技术 | 欧洲焊接标准体系在不锈钢车体制造中的应用

在世界各地运行的地铁车辆中，其车体结构材料主要是不锈钢和铝合金，而对于那些高温、多雨、多尘的沿海工业城市，车体的耐蚀性将决定其材料的选用。经过公司设计部门详细的调研论证，决定某出口项目的地铁车辆采用不锈钢焊接车体。

由于我国关于城轨车辆焊接相关标准规范的编写相对滞后于城轨车辆制造技术的发展，目前国内几大城轨整车制造公司在其车辆制造中大都借鉴或直接采用国外焊接标准，使用较多的有：欧洲EN15085焊接标准体系和日本焊接标准。经过和业主的协商，达成共识采用欧洲焊接标准。

本文系统地介绍了在国产地铁不锈钢车体设计及制造过程中，如何应用欧洲的相关焊接及检验标准。

地铁车辆是大众运输工具，载客量大，其安全性至关重要。焊接是车体结构制造的关键技术。在欧洲，欧洲标准化委员会要求所有从事轨道车辆及其部件制造及维修的企业要通过EN15085标准的资质认证。

1.1  EN15085焊接标准体系

EN15085是一个系列的标准，它继承了原德国DIN6700标准，充分考虑了轨道车辆制造的特殊性，对焊接这一特殊工艺过程做了必要的规定，专业性、可操作性极强。

EN15085共由5部分组成：第一部分为概述；第二部分为对焊接制造商的质量要求和认证；第三部分为产品设计要求；第四部分为生产要求；第五部分为检查、试验和文件。

根据部件的安全重要性，EN15085标准将轨道车辆上的部件划分为从CL1到CL5共5个等级，其中CLl级是高安全重要性的部件。在EN15085-2中，企业按照所从事生产的部件，对焊接过程中的相应人员资质做了详细的规定。对于从事CL1、CL2级部件制造的企业，除了有焊接主管责任人外，还要有属本企业的至少一名国际焊接技师或国际焊接技士。

在地铁车体设计过程中，要按照EN15085-3进行。在该标准中，根据安全性与承载性能，将焊缝划分为CPA、CPB、CPC1、CPC2、CPC3和CPD共6个质量等级。标准规定了一般的设计总则和焊缝或相关工艺设计规程，并以附表的形式给出了常用焊接接头形式，实用性很强。对于图纸中焊缝的标注，执行ISO2553标准。

在不锈钢车体焊接实施中，应严格按照EN15085-4和BSEN1101-3标准进行。该标准对现场焊接过程进行了严格的定义，指导性很强。焊接工程师在产品设计过程中，就要参与到其中，进行技术审查和要求审查。审查项点主要参考ISO3834-2中所列项点。

在产品设计图出来之后，焊接工程师要进行工程化设计，对某些部件，给出现场不同制造工序中的工艺图。将设计图中的所有焊缝接头形式列出，编制焊接试验计划。在该焊接试验计划中，要根据不同的材料、厚度、焊接位置、接头形式、焊接方法、焊缝质量等级，确定出相应焊缝的检验方法，提出焊接工艺评定项目，确定各部件工作试件项目，给出各部件焊接所要编制的焊接工艺规程

1.2  焊接人员及检验人员资质

对于从事不锈钢焊接的焊工，要取得按EN287-1进行考试的欧洲焊工资质。对于从事操作机械化焊接设备或焊接机器人的焊接操作人员，要取得EN1418焊接操作员的资质。对于从事焊接无损检查人员，要有一定的工作经验并通过EN473标准要求的资质考试。

1.3  工艺评定及工作试件考试

焊接工艺评定的主要作用是用于验证设计及为实现该设计而采用的焊接工艺的可行性。对于不锈钢焊接，首先由焊接工程师编制预焊接工艺规程(PWPS)，按此PWPS给出的参数进行试件焊接，焊接工艺评定项目以及如何进行焊接工艺评定按照ISO15614-1进行。检验通过后给出焊接工艺评定报告，即WPAR。

焊接工程师根据WPAR，编制相似接头的WPS，以指导生产。产品试制前对焊工进行工作试件的考试，在EN15085-4中并未作强制要求，但由于工作试件是仿制实际产品的接头形式与位置进行焊接，实际上，工作试件为焊接企业提供了检验焊接设计、焊接工艺方法、焊接人员的动手技能以及焊缝质量一种简便快捷的方法。

通过进行工作试件考试，会发现很多的焊接问题，实践证明进行工作试件考试是非常有必要的。工作试件可按DINENISO15613(旧版：DINEN288-8)来进行，该标准规定了试件的检验项点。对于工作试件的应用范围、如何确定工作试件项目以及后续的检测项点在DVS1621规程中有更加详细的规定。通过工作试件考试，还可以得到编制更加附合现场产品实际焊接的焊接工艺规程的有用信息。

1.4  焊接监督及质量要求

EN15085焊接体系的严格执行，最终要靠焊接监督人员去落实。对于焊接生产中焊接管理任务与职责在ISO14731：2006标准中做了详细的说明。焊接企业需要按标准中所列的项点，建立自己企业的焊接监理人员任务职责分工表，从而做到事不漏项，事事有人负责。

在ISO3834：2005标准中对金属材料的熔化焊质量要求进行了明确。制造企业应根据自己的产品范围等多个因素选择完整质量要求、一般质量要求和基本质量要求三个不同质量要求等级中的其中一个。

对于经过ISO9001认证的生产CLl级部件的企业，应选择ISO3834-2完整质量要求。对于焊接分包商的质量要求，在EN15085-2中有详细的规定。不锈钢车体焊接目前常用的焊接方法是MAG焊、TIG焊和电阻电焊，可以大量使用焊接专机和机器人进行焊接，以保证高的焊接质量。目前使用的保护气体主要是高纯氩、氩氧混合气体，采用的标准为EN439。

对于焊接不锈钢车体及其部件，检验主要是两部分：一是对部件进行尺寸和形位公差检查；二是对焊缝进行无损检查。

2.1  尺寸及形位公差的检查

图纸中对于形位公差的定义采用ISO1101。对于加工件或焊接后经机加工形成的长度尺寸和角度尺寸，如没有进行单独标注公差，则自由公差采用ISO2768标准。如无特别的要求，一般长度及角度公差等级选用ISO2768-1的m级，而形位公差选用ISO2768-2的k级。

对于焊接件，没有进行单独标注公差的尺寸，其公差采用标准ISO13920。如无特别的要求，一般长度及角度公差等级选用B级，而形位公差选用F级。

2.2  焊缝的无损检验

对于不锈钢焊接，最常见的焊接缺陷是热裂纹、未熔合、熔深不足和焊逢成型不良。不锈钢车体及部件焊缝常用的无损检测方法有以下几种：外观检测(VT)、着色渗透检测(PT)、密封检测(LT)、射线检测(RT)、超声检测(UT)。EN15085-3中规定了焊缝的性能等级和与之相对应的检验等级。车体焊后所有焊缝都应进行100%的VT，执行的标准为EN970。

对于有密封性能要求的顶盖，常采用PT对焊缝进行检查。其检测工艺标准为EN571，检测评定标准为EN1289。对于内部气孔等容积性缺陷，采用RT极易发现，有时也可以发现内部裂纹或未熔合缺陷。

其检测工艺标准为EN1435，检测评定标准为EN12517。对焊缝的检测评定，还常用到EN12062和ENISO5817这两个标准。EN12062为金属材料焊缝的无损检测一般原则，ENISO5817规定了钢及镍基合金等金属焊接不同等级焊接缺欠的极限值。

国内轨道车辆制造企业经过过去几年与国际轨道装备巨头的交流与合作，对欧洲轨道车辆焊接标准体系的理解越来越深刻，对其应用和执行也变成一种直觉的行为，采用发达国家或国际焊接标准已成为一种趋势，这将在很大程度上提升国内轨道车辆制造水平和质量，也有力地推动我国焊接行业与国际接轨的进程。

由于前期我们严格执行了EN15085系列标准，公司建立了EN15085焊接体系，今年初顺利通过了由德国杜伊斯堡焊接研究所进行审核的EN15085-2资质认证，确保了出口印度的首列不锈钢车于今年按时交付，这将在很大程度上提升公司轨道车辆制造水平和参与国际、国内市场的竞争力、影响力，同时也加快了公司向与国际接轨的现代化装备制造企业进军的步伐。

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