第7章焊接生产质量标准与质量控制

1第7章焊接生产质量标准与质量控制7.1焊接生产的质量标准体系7.1.1焊接生产质量标准体系的基本概念ISO9000:2005有关焊接生产质量的概念图如下列图所示：图7.1有关质量的概念图7.2有关组织的概念2图7.3有关管理的概念图7.4有关过程和产品的概念3图7.5有关特性的概念图7.6有关合格（符合）的概念4图7.7有关文件的概念图7.8有关测量过程质量管理的概念7.1.2焊接生产质量标准体系简介ISO9000系列质量管理体系是一个基础的、通用的质量管理体系。2008版ISO9000族标准结构族如表7.1所示。表7.12008版ISO9000族标准结构族第一部分:核心标准ISO9000：2008质量管理体系——基础和术语ISO9001：2008质量管理体系——要求ISO9004：2009质量管理体系——业绩改进指南ISO19011：2008质量管理体系——质量和(或)环境管理体系审核指南第二部分:其他标准ISO10001：2004《质量管理—顾客满意——组织行为准则指南》ISO10002：2004《质量管理一顾客满意——组织处理投诉指南》ISO10003：2004《质量管理—顾客满意——组织外部争议解决指南》ISO10005：2005质量管理质量计划指南ISO10006：2003质量管理体系项目质量管理指南5ISO10007：2003质量管理技术状态管理指南ISO10012：2003测量管理体系测量过程和测量设备的要求ISO10014：2006质量管理实现财务与经济效益的指南ISO10015：1999质量管理培训指南ISO10019：2005质量管理体系咨询师选择和使用指南第三部分:技术报告ISO/TR10013：2001质量管理体系文件指南ISO/TR10017：2003ISO19001-2000的统计技术指南第四部分：小册子ISO小册子，质量管理原则ISO小册子，标准选择和使用指南ISO小册子，小型组织实施指南以过程为基础的质量管理体系模式如图7.9所示，而采用焊接工艺制造的产品，在运行使用或焊接过程中直接影响到人身财产和设备的安全。例如：锅炉与压力容器、桥梁、交通工具等，如果焊接质量要出现问题，所造成的危害是毁灭性的。所以，焊接是一项要求极为严格的制造技术，焊接在ISO9000体系中是作为一门特殊工艺，因此要求有专门的针对此项工艺采取具体的质量体系，由此形成了ISO3834标准，即焊接质量管理体系。ISO3834标准是基于ISO9000系列标准形成和发展的，是对ISO9000标准的细化。与ISO9000相比，它的内容更加具体，操作性也更强。图7.9以过程为基础的质量管理体系模式IS03834《焊接质量技术要求——金属材料熔化焊》分五个部分：IS03834-1相应质量要求等级的选择准则IS03834-2完整质量要求IS03834-3标准质量要求IS03834-4基本质量要求IS03834-5确认符合质量要求所需的文件IS03834各级别焊接质量要求的主要内容及对比，如表7.2所示。表7.2IS03834各级别焊接质量要求的主要内容及对比要素ISO3834-2（完整）ISO3834-3（标准）ISO3834-4（基本）合同评审所有文件的评审评审范围稍小建立这种能力并具备信息手段设计评审确认焊接的设计分承包商按主要制造商对待应符合所有要求6焊工按ISO9606或有关标准认可焊接管理人员制造商应配置合适的焊接管理人员无要求，但制造商的人员责任除外检验人员具有足够的、胜任的人员足够并胜任，必要时从他方获得生产设备对制备、切割、焊接、运输、起重及安全设备和防护服均有要求应当按照合适的工作指令配置并维护焊接设备设备维护应具有设备维护的书面计划无特殊要求，适当维护无要求生产计划实施适宜的生产计划实施适宜的生产计划无要求焊接工艺规程（WPS）应编制焊接工艺规程并确保其在生产中得到正确使用无要求焊接工艺评定应在生产之前进行评定，评定方法应按相关的产品或按规程要求进行无要求工作指令具有明确的工作指令无要求文件必须未规定无要求焊材复验只在合同规定时进行未规定无要求焊材保管符合供货商的建议母材存放应保证其不受到有害影响，保持标志无要求焊后热处理对所有焊后热处理规程及实施负全部责任无要求焊接检验按规定的要求进行按合同规定的职责不符合项具有一定的措施校准具有一定的措施无规定标志及可追溯性应按要求保持标识及可追溯性无规定质量报告合同要求保存至少5年以上焊接质量体系的运转一般是通过控制焊接工艺评定与焊接工艺、焊工培训、焊接材料、焊缝返修、施焊过程、检验等基本环节来实现的。通过对这些基本环节的质量控制，可以建立一个完整的质量保证体系。质量管理过程的典型案例如下：以某化工设备厂在20m3汽油储罐筒节生产过程中的质量管理记录为例，来初步了解质量管理体系的运行过程。1、下料化工设备厂下料送检单：2、卷圆化工设备厂车间送检单：73、纵缝焊接化工设备厂焊接记录卡：化工设备厂焊接检验委托单：4、检验化工设备厂焊接合格通知单：7.1.3焊接生产质量影响因素1、工序质量影响因素工序是生产过程的基本环节，也是检验的基本环节。焊接结构的生产包括许多工序，如去污除锈、校直、划线、下料、边缘加工、成形、组装、焊接、热处理、检验等。各个工序8都有一定的质量要求并存在影响其质量的因素。由于工序的质量终将决定产品的质量，因此须分析影响工序质量的各种因素，采取切实有效的控制措施，从而达到保证产品质量的目的。影响工序质量的因素，概括起来有人员、机器设备、原材料、工艺方法和环境等五种因素，各种因素对不同工序质量影响的程度有很大差别，应根据具体情况分析。在焊接结构的生产过程中，焊接工作是一道重要工序，影响焊接质量的因素也不外乎上述五个方面。（1）、操作人员因素各种不同的焊接方法对操作者的依赖程度不同。手工操作在手工电弧焊接中占支配地位，操作者的工作技能和谨慎态度对焊接质量至关重要。即使是埋弧自动焊，焊接工艺参数的调整和施焊时也离不开人的操作；包括各种半自动焊，电弧沿焊接接头的移动也是靠人掌握。若操作者质量意识差，操作时粗心大意，不遵守焊接工艺规程，操作技能低或技术不熟练等都会影响质量。对人员因素的控制措施如下：①、加强“质量第一、用户第一、下道工序是用户”的质量意识教育，提高责任心和一丝不苟的工作作风，并建立质量责任制。②、定期进行岗位培训，从理论上认识执行工艺规程的重要性，从实践上提高操作技能。③、加强焊接工序的自检、互检与专职检查。④、执行焊工考试制度，坚持持证上岗，建立焊工技术档案。（2）、机器设备因素各种焊接设备的性能及其稳定性与可靠性直接影响焊接质量。设备结构越复杂，机械化、自动化程度越高，焊接质量对它的依赖性也就越高，要求这类设备具有更好的性能及稳定性。从保证焊接工序质量出发，对机器设备应做好以下几点：①、定期的维护、保养和检修。②、定期校验焊接设备上的电流表、电压表、气体流量计等仪表。③、建立设备状况的技术档案。④、建立设备使用人员责任制。（3）、原材料因素焊接生产所使用的原材料包括母材、焊接材料(焊条、焊丝、焊剂、保护气体)等，这些材料的自身质量是保证焊接产品质量的基础和前提。从全面质量管理的观点出发，为了保证焊接质量，在生产过程的起始阶段，即投料之前就要把好材料关。对原材料的控制，主要有以下措施：①、加强原材料的进厂验收和检验。②、建立严格的材料管理制度。③、实行材料标记移植制度，以达到材料的可追溯性。④、选择信誉比较高、产品质量比较好的供应厂和协作厂进行订货和加工。（4）、工艺方法因素焊接质量对工艺方法的依赖性较强，在影响工序质量的诸因素中占有比较重要的地位。工艺方法对焊接质量的影响主要来自两个方面：一方面是工艺制订的合理性；另一方面是执行工艺的严格性。首先要对某一产品或某种材料的焊接工艺进行工艺评定，然后根据评定合格的“工艺评定报告”和图样技术要求制订焊接工艺规程，编制焊接工艺说明书或焊接工艺卡。这些以书面形式表达的各种工艺参数是指导施焊时的依据，是保证焊接质量的基础。不合理的焊接工艺固然不能保证焊出合格的焊缝，但即使有了正确合理的工艺规程，若不严格贯彻执行，同样也不能焊接出合格的焊缝。两者相辅相成，相互依赖，不能忽视或偏废任何一个方面。对工艺方法因素的控制措施有：9①、按有关规定进行焊接工艺评定。②、选择有经验的焊接技术人员编制所需的工艺文件。③、加强施焊过程中的现场管理与检查④、按要求制作焊接产品试板与焊接工艺纪律检查试板，以检验工艺方法的正确性与合理性。（5）、环境因素在特定环境下，焊接质量对环境的依赖性也是较大的。焊接操作常常在室外露天进行，必然受到外界自然条件(如温度、湿度、风力及雨雪天气)的影响，在其它因素一定的情况下，也有可能单纯因环境因素造成焊接质量问题。环境因素的控制措施比较简单，当环境条件不符合规定要求时，如风力较大或雨雪天气可暂时停止焊接工作，或采取防风、防雨雪措施后再进行焊接，在低气温下焊接时，可对工件适当预热等等。上述影响焊接质量的五个方面因素是从大的方面来划分的。实际上，每一个大因素又包括若干小因素，每一个小因素还可以分解成几个更小的因素。一般来说，用于实际生产的焊接工艺都是焊前经过评定合格的，如果采用评定合格的工艺施焊，仍然出现焊接质量不合格的情况，就可以从影响工序质量的五因素中去分析、查找，并注意予以改进和排除。2、影响焊接质量的技术因素其中影响焊接质量的技术因素主要有焊接材料(母材金属和填充金属)、焊接方法和工艺、应力、接头的几何形状、环境及焊后热处理等。这些因素相互影响、相互联系、相互制约，无论哪一因素选用或操作不当，都会影响焊接质量。（1）、焊接材料母材金属的化学成分、力学性能、均匀性、表面状况和厚度都会对焊缝金属的热裂、母材金属和焊缝金属的冷裂、脆性断裂、老化和层状撕裂倾向产生影响。母材金属的碳当量和强度级别越高、焊接接头的抗裂性越低，断裂韧性也越差。尤其是焊接高强度钢时，开裂问题更为突出。硬度越高也越不利于焊接质量控制，不同的金相组织具有不同的硬度，焊接热影响区的最高硬度可作为评定焊接接头抗裂性的一项指标。（2）、焊接方法和工艺焊接方法的选择应在保证焊接产品质量的前提下，具有较高的生产率和较低的生产成本。选择焊接方法应充分考虑产品的结构类型、母材金属的性能、接头形状和生产条件等因素。施焊过程中也应通过控制焊接工艺保证焊接质量，包括焊前准备、焊接顺序、焊接线能量以及层间温度的控制等。（3）、接头的几何形状焊接接头几何形状应尽可能不干扰应力分布，避免截面发生突变。对非等厚截面的对接焊缝，接头设计时应使两条中心线在同一条直线上，然后将较厚部分加工到与较薄部分厚度相同。制造过程中也应注意组装精度，尽量避免在有应力叠加或应力集中的区域内布置焊缝。为了便于焊接和使用中的探伤及维修，所有焊缝都应有合适的焊接可操作性。(4)、焊后热处理焊后热处理主要作用是防止焊缝金属或热影响区冷裂纹的形成。焊后热处理主要用于预热不足、防止冷裂纹形成的场合。例如，在高拘束度接头和焊接性较差的材料焊接中，必须采用焊后热处理工艺减少淬硬性，才能可靠有效的防止冷裂纹。对某些低合金钢特殊结构，可采用后热来降低预热温度。焊后消氢处理是以消除扩散氢为目的的常用焊后热处理，但消氢处理要求温度较高，消耗能量多，实际生产中只有对氢致裂纹倾向较为严重的厚壁焊缝才进行消氢处理。此外，焊后机械处理(例如锤击、喷丸)也可以通过改变和改善残余应力的分布来减少由焊接引起的应力集中。107.1.4焊接生产质量的保证现代化焊接生产要求全面焊接质量管理，即要求产品从设计、制造、一直到出厂后的销售服务等所有环节都实行质量保证和质量控制。焊接接头质量控制包括完善企业技术装备、提高操作人员的素质及生产过程的严格管理，目的是获得无缺陷的焊接结构，满足焊接产品在实际工程中的使用要求。为了保证产品的焊接质量，国家技术监督局颁布了GB/T12467、GB/T12468和GB/T12469等焊接质量保证国家标准。这是一套结构严谨、定义明确、规定具体而又实用的专业性标准，其中规定了钢制焊接产品