高能束焊接工艺评定-等离子弧-电子束-激光束焊接-允铨供

高能束流焊接技术以高能量密度束流为热源与材料作用，从而实现材料焊接。高能束流可由单一的电子、光子和离子或两种以上的粒子组合而成。用在焊接领域的高能束流主要是等离子弧、电子束和激光束。 高能束的显著特点是能量集中，能量密度高，熔深大，熔宽小，热影响区窄，焊接精度较高，能焊很薄的零件，也能焊较厚的零件。对于难熔材料、活泼性金属、要求高质量件的焊接，均取得了良好的效果。电子束、激光束焊接设备较复杂，费用较高，限制了使用范围的进一步扩展。

焊接工艺评定WPQ是利用一定形状、尺寸的试件在规定条件下进行焊接、试验并记录、对比分析从而验证获得完整的、具有一定使用性能的焊接接头工艺的适宜性，在锅炉、压力容器、压力管道、桥梁、金属结构、船舶、航空航天、核能等设备的制造、安装、检修中得到普遍应用。涉及焊接方法包括：气焊，焊条电弧焊，钨极氩弧焊，金属熔化极气体保护焊，埋弧焊，等离子弧焊，电渣焊，螺柱焊，激光焊，压力焊，塑料焊，钎焊和摩擦焊等。

电子束焊：利用经加速和聚焦的电子束轰击焊件接缝处所产生的热能使金属熔合的一种焊接方法。如图所示，从阴极发射的电子，受阴极与阳极间高压电场的加速，通过带孔的阳极，再经聚焦线圈会聚成截面积小（直径为0.2～1 mm）、功率密度高 （≥1.5×10W /cm2）的电子束。当电子束撞击焊件时，其动能大部分转化成热能，使焊件金属熔化成熔池。随着电子束的移动，熔池冷凝成焊缝。电子束的移动可由移动电子枪（电极和聚焦线圈等的组合件）或焊件来实现;在小范围内可由偏转线圈所产生的磁场来实现。加速电压在30～200 kV范围内。为保护电极不受氧化，电极区必须保持压力不大于1×10-2Pa的高真空。工作室的压力常高于电子枪室的压力，两者间有减少漏气的设施。工作室一般另配真空泵抽气。

激光焊接：以聚焦的高能量密度的激光作为热源对金属进行熔化形成焊接接头的一种焊接方法。激光焊可用于焊接碳钢、低合金钢、不锈钢、高温合金、铝、镁、钛、镍等有色金属和合金。另外，还可用于某些异种金属，如钨与镍，不锈钢与钽等，以及某些非金属材料，如陶瓷、石英、玻璃塑料等的焊接。激光是利用辐射激光放大原理产生的一种单色、方向性强、光亮度大的光束，经透射或反射镜聚焦后功率密度可达10W/m。按照激光束横断面上功率密度的分布情况，激光又有单模、多模之分。激光的几种低阶模的光斑花样如图1所示。模式与光束的聚焦特性密切相关，模式越低，聚焦后的光点越小，功率密度愈大。焊接一般要求激光器输出单模。多模适合于堆焊、合金化和热处理。 激光焊接设备主要由激光器、光学偏转聚焦系统、光束检测仪、工作台（或专用焊机）和控制系统组成。用于焊接的激光器主要分为固体激光器和气体激光器两类。固体激光器有红宝石激光器、钕玻璃激光器和YAG激光器（钇铝石榴激光器）。气体激光器主要是CO2气体激光器。

等离子弧焊接：利用电弧等离子体作为热源的电弧焊。如图3所示，工作气体用来保护电极并产生电弧等离子体，从喷嘴外侧喷出的保护气体用来保护焊接区。焊接时，电弧由高频振荡器在电极与喷嘴间引发，有时也可由电极与喷嘴的接触短路引发并转移到电极与焊件之间（有时在电极与喷嘴间仍保留有电弧）。电极与焊件间的弧柱经喷嘴的机械压缩、气流的热压缩和电流的磁压缩，形成一个截面小、电流密度大、电离度高的弧柱。与弧柱接触处的焊件金属迅速被熔化形成熔池。随着弧柱的移动，熔池冷凝成为焊缝。电极一般用钨极，在某些情况下用水冷铜电极，工作气体用氩、氩与氢或氩与氦的混合气体。保护气体一般用氩。

1. 工艺评定过程

1.1 根据产品图纸、焊接接头清单确认产品实现涉及的焊接接头特性；

1.2 查询焊接工艺评定标准，选择具有代表性的焊接工艺试验试件；

1.3 针对焊接工艺试验试件起草预焊接工艺规程pWPS；

1.4 在pWPS规定的条件下由认可的焊工焊接试件并记录焊接参数；

1.5 依据焊接工艺评定标准对焊接试件进行规定的检验；

1.6 检测结果合格后出具焊接工艺评定 告WPQR；

1.7 结合记录的焊接参数将pWPS转化为焊接工艺规程WPS。

2. 焊接工艺评定 告WPQR的应用

焊接工艺评定 告WPQR记录的是代表试件的一组试验数据，记录的变量只是生产焊接中实际变量的较小范围。因此，企业焊接技术人员应依据标准认可范围在此WPQR基础上可衍生出更多的焊接工艺规程WPS，从而适应产品具体焊缝的实施。当某一WPQR不能单独覆盖特定焊缝时可与其它适宜的WPQR结合衍生出合适的WPS。

焊接工艺评定WPQR应具有一定的有效期，具体规定可参考产品标准。一般与材料级别相关，一定时期内未使用时，在使用前应按要求进行特定试验进行验证或重新评定。

3. 常用工艺评定参考标准

EN ISO 15614-11

4. 认证流程

4.1 客户信息、评定内容确认；

4.2 达成技术服务协议；

4.3 客户准备试板、pWPS；

4.4 检验员现场见证、记录焊接过程；

4.5 焊接试件实验室检验；

4.6 检验合格签发技术服务协议约定的焊接工艺评定 告；

4.7 持续服务。

允铨检测技术服务（上海）有限公司专注焊接企业标准培训、焊接人员认证、焊接工艺评定、焊缝检验服务。公司拥有3名国际焊接工程师、1名焊接考评员、1名焊接职业技能鉴定技师、2名ISO 9712渗透2级无损检测人员、1名ISO 9712磁粉2级无损检测人员、1名ISO 9712超声2级无损检测人员以及配套的CNAS认可的ISO 17025无损检测实验室和理化实验室。