在世界各地運(yùn)行的地鐵車輛中，其車體結(jié)構(gòu)材料主要是不銹鋼和鋁合金，而對(duì)于那些高溫、多雨、多塵的沿海工業(yè)城市，車體的耐蝕性將決定其材料的選用。經(jīng)過(guò)公司設(shè)計(jì)部門詳細(xì)的調(diào)研論證，決定某出口項(xiàng)目的地鐵車輛采用不銹鋼焊接車體。

由于我國(guó)關(guān)于城軌車輛焊接相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的編寫相對(duì)滯后于城軌車輛制造技術(shù)的發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)幾大城軌整車制造公司在其車輛制造中大都借鑒或直接采用國(guó)外焊接標(biāo)準(zhǔn)，使用較多的有：歐洲EN15085焊接標(biāo)準(zhǔn)體系和日本焊接標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)和業(yè)主的協(xié)商，達(dá)成共識(shí)采用歐洲焊接標(biāo)準(zhǔn)。

本文系統(tǒng)地介紹了在國(guó)產(chǎn)地鐵不銹鋼車體設(shè)計(jì)及制造過(guò)程中，如何應(yīng)用歐洲的相關(guān)焊接及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

地鐵車輛是大眾運(yùn)輸工具，載客量大，其安全性至關(guān)重要。焊接是車體結(jié)構(gòu)制造的關(guān)鍵技術(shù)。在歐洲，歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)要求所有從事軌道車輛及其部件制造及維修的企業(yè)要通過(guò)EN15085標(biāo)準(zhǔn)的資質(zhì)認(rèn)證。

1.1  EN15085焊接標(biāo)準(zhǔn)體系

EN15085是一個(gè)系列的標(biāo)準(zhǔn)，它繼承了原德國(guó)DIN6700標(biāo)準(zhǔn)，充分考慮了軌道車輛制造的特殊性，對(duì)焊接這一特殊工藝過(guò)程做了必要的規(guī)定，專業(yè)性、可操作性極強(qiáng)。

EN15085共由5部分組成：第一部分為概述；第二部分為對(duì)焊接制造商的質(zhì)量要求和認(rèn)證；第三部分為產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求；第四部分為生產(chǎn)要求；第五部分為檢查、試驗(yàn)和文件。

根據(jù)部件的安全重要性，EN15085標(biāo)準(zhǔn)將軌道車輛上的部件劃分為從CL1到CL5共5個(gè)等級(jí)，其中CLl級(jí)是高安全重要性的部件。在EN15085-2中，企業(yè)按照所從事生產(chǎn)的部件，對(duì)焊接過(guò)程中的相應(yīng)人員資質(zhì)做了詳細(xì)的規(guī)定。對(duì)于從事CL1、CL2級(jí)部件制造的企業(yè)，除了有焊接主管責(zé)任人外，還要有屬本企業(yè)的至少一名國(guó)際焊接技師或國(guó)際焊接技士。

在地鐵車體設(shè)計(jì)過(guò)程中，要按照EN15085-3進(jìn)行。在該標(biāo)準(zhǔn)中，根據(jù)安全性與承載性能，將焊縫劃分為CPA、CPB、CPC1、CPC2、CPC3和CPD共6個(gè)質(zhì)量等級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一般的設(shè)計(jì)總則和焊縫或相關(guān)工藝設(shè)計(jì)規(guī)程，并以附表的形式給出了常用焊接接頭形式，實(shí)用性很強(qiáng)。對(duì)于圖紙中焊縫的標(biāo)注，執(zhí)行ISO2553標(biāo)準(zhǔn)。

在不銹鋼車體焊接實(shí)施中，應(yīng)嚴(yán)格按照EN15085-4和BSEN1101-3標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)焊接過(guò)程進(jìn)行了嚴(yán)格的定義，指導(dǎo)性很強(qiáng)。焊接工程師在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，就要參與到其中，進(jìn)行技術(shù)審查和要求審查。審查項(xiàng)點(diǎn)主要參考ISO3834-2中所列項(xiàng)點(diǎn)。

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖出來(lái)之后，焊接工程師要進(jìn)行工程化設(shè)計(jì)，對(duì)某些部件，給出現(xiàn)場(chǎng)不同制造工序中的工藝圖。將設(shè)計(jì)圖中的所有焊縫接頭形式列出，編制焊接試驗(yàn)計(jì)劃。在該焊接試驗(yàn)計(jì)劃中，要根據(jù)不同的材料、厚度、焊接位置、接頭形式、焊接方法、焊縫質(zhì)量等級(jí)，確定出相應(yīng)焊縫的檢驗(yàn)方法，提出焊接工藝評(píng)定項(xiàng)目，確定各部件工作試件項(xiàng)目，給出各部件焊接所要編制的焊接工藝規(guī)程

1.2  焊接人員及檢驗(yàn)人員資質(zhì)

對(duì)于從事不銹鋼焊接的焊工，要取得按EN287-1進(jìn)行考試的歐洲焊工資質(zhì)。對(duì)于從事操作機(jī)械化焊接設(shè)備或焊接機(jī)器人的焊接操作人員，要取得EN1418焊接操作員的資質(zhì)。對(duì)于從事焊接無(wú)損檢查人員，要有一定的工作經(jīng)驗(yàn)并通過(guò)EN473標(biāo)準(zhǔn)要求的資質(zhì)考試。

1.3  工藝評(píng)定及工作試件考試

焊接工藝評(píng)定的主要作用是用于驗(yàn)證設(shè)計(jì)及為實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)而采用的焊接工藝的可行性。對(duì)于不銹鋼焊接，首先由焊接工程師編制預(yù)焊接工藝規(guī)程(PWPS)，按此PWPS給出的參數(shù)進(jìn)行試件焊接，焊接工藝評(píng)定項(xiàng)目以及如何進(jìn)行焊接工藝評(píng)定按照ISO15614-1進(jìn)行。檢驗(yàn)通過(guò)后給出焊接工藝評(píng)定報(bào)告，即WPAR。

焊接工程師根據(jù)WPAR，編制相似接頭的WPS，以指導(dǎo)生產(chǎn)。產(chǎn)品試制前對(duì)焊工進(jìn)行工作試件的考試，在EN15085-4中并未作強(qiáng)制要求，但由于工作試件是仿制實(shí)際產(chǎn)品的接頭形式與位置進(jìn)行焊接，實(shí)際上，工作試件為焊接企業(yè)提供了檢驗(yàn)焊接設(shè)計(jì)、焊接工藝方法、焊接人員的動(dòng)手技能以及焊縫質(zhì)量一種簡(jiǎn)便快捷的方法。

通過(guò)進(jìn)行工作試件考試，會(huì)發(fā)現(xiàn)很多的焊接問(wèn)題，實(shí)踐證明進(jìn)行工作試件考試是非常有必要的。工作試件可按DINENISO15613(舊版：DINEN288-8)來(lái)進(jìn)行，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了試件的檢驗(yàn)項(xiàng)點(diǎn)。對(duì)于工作試件的應(yīng)用范圍、如何確定工作試件項(xiàng)目以及后續(xù)的檢測(cè)項(xiàng)點(diǎn)在DVS1621規(guī)程中有更加詳細(xì)的規(guī)定。通過(guò)工作試件考試，還可以得到編制更加附合現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品實(shí)際焊接的焊接工藝規(guī)程的有用信息。

1.4  焊接監(jiān)督及質(zhì)量要求

EN15085焊接體系的嚴(yán)格執(zhí)行，最終要靠焊接監(jiān)督人員去落實(shí)。對(duì)于焊接生產(chǎn)中焊接管理任務(wù)與職責(zé)在ISO14731：2006標(biāo)準(zhǔn)中做了詳細(xì)的說(shuō)明。焊接企業(yè)需要按標(biāo)準(zhǔn)中所列的項(xiàng)點(diǎn)，建立自己企業(yè)的焊接監(jiān)理人員任務(wù)職責(zé)分工表，從而做到事不漏項(xiàng)，事事有人負(fù)責(zé)。

在ISO3834：2005標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)金屬材料的熔化焊質(zhì)量要求進(jìn)行了明確。制造企業(yè)應(yīng)根據(jù)自己的產(chǎn)品范圍等多個(gè)因素選擇完整質(zhì)量要求、一般質(zhì)量要求和基本質(zhì)量要求三個(gè)不同質(zhì)量要求等級(jí)中的其中一個(gè)。

對(duì)于經(jīng)過(guò)ISO9001認(rèn)證的生產(chǎn)CLl級(jí)部件的企業(yè)，應(yīng)選擇ISO3834-2完整質(zhì)量要求。對(duì)于焊接分包商的質(zhì)量要求，在EN15085-2中有詳細(xì)的規(guī)定。不銹鋼車體焊接目前常用的焊接方法是MAG焊、TIG焊和電阻電焊，可以大量使用焊接專機(jī)和機(jī)器人進(jìn)行焊接，以保證高的焊接質(zhì)量。目前使用的保護(hù)氣體主要是高純氬、氬氧混合氣體，采用的標(biāo)準(zhǔn)為EN439。

對(duì)于焊接不銹鋼車體及其部件，檢驗(yàn)主要是兩部分：一是對(duì)部件進(jìn)行尺寸和形位公差檢查；二是對(duì)焊縫進(jìn)行無(wú)損檢查。

2.1  尺寸及形位公差的檢查

圖紙中對(duì)于形位公差的定義采用ISO1101。對(duì)于加工件或焊接后經(jīng)機(jī)加工形成的長(zhǎng)度尺寸和角度尺寸，如沒(méi)有進(jìn)行單獨(dú)標(biāo)注公差，則自由公差采用ISO2768標(biāo)準(zhǔn)。如無(wú)特別的要求，一般長(zhǎng)度及角度公差等級(jí)選用ISO2768-1的m級(jí)，而形位公差選用ISO2768-2的k級(jí)。

對(duì)于焊接件，沒(méi)有進(jìn)行單獨(dú)標(biāo)注公差的尺寸，其公差采用標(biāo)準(zhǔn)ISO13920。如無(wú)特別的要求，一般長(zhǎng)度及角度公差等級(jí)選用B級(jí)，而形位公差選用F級(jí)。

2.2  焊縫的無(wú)損檢驗(yàn)

對(duì)于不銹鋼焊接，最常見的焊接缺陷是熱裂紋、未熔合、熔深不足和焊逢成型不良。不銹鋼車體及部件焊縫常用的無(wú)損檢測(cè)方法有以下幾種：外觀檢測(cè)(VT)、著色滲透檢測(cè)(PT)、密封檢測(cè)(LT)、射線檢測(cè)(RT)、超聲檢測(cè)(UT)。EN15085-3中規(guī)定了焊縫的性能等級(jí)和與之相對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)等級(jí)。車體焊后所有焊縫都應(yīng)進(jìn)行100%的VT，執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)為EN970。

對(duì)于有密封性能要求的頂蓋，常采用PT對(duì)焊縫進(jìn)行檢查。其檢測(cè)工藝標(biāo)準(zhǔn)為EN571，檢測(cè)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)為EN1289。對(duì)于內(nèi)部氣孔等容積性缺陷，采用RT極易發(fā)現(xiàn)，有時(shí)也可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)部裂紋或未熔合缺陷。

其檢測(cè)工藝標(biāo)準(zhǔn)為EN1435，檢測(cè)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)為EN12517。對(duì)焊縫的檢測(cè)評(píng)定，還常用到EN12062和ENISO5817這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。EN12062為金屬材料焊縫的無(wú)損檢測(cè)一般原則，ENISO5817規(guī)定了鋼及鎳基合金等金屬焊接不同等級(jí)焊接缺欠的極限值。

國(guó)內(nèi)軌道車輛制造企業(yè)經(jīng)過(guò)過(guò)去幾年與國(guó)際軌道裝備巨頭的交流與合作，對(duì)歐洲軌道車輛焊接標(biāo)準(zhǔn)體系的理解越來(lái)越深刻，對(duì)其應(yīng)用和執(zhí)行也變成一種直覺的行為，采用發(fā)達(dá)國(guó)家或國(guó)際焊接標(biāo)準(zhǔn)已成為一種趨勢(shì)，這將在很大程度上提升國(guó)內(nèi)軌道車輛制造水平和質(zhì)量，也有力地推動(dòng)我國(guó)焊接行業(yè)與國(guó)際接軌的進(jìn)程。

由于前期我們嚴(yán)格執(zhí)行了EN15085系列標(biāo)準(zhǔn)，公司建立了EN15085焊接體系，今年初順利通過(guò)了由德國(guó)杜伊斯堡焊接研究所進(jìn)行審核的EN15085-2資質(zhì)認(rèn)證，確保了出口印度的首列不銹鋼車于今年按時(shí)交付，這將在很大程度上提升公司軌道車輛制造水平和參與國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力、影響力，同時(shí)也加快了公司向與國(guó)際接軌的現(xiàn)代化裝備制造企業(yè)進(jìn)軍的步伐。

□ END □