要求上相比,ISO 17777:2016只規(guī)定了化學(xué)成分,作為產(chǎn)品分類標(biāo)準(zhǔn)不宜給出接頭力學(xué)性能要求,而且目前尚無(wú)適用于銅合金焊材熔敷金屬拉伸試驗(yàn)的試件類型;AWS A5.6/5.6M:2008除規(guī)定了化學(xué)成分要求外,還規(guī)定了全部型號(hào)的抗拉強(qiáng)度和斷后伸長(zhǎng)率要求值,部分型號(hào)給出了拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)和X射線檢測(cè)用試件要求;JIS Z 3231:1999除規(guī)定了化學(xué)成分要求外,還規(guī)定了全部型號(hào)的抗拉強(qiáng)度和斷后伸長(zhǎng)率要求值,部分型號(hào)給出了硬度、拉伸試驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)用試件要求。
1.2.1 采標(biāo)情況及適用范圍
本次修訂的GB/T 3670-2021《銅及銅合金焊條》,修改采用ISO 17777:2016《焊接材料銅及銅合金焊條電弧焊用藥皮焊條分類》,適用于熔敷金屬中銅含量超過其他任一元素含量的銅及銅合金焊條。國(guó)標(biāo)焊條型號(hào)編制與ISO保持一致,化學(xué)成分的技術(shù)要求全部按照ISO體系進(jìn)行轉(zhuǎn)化,原有焊條型號(hào)11個(gè),現(xiàn)增加到23個(gè),有助于我國(guó)銅及銅合金焊條在研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用等方面與國(guó)際接軌。
1.2.2 型號(hào)劃分及編制方法
銅及銅合金焊條型號(hào)按熔敷金屬化學(xué)成分進(jìn)行劃分,用焊條代號(hào)“E”和銅基熔敷金屬化學(xué)成分分類的數(shù)字代號(hào)表示,除此以外,還可以附加可選化學(xué)成分代號(hào)。型號(hào)示例如圖1所示。
圖1 銅及銅合金焊條國(guó)標(biāo)型號(hào)示例Fig.1 Designation example of covered electrodes of copper and cop‐per alloys in Chinses standard
1.2.3 技術(shù)要求
GB/T 3670-2021《銅及銅合金焊條》技術(shù)要求包括尺寸、藥皮和化學(xué)成分。與ISO 17777:2016相比,增加了尺寸和藥皮要求這一新條款,主要原因是我國(guó)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用對(duì)偏心度有一定要求,且為了與已發(fā)布實(shí)施的焊材標(biāo)準(zhǔn)體系框架保持一致,故對(duì)尺寸和藥皮質(zhì)量提出了更明確的技術(shù)要求;與GB/T 3670-1995相比,保留了原標(biāo)準(zhǔn)中全部12個(gè)焊條型號(hào),按照ISO 17777:2016重新編制型號(hào);增加了ECu1892、ECu1893、ECu5180、ECu5180B、ECu5410、ECu5210、ECu6100A、ECu6325、ECu6328、ECu7158和ECu6561等11個(gè)型號(hào);根據(jù)我國(guó)主要焊材生產(chǎn)者和使用者的反饋意見刪除了力學(xué)性能技術(shù)要求,與ISO 17777:2016保持一致,也便于標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施應(yīng)用,修訂后的主要變化如表2所示。
表2 銅及銅合金焊條修訂后主要變化情況Table 2 Major changes of covered electrodes of copper and copper alloys standards between two versions
鎳及鎳合金藥芯焊絲廣泛應(yīng)用于離岸鉆井平臺(tái)、陸基或船基燃汽輪機(jī)、各種航天/航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫燃燒室、核電、熱電廠的相關(guān)設(shè)備、汽車的新型排氣系統(tǒng)、軍用武器裝備以及石油精煉及各種化工設(shè)備。在此之前,我國(guó)沒有制定鎳及鎳合金藥芯焊絲相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),不便于供需雙方對(duì)于焊材型號(hào)、質(zhì)量、復(fù)驗(yàn)的統(tǒng)一要求。
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)以及美國(guó)、日本的鎳及鎳合金藥芯焊絲標(biāo)準(zhǔn)化情況如表3所示。
表3 國(guó)外鎳及鎳合金藥芯焊絲標(biāo)準(zhǔn)化情況Table 3 Standards of tubular cored electrodes of nickel and nickel alloys at abroad
從標(biāo)齡上比較,ISO 12153標(biāo)齡在10年左右,2021年確認(rèn)后,又啟動(dòng)了修訂程序,目前處于ISO DIS 12153投票階段;JIS Z 3335標(biāo)齡在5年以上,于2020年做過確認(rèn);AWS A5.34/A5.34M于2020年發(fā)布了最新版本。
從型號(hào)編制上比較,ISO 12153:2011、AWS A5.34/A5.34M:2020和JIS Z 3335:2014都是按照化學(xué)成分分類。ISO 12153:2011包含了21種焊絲型號(hào),AWS A5.34/A5.34M:2020包含了10種焊絲型號(hào),JIS Z 3335:2014包含了21種焊絲型號(hào)。AWS A5.34/A5.34M:2020型號(hào)類別給出了ISO形式和美標(biāo)傳統(tǒng)形式,便于與ISO標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)。JIS Z 3335:2014修改采用ISO 12153:2011,型號(hào)編制和型號(hào)種類與ISO 12153:2011保持一致。
從主要技術(shù)要求上相比,ISO 12153:2011規(guī)定了化學(xué)成分和拉伸性能;AWS A5.34/A5.34M:2020除規(guī)定了化學(xué)成分要求外,還規(guī)定了全部型號(hào)的X射線檢測(cè)、拉伸試驗(yàn)、縱向彎曲和部分型號(hào)的角焊縫試驗(yàn),JIS Z 3335:2014除規(guī)定了化學(xué)成分要求外,還規(guī)定了全部型號(hào)的拉伸試驗(yàn)和部分型號(hào)的角焊縫試驗(yàn)。
2.2.1 采標(biāo)情況及適用范圍
本次制定的GB/T 41110-2021《鎳及鎳合金藥芯焊絲》,修改采用ISO 12153:2011《焊接材料氣體保護(hù)和自保護(hù)電弧焊用鎳及鎳合金藥芯焊絲分類》,適用于氣體保護(hù)和自保護(hù)電弧焊用鎳及鎳合金藥芯焊絲。GB/T 41110-2021從技術(shù)要求上按照ISO體系進(jìn)行轉(zhuǎn)化,型號(hào)編制與ISO保持一致,填補(bǔ)了我國(guó)鎳及鎳合金藥芯焊絲標(biāo)準(zhǔn)的空白。
2.2.2 型號(hào)劃分及編制方法
鎳及鎳合金藥芯焊絲按焊絲化學(xué)成分進(jìn)行劃分,用代號(hào)“T”、化學(xué)成分分類代號(hào)、藥芯類型代號(hào)、保護(hù)氣體類型代號(hào)和焊接位置代號(hào)表示。除此以外,還可以附加可選化學(xué)成分代號(hào)。型號(hào)示例如圖2所示。
圖2 鎳及鎳藥芯焊絲國(guó)標(biāo)型號(hào)示例Fig.2 Designation examples of tubular cored electrodes of nickel and nickel alloys in Chinese standard
2.2.3 技術(shù)要求
鎳及鎳合金藥芯焊絲技術(shù)要求包括尺寸、表面質(zhì)量、化學(xué)成分、力學(xué)性能和焊縫X射線檢測(cè)。與ISO 12153:2011相比,增加了尺寸和表面質(zhì)量條款,主要是為了與已發(fā)布實(shí)施的焊材標(biāo)準(zhǔn)體系框架保持一致,對(duì)于尺寸和表面質(zhì)量提出了更明確的技術(shù)要求;增加焊縫X射線檢測(cè),主要是考慮到我國(guó)實(shí)際生產(chǎn)使用需要對(duì)焊縫進(jìn)行X射線檢測(cè),在保證焊縫X射線檢測(cè)合格的基礎(chǔ)上,再進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。
氣焊主要應(yīng)用于薄鋼板、低熔點(diǎn)材料(有色金屬及其合金)、鑄鐵件和硬質(zhì)合金刀具等材料的焊接,磨損、報(bào)廢車件的補(bǔ)焊,以及構(gòu)件變形的火焰矯正等,其應(yīng)用在逐漸拓展,重要性也不可替代,對(duì)氣焊填充絲的需求逐漸增加。在此之前,我國(guó)沒有制定氣焊用非合金鋼及熱強(qiáng)鋼填充絲相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),本次國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的及時(shí)制定對(duì)氣焊用非合金鋼及熱強(qiáng)鋼填充絲的研發(fā)、制造和復(fù)驗(yàn)提供了重要技術(shù)依據(jù),為國(guó)家各類裝備和工程的氣焊連接、修復(fù)提供了技術(shù)支撐。
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)及美國(guó)、日本的氣焊用填充絲標(biāo)準(zhǔn)化情況如表3所示。
各國(guó)對(duì)于鋼種分類和命名不同,所以從名稱和范圍上國(guó)外各標(biāo)準(zhǔn)有一定差異,但適用焊接方法都是氣焊。
從標(biāo)齡上比較,JIS Z 3201標(biāo)齡較長(zhǎng),超過10年以上,于2017年做過確認(rèn);AWSA5.2/A5.2M于2018年修訂,ISO 20378于2017年首次制定。
表4 國(guó)外氣焊用填充絲標(biāo)準(zhǔn)化情況Table 4 Standards of rods for gas welding at abroad
從型號(hào)編制上比較,ISO 20378:2017是按照化學(xué)成分分類,AWS A5.2/A5.2M:2018和JIS Z 3201:2001是按照力學(xué)性能進(jìn)行分類。ISO 20378:2017包含了10種焊絲型號(hào),AWS A5.2/A5.2M:2018包含了4種焊絲型號(hào),JIS Z 3201:2001包含了7種焊絲型號(hào)。
從主要技術(shù)要求上比較,ISO 20378:2017只規(guī)定了化學(xué)成分;AWS A5.2/A5.2M:2018除規(guī)定了化學(xué)成分要求外,還規(guī)定了3種型號(hào)的抗拉強(qiáng)度和延伸率要求值,給出了拉伸試驗(yàn)用試件要求;JIS Z 3201:2001只規(guī)定了焊絲的硫、磷和銅元素含量要求,規(guī)定了全部型號(hào)的抗拉強(qiáng)度、延伸率要求值(焊態(tài)、焊后熱處理態(tài))和彎曲試驗(yàn)要求,給出了拉伸試驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)用試件要求。
3.2.1 采標(biāo)情況及適用范圍
本次制定的GB/T 41111-2021《氣焊用非合金鋼及熱強(qiáng)鋼填充絲》,修改采用ISO 20378:2017《焊接材料氣焊用非合金鋼及熱強(qiáng)鋼填充絲分類》,適用于氣焊用非合金鋼及熱強(qiáng)鋼填充絲。國(guó)標(biāo)從技術(shù)要求上按照ISO體系進(jìn)行了轉(zhuǎn)化,型號(hào)編制與ISO保持一致,填補(bǔ)了我國(guó)氣焊用填充絲標(biāo)準(zhǔn)的空白。
3.2.2 型號(hào)劃分及編制方法
填充絲型號(hào)按焊絲化學(xué)成分進(jìn)行劃分。用代號(hào)“0”和化學(xué)成分分類代號(hào)表示。型號(hào)示例如圖3所示。
圖3 氣焊用填充絲國(guó)標(biāo)型號(hào)示例Fig.3 Designation examples of rods for gas welding in Chinese standard
3.2.3 技術(shù)要求
氣焊用填充絲技術(shù)要求包括尺寸、表面質(zhì)量和化學(xué)成分。與ISO 20378:2017相比,增加了尺寸和表面質(zhì)量條款,主要是為了與已發(fā)布實(shí)施的焊材標(biāo)準(zhǔn)體系框架保持一致,對(duì)尺寸和表面質(zhì)量提出了更明確的技術(shù)要求。
鎂及鎂合金焊絲用于各種鍛壓鎂合金及鑄造鎂合金,廣泛應(yīng)用于光學(xué)儀器、航空航天、汽車配件及民用鎂制品和工藝品的焊接,是焊修鎂合金斷裂、裂紋、沙眼氣孔的專用焊絲。在此之前,我國(guó)沒有制定鎂及鎂合金焊絲相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),本次國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的及時(shí)制定對(duì)鎂及鎂合金焊絲的研發(fā)、制造、復(fù)驗(yàn)提供了重要技術(shù)支撐,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)有關(guān)鎂合金焊絲國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的空白。
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和美國(guó)的鎂及鎂合金焊絲標(biāo)準(zhǔn)化情況如表5所示,日本暫無(wú)鎂及鎂合金焊絲產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。
表5 國(guó)外鎂及鎂合金焊絲標(biāo)準(zhǔn)化情況Table 5 Standards of solid wire electrodes of magnesium and magnesium alloys at abroad
對(duì)比標(biāo)齡:AWS A5.19已有30年,在2015年做過確認(rèn),ISO 19288于2016年首次制定。
對(duì)比型號(hào)編制:ISO 19288:2016和AWS A5.19-1992都是按照化學(xué)成分分類。ISO 19288:2016包含了14種焊絲型號(hào),AWS A5.19-1992包含了4種焊絲型號(hào)。
對(duì)比主要技術(shù)要求:ISO 19288:2016只規(guī)定了化學(xué)成分;AWS A5.19-1992除規(guī)定了化學(xué)成分要求外,還規(guī)定了熔化極氣體保護(hù)電弧焊鎂焊絲X射線檢測(cè)和鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊鎂焊絲平板熔敷試驗(yàn)。
4.2.1 采標(biāo)情況及適用范圍
本次制定的GB/T 41112-2021《鎂及鎂合金焊絲》,修改采用ISO 19288:2016《焊接材料鎂及鎂合金熔化焊實(shí)心焊絲及填充絲分類》,適用于熔化焊用鎂及鎂合金實(shí)心焊絲和填充絲。國(guó)標(biāo)從技術(shù)要求上按照ISO體系進(jìn)行轉(zhuǎn)化,型號(hào)編制與ISO保持一致,填補(bǔ)了我國(guó)鎂及鎂合金焊絲標(biāo)準(zhǔn)的空白。
4.2.2 型號(hào)劃分及編制方法
鎂及鎂合金焊絲型號(hào)按焊絲化學(xué)成分進(jìn)行劃分。用代號(hào)“S”和化學(xué)成分分類代號(hào)表示。除此以外,還可以附加可選化學(xué)成分代號(hào)。型號(hào)示例如圖4所示。
圖4 鎂及鎂合金焊絲國(guó)標(biāo)型號(hào)示例Fig.4 Designation examples of Solid wire electrodes of magnesium and magnesium alloys in Chinses standard
4.2.3 技術(shù)要求
鎂及鎂合金焊絲技術(shù)要求包括尺寸、表面質(zhì)量和化學(xué)成分。與ISO 19288:2016相比,增加了尺寸和表面質(zhì)量條款,主要是為了與已發(fā)布實(shí)施的焊材標(biāo)準(zhǔn)體系框架保持一致,對(duì)于尺寸和表面質(zhì)量提出了更明確的技術(shù)要求。
2021年發(fā)布的4項(xiàng)焊接材料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)均按ISO標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行轉(zhuǎn)化,這四項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實(shí)施后,我國(guó)焊接材料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的采標(biāo)率提高到88%,轉(zhuǎn)化率提高到93%,標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)水平達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平,同時(shí)適合中國(guó)國(guó)情。其中GB/T 41110-2021《鎳及鎳合金藥芯焊絲》、GB/T 41111-2021《氣焊用非合金鋼及熱強(qiáng)鋼填充絲》、GB/T 41112-2021《鎂及鎂合金焊絲》三項(xiàng)彌補(bǔ)了我國(guó)焊接材料標(biāo)準(zhǔn)的空白,使得我國(guó)焊接材料標(biāo)準(zhǔn)體系更加完善。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后,對(duì)我國(guó)相應(yīng)焊接材料產(chǎn)品的貫標(biāo)、產(chǎn)品發(fā)展及應(yīng)用,將起到十分重要的作用。