《焊接材料质量评价方法》编制说明.docx

附件 5 认证认可 行业标准草案编制说明 （参考格式） 1、基本信息 1.1 标准草案名称 中文 焊接材料质量评价方法 英文 Welding consumables quality uation s 1.2 与国际标准和国外先进标准一致 性 程度情况 □ 等同 采用 □ 修改 采用 □ 非等效 采用 ■ 未采用 标准 编 号 英文名称 中文名称 1.3 任务来源 批准立项的文件名称和文件号 2017 年第二批认证认可行业标准制定计划项目（国认科〔 2017〕 136 号） 计划编号 2017RB089 1.4 制（修）订 ■ 制定 □修订 （被修订标准名称及编号 ） 1.5 起止时间 2017 年 12 月 --- 2019 年 12 月 1.6 标准起草单位 哈尔滨焊接研究院有限公司、中国合格评定国家认可中心（ CNAS）、江苏联捷焊业科技有限公司、 北京工业大学、 航天材料及工艺研究所、天津市金桥焊材集团有限公司、天津大学、深圳亿铖达工业有限公司等 1.7 起草组成员 储继君、焦琳 、宋永伦 、 焦好军 、 刘平礼 、 肖辉英 、 张智 、 杨海峰 、 杨咏梅 、陈默、齐万利 等 1.8 标准体系表内编号 RB/T XXXX-20XX 1.9 调整情况 承担单位名称变更。 2017 年第二批认证认可行业标准制定计划项目（国认科〔 2017〕136 号）中，计划编号 2017RB089 承担单位为机械科学研究院哈尔滨焊接研究所。按照国资委央企公司制改制的工作要求， 2017 年 11 月 3 日承担单位名称由“机械科学研究院哈尔滨焊接研究所”变更为“哈尔滨焊接研究院有限公司”。 2、背景情况 2.1 目的、意义 （工作开展背景及要求） 焊接是应用最广的材料连接技术之一，广泛应用在航天航空、船舶及海洋工程、核电军工、轨道交通、压力容器、工程机械等各工业领域，与国民经济发展密切相关。焊接材料作为量大面广的基础类连接材料，包含焊条、实心焊丝、药芯焊丝、埋弧焊材、钎焊材料等各类产品，其作为熔化形成接头的组成部分，对连接质量至关重要。我国是世界上焊接材料第一生产和消耗大国，年总产量 400 万吨左右，已超过世界总量的 50，但我国焊接材料长期以来一直存在常规产品批次稳定性不好、适用于自动化高效焊接材料比例较低、高性能自主化配套能力不够、绿色焊接材料研发 及制备重视程度不高等问题。 中国制造 2025规划中明确指出三大关键基础材料的重要性，即①先进制造业中应用量大面广但仍存在问题的材料；②影响经济安全和国防安全必须自主研发的材料；③引领先进制造业未来发展的前沿新材料等。焊接材料无论其应用面，还是其重要性都与先进制造业和国防安全密切相关。随着国家“一带一路”战略的实施，其沿线国家和地区无论是基础设施建设，还是装备制造业的投资与合作都离不开焊接技术的支持，国家生态文明建设对绿色焊接材料及制备技术也提出了更高要求。 我国焊接材料行业目前整体上处于产品结构调整和 产业升级初见成效，绿色发展理念广受关注的关键发展时期。通过对近年来国内外相关标准与文献及其发展的系统分析和评价，现有焊接材料国家标准及试验检验方法标准虽已按相应国际标准及国外先进标准建立了较为完整的标准体系，但尚需对焊接材料的制备稳定性、工艺适应性、产品一致性、绿色环保性等建立一个系统的焊接材料质量评价方法，以适应机器人、自动化焊接要求，满足新钢种、新工艺、新技术的高端优质、高效、绿色需求。因此，无论是国家高端装备制造业支撑，还是行业发展需求，都迫切需要通过制定一套完整、系统的质量评价方法，开展科学、准确的 评价，不断推动焊接材料行业的产品质量提升和技术进步，提升国产化配套能力。 2.2 与国内外相关标准、文献的关系 本项目主要是为高端装备制造业所需的高效、绿色、高端焊接材料产品提供系统、统一的评价。本项目以现行国家标准和相关试验方法标准为基础，结合我国相关的安全、健康、环境、能源、管理等标准和法规、文件要求，参照相关国际标准、国外先进标准、团体标准、企业标准、技术文献、产品手册（不涉及专利）等作为本项目的技术依据与支撑。在本项目的实施中，将在现有标准技术要求基础上，开展特性技术指标、工艺指标、绿色指标和 管理指标评价，同时针对国家高端装备制造业的实际需求，提出质量评价技术的新思路，形成新的评价技术内容和指标。项目力求科学性、前瞻性、准确性和可操作性，以满足不断增长的高端优质、绿色、高效等焊接材料的质量检验和评定需求，填补焊接材料标准体系中评价标准领域的空白。 3 编制过程 3.1 分工情况 本标准由承担单位哈尔滨焊接研究院有限公司负责编制进度并提出主体标准草案，组织标准各工作程序的实施。其中 标准制定与指导，标准征求意见、送审及报批等各工作环节的指导由 中国合格评定国家认可中心（ CNAS）负责；附录 A 绞股焊丝的产品质量评价方法由江苏联捷焊业科技有限公司和北京工业大学负责；附录 B 铝合金实心焊丝的产品质量评价方法由航天材料及工艺研究所负责；附录 C 无镀铜焊丝的产品质量评价方法由天津市金桥焊材集团有限公司负责；附录 D 无铅钎料的产品质量评价方法由深圳亿铖达工业有限公司负责；附录 E 绿色不锈钢药芯焊丝的产品质量评价方法由天津大学负责。 3.2 起草阶段 2018 年 3 月 23 日，按照焊接材料质量评价方法任务书工作要求，在北京召开了标准起草组成立及第一次工作会议。成立 了焊接材料质量评价方法标准起草组，介绍了任务书要求，确定了起草组人员的任务、分工，布置了阶段性的工作安排以及其他相关事宜。 2018 年 4 月～ 6 月，标准起草组收集资料，进行广泛调研和征求意见，形成了标准框架和基础内容。 2018 年 7 月～ 12 月，各工作组形成了通用评价标准正文以及绞股焊丝、铝合金实心焊丝、无镀铜焊丝、无铅钎料及绿色不锈钢药芯焊丝等相关部分的标准内容，并对标准内容进行了整理和编辑。 2019 年 1月 14 日，焊接材料质量评价方法认证认可行业标准工作组在哈尔滨焊接研究院有限公司召开了第二次工作 会议。建议各工作组参照焊接材料质量评价方法的编写框架建议不断完善标准中的特殊技术指标包括杂质限制及特殊成分要求、使用性能要求（焊接工艺性能要求），同时明确相应的检验方法；对形成标准征求意见稿（草案）提出明确要求。 3.3 征求意见阶段 2019 年 3 月向焊接材料行业、应用单位、行业知名专家及科研院所等相关单位征集意见（ 20 多家企业和专家）。 截至 2019 年 5 月，共计收到 13 家单位和专家提出的 96 条意见。各工作组根据意见，经多次修改和完善负责部分内容，项目承担单位对标准内容进行了整理及编辑，形成了标准征求意见稿。 3.4 标准审定阶段 2019 年 5月 24 日，焊接材料质量评价方法认证认可行业标准在北京召开了 第二次 标准起草组工作会议，针对 标准征求意见稿进行了研讨 。会议讨论并确定了本标准项目的主要内容及构成 1.标准正文内容涵盖了范围、规范性引用文件、术语和定义、 产品技术指标及试验方法、产品管理指标、质量评价等内容； 2.标准附录提出了对绞股焊丝、铝合金实心焊丝、无镀铜焊丝、无铅钎料及绿色不锈钢药芯焊丝等高端装备制造业所需的焊接材料产品的全面质量评价，针对各产品提出了一些特殊性能的指标要求和试验方法，如焊接过程稳定性、送丝性能、焊丝表面油污率、液态氢含量、表面粗糙度、导电嘴磨损率、抗锈性能、粘附力、焊缝气孔敏感性等，初步一套完整、系统的质量评价方法，对这几类高端、优质、高效、绿色的材料提供科学、准确的评价方法，达到推动焊材行业产品质量提升和技术进步的建标目的。 会议要 求 2019年 6月 8月修改完善并形成正式标准征求意见稿上报国家认监委。 4 主要技术内容的确定 本项目以现行国家标准和相关试验方法标准为基础，结合我国相关的安全、健康、环境、能源、管理等标准和法规、文件要求，参照相关国际标准、国外先进标准、团体标准、企业标准、技术文献、产品手册（不涉及专利）等作为本项目的技术依据与支撑。 本标准规定了焊接材料质量的评价原则，提出了评价产品的基本技术指标和特殊的使用性能、焊接工艺性能及制造性能等质量要求，提出了评价产品制备中的资源、过程、环境、绿色属性等管理要求。并针对高端装备制造业需求的高端、优质、高效、绿色焊接材料，提出了 绞股 焊丝、铝合金实心焊丝、无镀铜焊丝、无铅钎料及绿色不锈钢药芯焊丝等产品的具体评价项目和评价原则的质量评价方法。 主要内容包括 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 产品技术指标及试验方法 5 产品管理指标 6 质量评价 7 典型产品评价方法 附录 A（规范性附录）绞股焊丝的产品质量评价方法 附录 B（规范性附录）铝合金实心焊丝的产品质量评价方法 附录 C（规范性附录）无镀铜焊丝的产品质量评价方法 附录 D（规范性附录）无铅钎料的产品质量评价方法 附录 E（规范性附录）绿色不锈钢药芯焊丝的产品质量评价方法 5 验证情况（适用于方法类标准） 5.1 验证单位情况 验证单位 验证人员 验证时间 国家焊接材料质量监督检验中心 A.4.3、 C.2.4 杨子佳 李苏珊 2019 年 07 月 08 日 哈尔滨焊接研究院有限公司 C.1.11 齐万利 闫承军 2019 年 06 月 26 日 天津市金桥焊材集团有限公司 C.2.6 肖辉英 杨咏梅 2019 年 07 月 16 日 年 月 日 5.2 验证过程 1、按附录 A.4.3 进行送丝性能评价验证，依照图示测量系统，选用 6 家企业的常用品牌焊丝的样品进行测定； 2、按附录 C.1.11 进行无镀铜焊丝的焊接过程稳定性评价验证，还进行了一例焊条的焊接稳定性验证。 3、按附录 C.2.4 进行导电嘴磨损率评价方法验证 . 4、按附录 C.2.6 进行抗锈性能评价方法验证。 5.3 验证数据分析 1、送丝性能评价验证，变换不同送丝阻力，测试样品不同状态下的送丝性能 ER50-6 焊丝 Ф 1.2mm送丝稳定性测试结果 序号 生产厂家 实测直径（ mm） 测量条件（阻尼盘缠绕圈数） 焊丝重量（ kg） 分数值 A1 天津金桥 1.20 2 20（满盘） 52.67 A2 天津金桥 1.18 2 10（半盘） 57.12 B3 锦州林肯 1.20 2 20（满盘） 77.65 B4 锦州林肯 1.18 2 10（半盘） 124.47 C5 株洲湘江 1.18 2 20 1377.33 D6 武汉铁锚 1.18 2 20 696.09 C7 株洲湘江 1.17 1 20 122.15 D8 武汉铁锚 1.18 1 20 103.90 9 自贡大西洋 1.18 1 20 183.92 10 天津大桥 1.18 1 20 96.50 A 组和 B 组焊丝的送丝阻力都比较平稳，未出现大的波动；半盘（ 2、 4 号）焊丝与满盘（ 1、 3 号）相比，松弛直径变小、翘距变大，都会引起焊接时送丝不畅，从而导致焊接断弧，甚至焊接偏离坡口，影响焊接质量。测量结果符合这一规律。 a） B3 号焊丝送丝阻力示意图 b） B4 号焊丝送丝阻力示意图 在阻尼盘缠绕二圈（ 5、 6 号）增大送丝阻力则送丝十分不平稳，电流波动较大。焊丝在 0～ 50s 送丝阻力不断变大，达到 120N 左右时开始在一定范围内波动，焊接电流一直波动较大。最终由于飞溅过大，堵住导电嘴，无法继续送丝（ C5 号）。缠绕一圈（ 7、 8 号）减小送丝阻力后，能够平稳送丝，偶尔有些小波动，不影响正常送丝。 c） C5 号焊丝送丝阻力示意图 d） C7 号焊丝送丝阻力示意图 7-10 号相比， 9 号焊丝送丝阻力较大，焊丝本身质量较硬，不利于送丝，镀铜层不够均匀，送丝阻力波动也较大，最终其分数值最大，送丝稳定性最差。 10 号焊丝送丝阻力小，整个过程波动小，相比其他三种焊丝，送丝稳定性最好。 5.3 验证数据分析 2、按附录 C.1.11 进行无镀铜焊丝的焊接过程稳定性评价验证，还进行了一例焊条的焊接稳定性验证。 选取两种无镀铜焊丝， 210A 焊接时的电弧电压和焊接电流的概率密度分布叠加图看出，大颗粒熔滴的飞溅倾向有差异，而平均短路时间 100.23μ s 与 100.14μ s 差距不大。一般熔滴平均短路时间越短，正常短路过渡越频繁，飞溅越少，焊接过程越稳定。 无镀铜焊丝的电弧电压 、 焊接电流概率密度图 电流变异系数 选取 E347L-16 焊条，电流、电压波形图表示熔滴过渡形式主要以粗熔滴 -短路过渡为主，兼有少量渣壁过渡，且过渡呈现周期性较均匀变化；但是短路过渡后再燃弧需要的瞬时能量相对正常燃弧要高。 分析采样时间 1～ 30s，三次焊接过程中焊接电压的波动范围较大，表明焊接时弧长有出现波动，可能原因是渣壁过渡时电压降低，或短路过渡再燃弧后引起的电压升高（不能排除焊工操作带来的弧压变化）。 编号 平均电流（ A） 电流均 方差 平均电压（ V） 电压均 方差 1 139.53 12.85 24.30 4.27 2 138.05 12.46 24.79 4.15 3 137.17 13.13 24.81 4.38 3 次短路过渡的频次相对集中，但时间跨度较大，熔滴过渡的尺寸变化相对较大，并且过渡出现了 15ms 以上的长时间短路，会出现较大的飞溅，对药皮套筒及电弧的稳定影响很大。 数据和图线表明该焊条的工艺再现性能较好，表明该批次焊条整体的焊接操作性基本相同。 E347L-16 焊条电流、电压波形图 电流电压概率分布图 短路过渡概率分布图 5.3 验证数据分析 3、按附录 C.2.4 进行导电嘴磨损率评价方法验证，选取六家企业的样品，测量两次，取平均值；每个样品重复四次 样品厂家 P， 单值 P， 平均值 山东恒远 0.06 0.09 0.07 0.06 0.07 0.06 0.07 0.06 0.08 河北鑫宇 0.09 0.08 0.08 0.08 0.07 0.07 0.08 0.09 0.09 伊萨焊接 0.11 0.09 0.10 0.10 0.08 0.09 0.10 0.10 0.09 昆山京群 0.04 0.06 0.06 0.06 0.05 0.07 0.04 0.05 0.07 山东聚力 0.04 0.05 0.06 0.08 0.05 0.07 0.06 0.08 0.06 上海世尊 0.11 0.05 0.08 0.10 0.09 0.10 0.08 0.07 0.07 4、 按附录 C.2.6 进行抗锈性能评价方法验证 试验设定温度 45℃、相对湿度 85，选取了镀铜与无镀铜焊丝进行比对。在 7 天内进行 5次检查和评定，结果清晰，可以从定性和定量进行抗锈性能评价。 抗锈性 6 h 24 h 72 h 120 h 168 h 镀铜焊丝 无 微小锈点 有大锈点 大面积生锈 全部生锈 无镀铜焊丝 无 无 无 出现小锈点 出现大锈点 5.4 验证评价 1、 A.4.3 规定的 送丝性能试验方法可直观地反映送丝过程中送丝阻力的变化，最终可对焊丝送丝稳定性进行综合评定。在不影响焊接的条件下，通过测试送丝力评价送丝稳定性能是可行的。 2、 C.1.11 规定的焊接过程稳定性评价方法适用于焊丝、焊条等焊接工艺过程的焊接稳定性进行直观、定量的评价。 3、 C.2.4 规定的导电嘴磨损率评价方法数据稳定，复现性比较好，可以定量进行焊丝对导电嘴磨损程度的测定比较。 4、 C.2.6 规定的抗锈性能评价方法简单易操作，结果直观清晰可比对。 5.5 其他应说明的情况 无 6 附加说明（可选项） 6.1 宣贯标准的建议 6.2 修订和废除现行有关标准的建议 本项目以现行国家标准和相关试验方法标准为基础，提出了评价产品的质量要求和管理要求，并针对高端装备制造业 的 需求 ， 提出了 5 类 产品的具体评价项目和评价原则的质量评价方法。目前，无 修订和废除现行有关标准的建议 。 6.3 重大分歧意见的处理经过和依据 本标准于 2019 年 3 月向焊接材料行业、应用单位、行业知名专家及科研院所等相关单位征集了意见（ 20 多家企业和专家）。截至 2019 年 5 月，共计收到 13 家单位和专家提出的 96 条意见 ， 回复意见中无 重大分歧意见 。 6.4 其他需要说明的情况 无。 6.5 参考文献 联系人 齐万利 联系电话 13674675850 电子邮箱 注 1本 格式 的 通用 部分为第 1 章、第 2 章、第 4 章和第 6 章。 注 2 3.4 适用于标准草案送审稿， 3.5 适用于标准草案报批稿， 3.6 中 “ 预期的管理目标 ” 适用于规程类标准， 3.6 中 “ 技术指标 ” 适用于方法类标准，第 5 章适用于方法类标准编制说明的编写。 注 3 3.1 和第 6 章为可选项，其余为必填项。 编写日期 2019 年 9 月 24 日