VW01106-1保护气焊接

1 大众集团 保 护 气 焊 接 钢板连接 结构、规格，质量保证 VW 011 06-1 集团 关键字：焊接、保护气焊接、钢材、MIG-焊接（金属极-惰性气体焊接）、MAG-焊接（金属极-活性气体焊接）、WIG-焊 接（钨极惰性气体焊接）、钢板、钢板连接、板材 应用警告按语 出于预期的标准有可能与此草案版本有所冲突的原因，一般而言不遵照标准草案进行。假如因例外情况仍需应用草案， 则必须在应用方之间商定。 内容 页码 1 应用范围 2 2 缩写和定义 3 2.1 缩写 3 2.2 定义 3 3 工艺描述 4 3.1 保护气体焊接的工艺描述 4 4 一般性要求 5 4.1 母材 5 4.2 设计结构 7 4.3 计算的焊缝尺寸 9 5 焊缝的要求和质量保证 10 5.1 焊缝质量 10 5.2 焊透深度 10 5.3 焊缝形状 11 5.4 特殊焊缝类型 15 5.5 缺陷的评价 18 6 图纸说明 18 7 相关材料 18 更改 与 1997-01 版本的 VW 011 06-1 相比，做了如下更改： 标准重新分类；补充了特殊焊缝类型。 以往版本 1997-01 前言 以下原则条款系由部分机械化或全机械化设备和以所做试验所得出的经验以及被认可的技术规则—比如 DIN 标准，DVS- 说明书—为基础。 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 2 1 应用范围 本标准适用于主要在动态场合中所应用的钢板电弧焊连接的结构设计、规格和质量保证。 按照 DIN EN ISO 4063, 该标准包括如下工艺方法： 标号 工艺方法 缩写 131 金属熔化极-惰性气体保护电弧焊 MIG 135 金属熔化极-活性气体保护电弧焊 MAG 141 钨极-惰性气体保护电弧焊 WIG 用于： 对接焊缝和角焊缝、搭接焊缝、孔焊和特殊焊缝类型 应用场合： 光面未上漆和已上漆以及高级合金钢材和不锈钢的钢板，示例参见章节 3.1； 采用标准： 按照 DIN EN 25 817 中评价分类 B 的试验说明，亦参见 DVS-规则 0705。 所有未划在在此应用范围的熔化焊接，需要专业主管部门的解释。那些与构件有关的特殊措施，例如对特定的不均衡性 的评价分类的变更，允许采取此种途径并且必须在图纸中加以标明。 需要加以文本记录的焊缝要依据其相应的类型或构件组相关的试验说明（PV）来进行评价。 对于在型面和结构上与描述有所出入的焊缝要在图纸中加以标明，通过试验来加以保证并且在试验标准(PV)中做出描述。 对保护气体焊接的其他要求还包括： VW 011 06-2 钢板连接的精加工 VW 011 06-3 铝-焊接 VW 011 42 对铝-焊接的精加工 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 3 2 缩写和定义 2.1 缩写 a 计算的焊缝深度 f1,2 板材 1 和 2 的焊透深度 fL 孔口直径处焊透深度 fSt 端面处焊透深度 h 槽口尺寸 i 焊缝长度 s1,2 板材 1 和 2 间的焊缝深度 sN 最小焊缝总深度 t1 板材 1 的板材厚度 t2 板材 2 的板材厚度 WEZ 热影响区域 ∑t 板材厚度之和 2.2 定义 2.2.1 焊接 通过熔焊所形成的连接。它由焊缝、熔合线、热影响区域和无影响母材组成。 图 1——熔融焊接 备注：焊缝和熔合线可能二者合一。 2.2.1.1 焊缝 单个工件或工件间焊接接头的并合区域。焊缝由母材和/或焊剂组成。 2.2.1.2 熔合线 在焊接时熔融材料和非熔融材料的分界线。 2.2.1.3 焊缝金属 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 4 焊接后硬化的材料，其由母材或者焊剂和母材所组成。焊缝金属中的元素也可能来自于焊条药皮和/或者辅料(ISO 857-1)。 2.2.1.4 热影响区域 稳定母材上在焊接中因受输入的能量而发生热学的组织变化的区域。 2.2.1.5 无影响母材 母材上在焊接中未因受输入的能量而发生热学的组织变化的区域。 2.2.2 同类材料 在化学成分和焊接特性上(DIN 8528-1)无明显区别的材料。 2.2.3 异种材料 在化学成分和焊接特性上(DIN 8528-1)有明显区别的材料。 3 工艺描述 3.1 保护气体焊接的工艺描述 保护气体焊接在分类上属于熔焊方法。电弧为其热源，该电弧在电焊条和工件之间燃烧。此外电弧和熔池上覆盖一层保 护气体层来隔绝大气。根据电焊条种类将焊接方法做如下划分： 3.1.1 钨丝熔化极保护气焊接(WIG) 此种方法中电弧在不熔化的钨丝电焊条和工件之间燃烧。保护气可采用氩气和氦气。允许有侧面加入添加剂（与气体熔 焊相同）。 3.1.2 金属极保护气体焊接(MIG/MAG) 此种方法中电弧在端部熔化的电焊条（添加剂）和工件之间燃烧。焊接电流通过焊嘴手柄中的滑动触点传输到电焊条。 在采用惰性气体（不易起反应的气体，比如氩气、氦气或者二者的混合气体一类的稀有气体）作为保护气体的情况下称 作金属极惰性气体焊接（MIG）。 在采用氧化性气体（比如二氧化碳或者含有二氧化碳和含碳成分的混合气体）的情况下称作金属极氧化性气体焊接 （MAG）。该方法在非合金钢和低合金钢的焊接中应用。 如下定义适用于本标准的应用： Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 5 4 一般性要求 在进行钢板电弧焊接的时候应当在充分安全性和最优性价比情况下尽可能大地在设计意图上实现其的结构强度。此外每 处焊接都必须‘合乎焊接规则’，换言之，无论是焊接设备的尺寸还是按照 DVS 0929 焊缝的通过性都必须在开发设计时 就加以考虑。 当所使用的母材（章节 4.1）的构件在受到规定的工作应力情况下凭借其结构设计（章节 4.2）而保持性能正常时（图 2）， 该钢板连接的‘焊接安全性’便成立。 图 2—按照 DIN 8528-1 的可焊性图示 4.1 母材 下方列尚未完成。 具有良好的可焊性的为： a) 冷成型用软钢所制冷轧平面制品： DIN 1623-1(02.83)1)) DIN EN 10130 母材编号 St 12 DC01 1.0330 USt 13 -- 1.0333 RSt 13 DC03 1.0347 St14 DC04 1.0338 b) St2 到 St14 范围内表面质量按照 DIN EN 10139 达到 BK, RP, RPG 的冷轧带钢。 c) 含碳量≤0.20%的热轧带钢，比如按照 TL 1111 1）DIN 1623-1 于 91.10 由 DIN EN 10130 取代。 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 6 此外可焊接材料还包括 d) 非合金结构钢 DIN 1700(01.80)2)) DIN EN 10025 母材编号 St 37-2 -- 1.0037 St 37-2 R St37-2 S235 JR 1.0114 St 37-3 S235 JO 1.0116 有条件的可焊性： S235 J2G3 St 52-3 U S355 JO 1.0553 St 52-3 S355 J2G3 1.0570 e) 微合金钢材制冷成型用高屈服点冷轧带钢和板材（1987.03 版的 SEW093）。 f) 均质显微合金冷轧带钢（按 VW 500 17）为 ZStE260 至 ZStE240 材料区域内传统微合金冷轧带钢的进一步发展。备 注：在 VW 500 17 中对均质显微合金冷轧带钢定义了材料要求，其中把机械特性列在首位。 g) 显微合金钢材制冷成型用高屈服点冷轧平面制品： DIN EN 10268 母材编号 H240LA 1.0480 H280LA 1.0489 H320LA 1.0548 H360LA 1.0550 H400LA 1.0556 h) 高屈服点冷成型用钢材制热轧平面制品： DIN EN 10149-2 母材编号 S315MC 1.0972 S355MC 1.0976 S420MC 1.0980 S460MC 1.0982 S500MC 1.0984 S550MC 1.0986 S600MC 1.8969 S650MC 1.8976 S700MC 1.8974 i) 磷合金钢材制冷成型用高屈服点冷轧带钢和板材 SEW 049 母材编号 ZstE220P 1.0397 ZstE260P 1.0417 ZstE330P 1.0448 j) 不锈钢制带钢和板材（DIN EN 10088-2） 例如奥氏体钢材 X5CrNi18-10 1.4301 或者铁氧体钢材 X2CrTi12 1.4512 2)DIN 17100 于 94.03 被 DIN EN 10025 取代。按照已取消的标准的钢材命名在具有最新版本标准说明情况下仍然允许标注于括号中。 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 7 4.2 设计结构 符合钢板电弧焊接加工标准的结构是以如下说明以及 DVS0929 说明中的设计说明为基础的。 4.2.1 接头方式 焊接接头即为各个零件中通过焊接而接合的那部分区域。对应的接头方式则通过零件之间相互结构关系（拉延、加固、 分支）来确定（表 1）。 表 1——接头方式（DIN EN 12345） 序号 接头方式 零件位置 描述 1. 对接接头 各零件处在同一平面并且相互以钝边接合 2. 平行接头 零件平行接合，例如用于复合焊接 3. 搭接接头 零件相互平行并且互相搭接 4. T 形接头 零件以直角（T 形）相接 5. 双 T 形接头 二个零件在同一平面中并且相对第三个零件而 言，前者相互以直角（双 T 形）相接合 6. 斜接接头 某一零件倾斜地域另一零件相接合 7. 角接接头 二个零件在端部以大于 30°的交角相接合(角) 8. 端接接头 二个零件在端部以 0--30°的交角相接合 9. 多层接头 三个或更多零件以任意角度相接合 10. 交叉接头 二个零件比如线材相互交叉接合 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 8 4.2.2 焊缝种类 焊缝种类的划分通过: ——焊接接头种类 ——预处理范围和种类，比如缝隙优化（参见 DIN EN 25817） ——母材 ——焊接方法 4.2.2.1 角焊缝 零件分处不同的平面，互成角形坡口并通过焊接连成一体。具体分成： ——角焊缝（图 3 和图 5）双角焊缝（图 4） ——有无坡口预处理 图 3——T 形接头的角形焊缝 图 4——T 形接头的双角形焊缝 图 5——无坡口预处理的 4.2.2.2 I 形对接接头 零件处于同一平面，形成一个接头并通过焊接连成一体。 图 6——I 形焊缝 图 7——凸缘焊缝 4.2.2.3 搭接焊缝 那些既不属于对接焊缝，又不属于角接焊缝的或者二者组合的焊缝称作搭接焊缝（有误！不能找出引用来源）。 图 8——搭接焊缝 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 9 4.2.2.4 顶焊道 参见图 9 图 9——顶焊道 4.2.2.5——孔焊道 参见图 10 图 10-孔焊道 4.3 计算的焊缝尺寸 4.3.1 焊缝深度 为能够算出焊接的作用力，则需要计算的焊缝深度 a。 比如在角形焊缝结构中就使用此结构设计参数： a≤0.7tmin 在加工中实际测量的焊缝深度总是大于或等于计算的焊缝深度。 该焊缝深度以 s 来标示。 对于具有深度烧穿的角形焊缝，焊缝深度 s1,2 用作判别标准。 如果焊缝深度 s 或者 s1,2 没有立即算出的情况下，作为等效标准可以采用通用的最小焊缝深度 sN 图 11 角形焊缝 图 12 具有深度烧穿的角形焊缝 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 10 4.3.2 焊缝长度 计算的焊缝长度 I 是由设计人员所规定的焊接结构的缝隙长度。欲计算缝隙长度不仅要将起始部分算入、还要将终止区 域(坑洼)包括在内。 为优化动态承载能力，焊缝长度可以超出构件本身长度（图 13）。 I1=计算的焊缝长度例如构件长度 I12=焊缝长度 图 13——焊缝长度放大 通过针对构件的强度研究得出足够强度的证明。 5 焊缝的要求和质量保证 通常而言，需要考虑按照 DIN EN 729-9 的焊接工艺的质量要求和按照 DIN EN 729-2 的全面质量要求。 焊缝的规格要通过焊缝长度、焊缝深度和焊缝质量说明清晰明了地加以描述。 该要求为图纸说明的组成部分（参见章节 6）。 如果图纸中未给出任何规定，则适用章节 5.1——5.5 部分。 5.1 焊缝质量 如果没有构件方面的试验标准(PV)，则适用 DIN EN 259817，评判分类 B，高，也适用于厚度低于 3mm 的板材。 5.2 焊透深度 当分开的板材之间结晶化连接可测得的焊透深度 f≥0.2，将视充分焊接。 对于特定的焊缝类型—比如处于搭接或凸缘连接上的角形焊缝——在完全包覆端面情况下不一定要求得焊透深度 f。 允许焊透深度 f<0.2 的情况下必须在图中予以标明或者在构件专用的试验标准中予以确定。需要有关动态强度试验和显 微方面的分析。 备注：由于”焊接窗”较小，试验周期（比如关于显微照相机）要以较小的时间间隔和较小的批量进行。其过程要与所有 相关部门（设计、质保，生产）共同确定。 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 11 5.3 焊缝形状 5.3.1 对接焊 I 形焊缝 图 14——对接焊 I 形焊缝 焊缝深度 s≥tmin 参见图 14 焊透度 fST=100% 凸缘焊缝规格： 图 15——凸缘焊缝 最小共同焊缝深度 sN≥tmin 参见图 15 备注：端面要完全堆焊 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 12 5.3.2 顶焊道 图 16——顶焊 SN≥tmin 参见图 16. SN≥tmin 备注：fSt 要完全堆焊 f2≥0.2mm 5.3.3 搭接焊接的角形焊缝 图 17——搭接焊缝 S1,2= 焊缝深度 S1,2≥0.7 tmin SN= 最小共同焊缝深度 SN≥S1,2 和 SN≥0.7 tmin a= 计算焊缝深度 a≤0.7 tmin （推荐结构） f2= 构件 t2上的侧面熔深 f2≥0.2mm 参见图 17 备注：如果焊缝深度 S1,2 没有立刻算出，可选择最小共同焊缝深度 SN作为备用判断标准。 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 13 5.3.4 深焊透深度的角形焊缝 理论焊缝底部点 S1,2= 焊缝深度（深焊透深度） S1,2≥0.7 tmin SN= 最小共同焊缝深度 SN≥S1,2 和 SN≥0.7 tmin a= 计算焊缝深度 a≤0.7 tmin （推荐结构） f1.2= 构件 t1,2 上的侧面熔深 f1,2≥0.2mm 参见图 18 图 18——深焊透深度的角形焊缝 备注：如果焊缝深度 S1,2 在显微下没有立刻算出，可选择最小共同焊缝深度 SN 作为备用判断标准。 5.3.5 斜接角形焊缝 图 19——斜接角形焊缝 图 20——显微照片 焊缝深度 SN≥tmin 焊透深度 f2≥0.2mm 参见图 19 备注：端面要完全堆焊 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 14 5.3.6 多层焊接 图 21——三层焊接 焊透深度 f1,2,30.2mm t1,2 的端面应当≥插入深度 I条件下熔接。 t3 的端面应当完全熔接，参见图 21。 5.3.7 孔焊缝 孔焊缝参见图 22。表格 2 中的各项值为板材厚度与孔直径之比的近似值。 表格 2——焊孔直径和板材厚度 采用的板材厚度 t (mm) 孔直径 Ø 或 L (mm) 狭长凸缘情况下 可选长孔 (mm) 达 1,0 ≥6 - >1.00-1.25 ≥7 - >1.25-1.50 ≥8 6x10 >1.50-2.00 ≥9 6x12 >2.00-3.00 ≥10 8x12 >3.00-3.50 ≥14 - 备注：在板材之间分开的时候烧穿长度 fL必须与孔直径或长度 L 相适配。 图 22——孔焊 t1,2 的端面应当完全熔接，f2≥0.2mm Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 15 5.4 特殊焊缝类型 此处未做举列的特殊焊缝类型，要采用适当的判别标准来判定。 5.4.1 多层搭接处的角形焊缝 图 23——3 层板材搭接焊缝 对于多层板材接合的情况，欲计算焊缝深度, 则要考虑对应接合面的最小共同焊缝深度 SN。 在这种情况下， SN≥0.7∑t 接合面上部或者 SN≥0.7∑t 接合面下部。 焊透深度 f3≥0.2mm t1,2端面应当完全熔接。 对于图 23： 焊缝深度： SN1≥0.7t(1) 并且 t1<( t2+ t3) SN2≥0.7t(3) 并且 t3<( t1+ t2) 适用。 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 16 5.4.2 多层端面焊缝 *1）如果发现在于多层板材结构中其中某一板材结构被视为单独板材的话， 那么在计算焊缝深度 SN该板材不计入整体计算中。 图 24——多层端面焊缝 对于多层板材接合，在多层搭接接口模拟中求得共同焊缝深度 S 要考虑到对应接合面的最小共同焊缝深度 SN。 在这种情况下， 在对应的接合面（图 24 中所示：F1, F2 和 F3）中焊缝深度 SN≥∑接合面右侧的板材厚度或者接合面左侧板材厚度。 对于图 24中作为示例： SN1≥t(1) t1<( t2+ t3+t4) SN2≥0.7t(3+4) t3+t4<( t1+ t2) SN3≥∑t(4) t4<( t1+ t2+t3) 各个端面 fSt 必须完全熔接。 5.4.3 在有圆形截面的构件处的角形焊缝 图 25——角形焊缝 图 26——大焊透深度的角形焊缝 对于图 25，近似地求得焊缝深度 s：在几何上形状不同的工件选定在两个工件之间所成角平分线的最短距离作为尺寸 s。 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 17 对于带有圆形截面的构件处的角形焊缝建议按照如图 26 所示求得最小共同焊缝深度 s。 在管道的情况下不允许出现咬边（管道受损） 5.4.4 弯边接头的 I 形焊缝 图 27——已造型的工件的角形焊缝 焊缝深度 SN ≥tmin 参见图 27 焊透深度 f1,2≥0.2mm Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 18 5.5 缺陷的评价 5.5.1 焊接飞溅 焊接飞溅必须尽一切可能加以避免。 不允许存在会影响功能的紧密附着的焊珠和焊接残留物。 要求无焊接飞溅物的区域要在图纸中标定或者在 PV 中详细说明。 5.5.2 普通缺陷 如果图纸中未作另外说明，如裂纹、缩孔、未熔合、间隙尺寸的缺陷的评价按照 DIN EN 258717 进行。 6 图纸说明 图纸说明（示例参见图 28），在截面 1 中规定的焊接方法的尺寸和符号均按照 DIN EN 22553 标定。 图例： s8=实际焊缝深度（大焊透深度）8mm a6=理论焊缝深度（非大焊透深度）6mm n=焊缝数目 I=最小焊缝长度（+5mm, 如无其它规定） e=焊缝间距 v=预加尺寸 解释： 金属保护气体焊接的焊缝（参数 131 按照 DIN EN ISO 4063）；评价按照 VW 011 06-1；垂直位置 h 按照 DIN EN ISO 6974。 图 28——带有预加尺寸的非连续角形焊缝的应用示例；符号图示 7 相关材料 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 19 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 20 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 21 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 22 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 23 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 24 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 25 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 26 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 27 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 28 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 29 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 30 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 31 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw 32 Ze on P DF D riv er T ria l ww w. ze on .co m. tw