ISO11970：2001 铸钢产品的焊接工艺规程和评定
狮子十之 译
目录
前言（略） 介绍
1 范围
2 引用标准 3 名词和术语
4 预备焊接工艺规程（pWPS） 5 焊接工艺试验 6 试件 7 检验和试验 8 认可范围 9 焊接工艺评定报告（WPAR）
附录A（信息）焊接工艺评定—报告（WPAR）—检验证书 附录B（信息）焊接试验详细记录
1 适用范围
本国际标准规定了一个铸钢焊接工艺规程（WPS）是如何被批准的。
本国际标准定义了批准焊接工艺所需要完成的试验和经批准的焊接工艺规程中的变量在实际生产中的。。
试验应根据本国际标准（ISO）进行，除非附加试验是按用户提出的或由合同各方达成一致的要求进行。
本国际标准适用于铸钢的电弧焊。如果合同各方同意，本国际标准也适用于其它熔化焊方法。
在规定了工作条件、母材要求和生产制造条件后，为了获得更多信息，用户可能会提出比本国际标准更多的试验，例如焊缝纵向试验、弯曲试验、化学成分分析、奥氏体不锈钢的铁素体数测定、延伸率、V型缺口冲击和射线检验等。
2 引用标准
下列引用标准对于本文的使用是必不可少的。对于注明日期的引用，只使用该版本标准。对于不注明日期的引用，应参照使用其最新版本的标准（包括修正版）。
ISO 148:1983, Steel — Charpy impact test (V-notch) 钢—夏比冲击试验（V型缺口）
ISO 857-1:1998, Welding and allied processes — Vocabulary — Part 1: Metal welding processes 焊接及相关工艺—词汇—第1部分：金属焊接工艺
ISO 4969:1980, Steel — Macroscopic examination by etching with strong mineral acids 钢—使用强酸腐蚀的宏观金相检验
ISO 4986:1992, Steel castings — Magnetic particle inspection 铸钢—磁粉检验
ISO 4987:1992, Steel castings — Penetrant inspection 铸钢—渗透检验
ISO 4992:—1), Steel castings — Ultrasonic inspection 铸钢—超声波检验
ISO 4993:1987, Steel castings — Radiographic inspection 铸钢—射线检验
ISO 5817:2003, Welding — Fusion welded joints in steel, nickel, titanium and their alloys (beam welding
excluded) — Quality levels for imperfections
焊接—钢、镍、钛和其合金的熔化焊接头（能量束焊除外）—缺欠质量等级
ISO 6507-1:1997, Metallic materials — Vickers hardness test — Part 1: Test method 金属材料— 维氏硬度试验—第1部分：试验方法
ISO 62:1998, Metallic Materials — Tensile testing at ambient temperature 金属材料—室温拉伸试验
ISO 6947:1990, Welds — Working positions — Definition of angles of slope and rotation 焊缝—焊接位置—倾斜角和旋转角的定义
1）暂未发布
ISO 9606-1:1994, Approval testing of welders — Fusion welding — Part 1: Steels 焊工考试—熔化焊—第1部分：钢
ISO 9692-1:2003, Welding and allied processes — Recommendations for joint preparation — Part 1: Manual
metal-arc welding, gas-shielded metal-arc welding and gas welding of steels 焊接及相关工艺—接头准备指南—第1部分：钢材的焊条电弧焊、气体保护焊和气焊
ISO 9956-1:1995, Specification and approval of welding procedures for metallic materials — Part 1: General
rules for fusion welding
金属材料的工艺规程和工艺评定—第1部分：熔化焊通则
ISO 9956-2:1995, Specification and approval of welding procedures for metallic materials — Part 2: Welding
procedure specification for arc welding
金属材料的工艺规程和工艺评定—第2部分：电弧焊的焊接工艺规程
3 名词和术语
针对本标准，定义和术语见ISO857-1和ISO9956-1。
3.1 production welding 产品焊接
制造商在最终供货之前的所有焊接活动，包括铸钢的连接焊接和补焊。
3.1.1 joint welding接头焊接
为了获得完整的部件，铸件之间或铸件与锻件之间焊接。
3.1.2 finishing welding补焊
为了确保铸件质量而进行的焊接。
3.2 repaired welding
产品已提供给用户之后的焊接，例如产品已经使用。
4 预备焊接工艺规程（pWPS）
应准备预备焊接工艺规程。应根据ISO9956-1，在焊接工艺规程中规定所有相关的参数。
5 焊接工艺试验
试件标识、试验及焊接位置应根据第6节和第7节进行。
根据该国际标准完成焊接工艺试验并合格的焊工，也可获得相应ISO 9606-1的认可。其他焊工应根据7.8完成焊工考试。
6 试件 6.1通则
试件根据图1准备。
6.2试件的形状和尺寸
可以为补充试验和/或重复试验，所制备的附加的试件或超出最小尺寸要求的试样（见7.5）
6.3 试件的焊接
应根据pWPS进行试件的准备和焊接。试件的角度偏差应有合同各方达成一致或由应用标准规定。
根据ISO9692-1准备坡口的形状和尺寸。
如果点固焊被熔化在最终接头中，则试样中应包含点固焊。
除非用户同意或合同规定，否则试件的焊接和检验必须由考官（或检验机构）见证。当用户没有规定考官（或检验机构）时，制造商可以自己任命合适的考官。
a） 板
b）管
关键词：1 去除 2 检验长度
注意：图中尺寸仅供参考，实际调整尺寸以满足产品和试验的要求。 a
c = 3 t>=150 mm b b= 6 t>= 350 mm c t>= 15 mm d t1>= 0,5 t
e a = 5mm到15mm或α=5°到20° f
接头及装配相关细节应在pWPS中规定
图1 试件
g e >=150 mm
7 检验和试验 7.1.检验项目
检验和试验包括无损检验和破坏性试验，符合具体见表1。
表1 试件的检验和试验
试验 外观
射线a或超声波b 表面裂纹检查c 横向拉伸试验 冲击试验d 硬度试验 宏观检验 微观检验 弯曲试验 腐蚀试验 其它试验
a 射线检验根据ISO4993。 b 超声波检验根据ISO4992。
c 磁粉检验根据ISO4986，渗透检验根据ISO4987。
d Ｖ型缺口冲击试验仅在母材有冲击要求时进行，在焊缝区和热影响区取相同数量的试样。
范围 100% 100% 100% 1个 2组
如果用户要求，根据相关标准 如果用户要求，根据相关标准 如果用户要求，根据相关标准 如果用户要求，根据相关标准 如果用户要求，根据相关标准 如果用户要求，根据相关标准
所有的试验应在焊后热处理之后进行。
7.2 位置及取样
应根据图2进行取样。
应在所有无损检测实施并且合格后进行取样。
7.3无损检验
根据母材的性能要求规定HAZ的质量。
焊缝熔敷金属的验收要求应按ISO 5817：1982中的C级评定，焊缝余高过大、焊缝过渡过陡，可按照D级评定。无损检验的验收标准应与缺欠等级相对应。
关键词 1 去除
a 区域1 取一个拉伸试样
b 区域2 取冲击试样及附加试验的试样（如果要求） c 区域3 取一个宏观/微观试样，
一个硬度试样
a） 板
关键词 1 顶部固定
a 区域1 取一个拉伸试样
取一个背弯和一个面弯试样或两个侧弯试样 b 区域2 取一个冲击试样及附加试验的试样（如果要求） c 区域3 取一个拉伸试样
取一个背弯和一个面弯试样或两个侧弯试样
d 区域4 取一个宏观试样，
一个硬度试样 两个侧弯试样
图2 试件的取样位置
7.4 破坏性检验
7.4.1 横向（相对于焊缝）拉伸试验
横向拉伸试样和试验应符合ISO62的要求。
试样的抗拉强度值应与母材的规定值一致。如果试样断在焊缝区或熔合区之外，如果强度值不超过母材下限强度的5%，则结果合格。
7.4.2 宏观金相检验
如果要求宏观金相检验，应根据ISO4969的要求准备试样，对试样一侧进行腐蚀，以清楚地显示出熔合线，热影响区和焊接层道数的结构。
宏观金相应包括不受热影响的母材区。
合格等级按照7.3节。
7.4.3 微观金相检验
如果要求宏观金相检验，应对试样一侧进行腐蚀，以清楚地显示出熔合线，热影响区和焊接层道数的结构。合格等级应由合同各方达成一致，或根据某一应用标准。
7.4.4 冲击试验
如果要求冲击试验，试样应在图2要求的位置截取，在尺寸和试验方面则必须符合ISO148的要求。
应采用V型缺口试样。对于每一确定位置，每组包括3个试样。缺口应垂直于焊缝，至多在母材表面以下2mm。
应取两组试验，一组在焊缝金属区，一组在热影响区。对于焊缝金属区，应采用试样类型VWT(V:夏氏V形缺口，W：焊缝金属中的缺口，T:厚度方向的缺口)，对于热影响区，必须采用试样类型VHT（(V:夏氏V形缺口，H：热影响区内的缺口，T: 厚度方向的缺口)。
厚度大于50mm时，必须取两组附加试样，一组为焊缝金属，一组为焊缝中间厚度或根部的HAZ。
试验温度和冲击功应与涉及的母材标准规定值一致。
7.4.5 硬度试验
如果要求硬度试验，试验的位置应根据图3。硬度试验方法应由合同各方达成一致，或根据某一应用标准。如果使用采用维氏硬度试验（HV 10），应根据ISO6507进行。应从焊缝、热影响区以及母材获取硬度值，以便测量焊接接头范围内的硬度值变化。这将需在焊接接头的上表面以下至多2mm的地方打一排硬度（见图3）。
对于每一排硬度点，在焊缝、热影响区（两侧）和母材（两侧）应至少各打3个硬度点。
在HAZ中第一个硬度点应距离熔合线不超过1mm。
7.5 验收和补充试验
如果一个或多个试件在7.3节中规定的外观检验或NDE中不合格，则必须焊接一个补充试样，并且进行相同的检验。如果这些补充试样仍不合格，则应修改pWPS。
如果某个试样只是因为焊接缺欠（见7.3节）不满足7.4节（破坏性试验）给出的破坏性试验要求，那么对于试验未通过的每个试样必须进行两个附加试样的试验。在有足够材料的情况下，补充试样可以取自于同一试样也可取自于一个新的试样。每个补充试样都必须接受与未通过的原始试样相同的试验。
如果补充试样中任意一个不满足要求，则应修改WPS。
7.6 焊工资质
焊工资质认可应根据ISO9606-1的工艺要求进行。
单位：mm
关键词
A b c d e
硬度点 焊缝区 母材区 窄的HAZ 宽的WEZ
图3 硬度试验位置
8 覆盖范围 8.1 通则
任何超出规定的范围的改变，都要求进行新的焊接工艺试验。
8.2 关于制造商
制造商获得的经批准的WPS，适用于该制造商在车间内或施工现场进行的相同技术和质量控制条件下的焊接工作。
8.3 关于母材
8.3.1 铸钢母材分组体系
为减少焊接工艺试验的数量，钢材的分组见表2。使用分组中材料进行工艺试验，则分组中所有的材料都被认可。
在A、B、C和F组，每个分组只认可分组中低等级的材料。例如分组A： 分组A4认可A1、A2和A3； 分组A3认可A1和A2；
分组A2只认可A1。
不属于该分组体系的材料或材料组合，需要的焊接工艺试验。
对于不属于该分组系统的单个材料或混合连接，需要的焊接工艺试验。 如果一种母材属于两种组别或分组，应将其归入较低材料组别或分组别。
表2 铸钢及填充金属分组
分组 A A1 A2 A3 A4 B B1 B2 C C1 C2 C3 D D1 E E1 F F1 F2 G G1 H H1 I I1 J J1 K K1
类型
碳钢（Si max. 0.80 %, Mn max. 1.70 %） C ≤ 0,25 %, 非比例极限 Rp ≤ 275 MPa
C ≤ 0.25 %,非比例极限 275 MPa < Rp ≤ 360 MPa 0.25 % < C ≤ 0.35 % C > 0.35 %
低合金钢（退火、正火或正火+回火） 非比例极限 Rp ≤ 360 MPa 非比例极限 Rp > 360 MPa 低合金钢（调质） 非比例极限 Re ≤ 500 MPa
非比例极限 500 MPa < Re ≤ 700 MPa 非比例极限 Re > 700 MPa 铁素体不锈钢 铁素体不锈钢 马氏体不锈钢 马氏体不锈钢 奥氏体不锈钢
奥氏体不锈钢，铁素体<=35% 完全奥氏体不锈钢 双相不锈钢
双相不锈钢，铁素体>35% 奥氏体耐热钢 奥氏体耐热钢 沉淀强化不锈钢 PH不锈钢 镍基合金 镍基合金 奥氏体锰钢 奥氏体锰钢
8.3.2 母材厚度认可范围
厚度“t”的认可范围见表3。
表3母材厚度认可范围
厚度，t mm 15303mm到2t
0.5t到2t或200mm，选其中大者
认可范围
8.4 对所有焊接工艺 8.4.1焊接工艺方法
评定的WPS只对在焊接工艺试验中采用的焊接工艺方法有效。对于的组合焊接工艺试验，只对在该焊接工艺试验中采用的焊接方法顺序有效。
对于组合焊接工艺评定，允许对每一种焊接法进行单独的焊接工艺试验，也有可能进行组合焊接工艺的焊接工艺试验。类似的，一种或多种工艺方法可能在WPS中去除，但应确认厚度在认可的范围内。
8.4.2 焊接位置
如果没有缺口冲击功、硬度要求，在任意一个焊接位置上进行焊接认可所有焊接位置。
如果有缺口冲击功，和/或硬度要求，PC焊接位置认可PA焊接位置，焊接位置定义见ISO6947。
8.4.3 接头类型
图1中的接头类型认可所有对接接头（连接和/或补焊）。
8.4.4 填充金属
填充金属的认可范围满足表2的要求，其它填充金属也可使用，只要： — 具有相同抗拉强度等级（除非有冲击要求）或 — 匹配母材的化学成分或
— 超过F组母材中铁素体含量或
— 性能超过D、E、F、G、H、I、J和K 组母材的使用条件.
8.4.5 电流种类
仅焊接工艺试验中使用的电流类型（AC、DC、脉冲电流）和极性被认可。
8.4.6 热输入
本条仅对有热输入控制要求的适用。
如果对冲击功提出要求，则热输入量的允许上限为超过在焊接试样时所用热输入的25%。
如果对硬度提出要求，则热输入量的允许下限为低于在焊接试样时所用热输入的25%。
8.4.7 预热温度
如果要求预热，则下限是焊接工艺试验中所用的预热温度。
8.4.8 中间层温度
上限是在焊接工艺试验中达到的最高层间温度。
8.4.9 焊后热处理
焊后热处理不允许增加，也不允许取消。
温度的认可范围即是焊接工艺试验中规定的温度范围。如果有要求，加热、冷却速度保温保持时间
与产品尺寸有关。
8.5 工艺方法的特殊规定
8.5.1焊接工艺方法111（焊条电弧焊）和114（自保护药芯电弧焊）
对于每一条焊道，比焊接工艺试验的所使用焊条直径大一或小一等级的焊条被认可，对于单道无背面保护对接接头除外，此种情况不允许改变焊条直径。
8.5.2焊接工艺方法121（单丝埋弧焊）
对送丝系统的认可范围仅限于在焊接工艺试验中使用的系统（如单丝或多丝）。
对焊丝、焊剂或其组合仅限于在焊接工艺试验中使用的。
8.5.3 焊接工艺方法131（熔化极惰性气体保护焊、MIG焊）、135（熔化极活性气体保护焊、MAG焊）和136（药芯焊丝活性气体保护焊、药芯焊丝电弧焊）
对保护气体和背面保护气体的认可范围仅限于工艺试验时所使用的气体
对送丝系统的认可范围仅限于在焊接工艺试验中使用的系统（如单丝或多丝）。
8.5.4 焊接工艺方法141（钨极惰性气体保护焊、TIG焊）
对保护气体和背面保护气体的认可范围仅限于工艺试验时所使用的气体 。
9 焊接工艺评定报告
关于焊接工艺评定的报告是对每一试样，包括补作试验的评审结果的报告，见附录A。其中应包括附录B（焊接详细记录）中的相应细节，与之相对应的细节应满足第7节的要求。如果都合格，则WPAR被批准，并应由试验人员或试验机构签上姓名和日期。
附录A（信息）
焊接工艺评定—报告（WPAR）—检验证书
制造商
考官或检验机构 工艺规程编号No.： 编号No.： WPQR编号： 制造商名称： 制造商地址：
试验和检验标准：
焊接日期： 认可内容： 焊接工艺： 接头类型： 母材：
如果热处理，条件：
材料厚度（mm）: 外径（mm）： 填充金属类型： 保护气体/焊剂： 焊接电流种类： 焊接位置： 预热：
焊后热处理或失效： 其它信息：
证明接头准备、焊接和试验的结果满足以上标准或规程的要求。
地点
制造商
颁布日期
名字、签名和日期
考官或检验机构 名字、签名和日期
附录B（标准）
焊接试验详细记录
地点： 制造商
焊接工艺规程编号No.： WPAR编号No.：
制造商： 焊工姓名： 接头类型：
）
接头准备细节（示意图）4：
接头设计
焊接参数： 焊道
焊接 方法
填充材 料直径
电流 强度 A
电压 V
电流类型极性
送丝 速度
）
考官或检验机构： 准备和清理方式： 母材要求： 工件厚度（mm）： 外径（mm）： 焊接位置：
焊接顺序
焊接 速度*
热输 入量*
过渡 方式
填充材料名称和牌号：
其它信息4：
例如摆动（最大焊道宽度）：
特殊焊接熔池保护或干燥：
气体/焊剂保护：
背面：
保护气体流量：
背面：
钨极类型/直径：
关于背面清根/焊接熔池保护的细节： 预热温度： 层间温度： 去氢处理：
焊后热处理和/或失效： 时间、温度、方法：
）
加热和冷却速率4：
制造商 名字、签名和日期
4） 如果要求：
振动：振幅、频率、停留时间： 脉冲焊细节： 干伸长： 焊角度：
考官或检验机构 名字、签名、日期
试验结果
制造商焊接工艺编号： 外观检验：
）
渗透/磁粉检验4：
拉伸试验 类型/编号 要求值
a 1MPa= 1N/mm2
弯曲试验 类型/号
）
冲击试验4： 缺口位置/方向
）
硬度试验4
类型/加载： 母材：
HAZ:
焊缝金属：
其它试验：
备注：
试验根据：
试验报告号：
试验结果合格/不合格（删去不正确的结果）
类型： 温度 ℃
尺寸：
）
A %
试验或检验机构及编号：
）
射线检验4：
）
超声波检验4： 温度：
Z %
断裂位置
备注
Re MPaa
Rm MPaa
压头直径： 结果
弯曲角度
伸长4 %
宏观金相：
）
微观金相：4 要求：
备注
数值
1 2 3
平均值
试验位置（示意图）4
）
考官或检验机构：
名字、签名、日期
