英国标准BS EN 1011.docx
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英国标准BSEN1011
英国标准BSEN1011-2：
2001
焊接-金属材料焊接介绍
第2部分：
铁素体钢的电弧焊
欧洲标准EN1011-2：
2001具有英国标准法律地位
ICS25.160.10
未经英国标准学会允许不准复制，版权法允许除外。
标准范围
该英国标准为EN1011-2：
2001官方英文版本，它与BSEN1011-1：
1998标准一起，废除了已撤消的BS5135：
1984标准。
BSEN1011标准系列采用热输入焊接原理，而BS5135则采用电弧能原理，这点很重要。
这两个术语不能互换，而且在BS5135数据改成BSEN1011标准时，应加以注意。
同时还应注意这样一个事实，即本标准附录C说明的避免氢裂化的预测预热温度的两个方法。
开发这两个方法所采用的原始的和实践的不同之处在C.1中有详细说明。
这个方法可以作为应用指南。
BS5135中说明的方法传统上在英国与满足BSEN288系列要求的焊接工艺鉴定书一起使用。
C.2中说明的方法以更新形式在BS5135提出。
在标准制定方面，英国授权给技术委员会WEE/17小组。
该小组负责钢铁的金属电弧焊的标准制定：
---帮助研究理解标准文本；
---向负责的欧洲委员会提出有关解释或建议；
---监视有关国际和欧洲发展事物，并在英国进行宣传。
代表该委员会的组织清单可以向其秘书处申请获得。
交叉引证
本文献中所指的执行国际和欧洲出版物的英国标准可以在英国标准局标准目录中找到，即从标题为“国际标准对应索引”或通过使用英国标准学会标准电子目录“搜索”设备找到。
英国标准没有表明包括了所有必要的合同条款。
英国标准用户有责任正确使用这些标准。
依照英国标准要求，用户本身并不免除其法律义务。
页面统计
本文献包括一个封面，一个内封面，EN标题页面，第2页到第59页，和一个封底。
本文献中示出的英国标准学会版权日期在文献最后出版时注明。
发行的修正版本
修正版本编号
日期
评论
这份在工程部委员会指导下制定的标准经标准委员会许可出版，2001年三月15日开始生效。
C英国标准学会2001年三月ISBN0580362248
欧洲标准EN1011-2
ICS25.160.10
英文版
焊接---金属材料焊接介绍
第2部分：
铁素体钢的电弧焊
这份欧洲标准在2000年6月6日通过欧洲标准委员会（CEN）批准。
CEN成员必须履行CEN/CENELEC内部规则。
这些规则约定了不加改变地给予该欧洲标准以国家标准法律地位的条件。
有关这种国家标准的最新清单和目录参考资料可以从管理中心出版物或任何CEN成员处获得。
该欧洲标准现有三种正式版本（英文、法文和德文版本）。
任何其它语言文字的版本要由CEN成员负责翻译成自己的语言，并通知管理中心该版本已具有与正式版本相同的法律地位。
欧洲标准委员会（CEN）成员是奥地利、比利时、捷克共和国、丹麦、芬兰、法国、德国、希腊、冰岛、爱尔兰、意大利、卢森堡、新西兰、挪威、葡萄牙、西班牙、瑞典、瑞士和英国等国的国家标准的主体部分。
序
前言
1、范围介绍
2、参照标准
3、术语与定义
4、符号与缩写
5、母体金属
6、可焊性要素
7、焊接消耗品处理方法
8、焊接细节
9、在洞或槽中焊接
10、焊接面的准备工作
11、焊接前的对接定位调整
12、预热
13、定位焊
14、临时附件
15、热输入
16、焊接程序说明
17、标识
18、检验与试验
19、不一致焊接的校正
20、变形校正
21、焊后热处理
附录A（提供资料）其它附录中没有包含的钢材焊接造成的可能有害现象
附录B（提供资料）焊接细节设计说明（在没有应用标准情况下）
附录C（提供资料）避免氢裂化（同时被称作冷裂化）
附录D（提供资料）热效应区强度和硬度
附录E（提供资料）避免硬化裂缝
附录F（提供资料）避免层状撕裂
附录G（提供资料）附录中的参考资料
附录ZA（提供资料）欧洲标准条款提出的基本要求或其它欧洲指令性规定
参考资料
序言
该欧洲标准由技术委员会DEN/TC121制定，焊接秘书处由DS担任。
该欧洲标准最晚应在2001年6月给出国家标准规定，或同等文本出版物或签署物，而相互冲突的国家标准最晚应在2001年6月撤消。
这份欧洲标准是欧洲委员会和欧洲自由贸易协会授权给欧洲标准委员会制定的。
该标准支持欧洲指令的基本要求。
这份标准与欧洲指令的关系参见附录ZA部分。
这是该标准的一个组成部分。
根据CEN/CENELEC内部规则，以下国家的标准组织必须执行这项欧洲标准：
奥地利、比利时、捷克共和国、丹麦、芬兰、法国、德国、希腊、冰岛、爱尔兰、意大利、卢森堡、新西兰、挪威、葡萄牙、西班牙、瑞典、瑞士和英国。
前言
该欧洲标准对EN1011-1进行了补充。
它发表了几个附录，扩展并覆盖了按铁素体钢材要求生产的所有欧洲钢材标准的不同种类的钢材（见条款5）。
该标准提出了令人满意的生产与控制铁素体钢材焊接的一般性指导。
对于可能出现的有害现象的细节，本标准给出了可以避免这些有害现象的处理方法的建议。
尽管该应用标准可以有额外的要求，它一般都可以应用于所有铁素体钢材，不管生产加工涉及到什么类型，该标准都适用。
1范围
该欧洲标准提供了铁素体钢材手工、半机械化、机械化和自动化电弧焊的指导性说明（见条款5），所有产品表格中不包含铁素体不锈钢钢材。
2参照标准
该欧洲标准包括了来自其它出版物过时的或未过时的参考标准和规定。
这些
参考标准在文本的适当地方引用，而出版物则列在其后。
对于过时的参考标准，只有在它包括了修改或修订版本时，欧洲标准才采用这些出版物后来的修改或修订版本；而对于未过时的参考标准，则采用最新版本的出版物（包括修改版本）。
EN288-2：
1997，金属材料焊接工艺技术规范与鉴定书---
第2部分：
电弧焊焊接工艺技术规范
EN1011-1：
1998，焊接---金属材料焊接介绍---
第1部分：
电弧焊的一般说明
EN29692：
电焊条金属电弧焊焊接，气体保护金属电弧焊---焊接与气焊---
钢材的焊接准备（ISO9692：
1992）
ENISO13916：
焊接---预热温度、层间温度和预热保护温度的测量指南
（ISO13916：
1996）
CRISO15608，焊接---金属材料分类系统指南（ISO/TR15608：
2000）
3术语与定义
该欧洲标准的目的、术语和定义列在EN1011-1：
1998之中，提供如下内容：
3、1冷却时间t8/5
指焊接过程和其热作用区冷却期间所用的时间，温度从800oC降到500oC。
3、2焊接行程
熔化涂料电焊条所用焊接行程。
3、3焊接行程比率Rr
焊接行程与电焊条耗费长度的比率。
3、4整形系数FX
描述在冷却时间t8/5焊接整形的干扰系数。
在两维情况下，热流称为F2，而在三维情况下，热流称为F3。
3、5三维热流
焊接期间产生的热，与钢板表面平行和垂直流动。
3、6过度厚度dt
从三维热流过度到两维热流出现的钢板厚度。
3、7两维热流
焊接期间产生的热流，只与钢板表面平行流动。
3、8预热保护温度Tm
如果中断焊接，应该保持在焊接区域内的最低温度。
4符号与缩写
表1---符号与缩写
符号与缩写
术语
单位
CE
碳当量（见C、2、1）
%
CET
碳当量（见C、3、2）
%
D
直径
mm
d
钢板厚度
mm
dt
层间厚度
mm
F2
两维热流整形系数
---
F3
三维热流整形系数
---
HAZ
热效应区
---
HD
可扩散的氢气含量
Ml/100
Q
热输入
KJ/mm
Rr
可焊接行程速率
---
t8/5
冷却时间
（从800oC到至500oC）
s
t
电焊条熔化时间
s
Ti
层间温度
oC
Tm
预热保护温度
oC
To
Tp
Tt
UCS
λ
ρ
С
初板温度
预热温度
冲击过度温度
裂化率单位
热导体
密度
特殊热含量
oC
oC
oC
---
J/cmKs
Kg/m3
J/KgK
5母体金属
本标准适用于不包括不锈钢在内的铁氧体钢铁。
它包括在CRISO15608标准
中1到7组所指的钢铁。
当订购钢铁时应该详细说明与可焊性相关的要求，这将涉及到详细说明在相关钢铁标准中所给出的附加要求。
6可焊性因素
焊接的性能和质量特别容易受焊接条件的影响，因此，焊接时应该考虑以下
几个因素：
—接缝设计；
—氢气诱发的裂缝；
—热效应区的韧度和硬度；
—硬化裂缝；
—层状撕裂；
—腐蚀。
与母体金属的特性相比较同时依赖于焊接的条件，机械和工艺特性会或多或
少不同程度受到影响，特别是在细小的描述区域内热效应区的粗糙度和硬度特性。
经验和试验表明，当评价焊接点的韧性和焊接点的安全性的时候，不仅要考虑到细小的热效应区更低强度和更高的韧性，而且要考虑到与它们比邻的不太精细区域的负载分布影响，因为这将影响到钢铁的选择。
7焊接消耗品的处理方法
如果焊接消耗品生产厂家在消耗品储藏期间或者直接适用之前有特殊的保护
或者一些别的处理措施，那么这些消耗品就应该按照生产厂家规定的条件进行处理。
当在烘干或者焙烤的时候，应该把消耗品从原包装中取出来。
把消耗品从炉中拿出来之后，应该禁止消耗品暴露在易于吸湿的环境中。
在焊接消耗品是被特别包装的情况下，比如真空包装或者其他的隔湿措施，那么在进行烘干和焙烤之前，应该仔细阅读厂家给出的注意事项。
如果要求控制氢气水平，建议焊工将电极放置在加热的盒子或者密封的容器里。
对用于烘干焊接消耗品炉子应该提供测量炉子温度的手段。
8焊缝细节说明
8、1对焊焊接
在横截面积不相等部分之间应该进行对接，并且使得对接部分形状连续，以
避免剧烈的压力都集中在接合处。
在EN29692给出了一些适用于覆盖电极的金属电焊和气体防护的电焊这两种焊接方式的焊接准备工作的例子。
如果设计说明许可那么对接中是允许有局部渗漏的。
应该考虑焊接准备工作和焊接消耗品的选择以达到规定的进深厚度。
在金属疲劳状态下，局部渗漏连接或者永久性衬背物质的使用都不是所希望的。
如果适合的话，衬背物质可以由结构部分上另外的钢铁组成
如果结构部分不适合做衬背物质，那么所选用的应该避免对结构有不利的影响，并且应该与设计说明书一致。
当用铜做衬背材料的时候应该当心，因为这样在焊接金属中会有铜提取的风险。
在用到临时或者永久性衬背物质的地方，连接点应该按使得被连接的部分能完全溶合所要求的方式布置。
在任何制造顺序允许的地方，应该在连接永久衬背的点焊后面安排用于合并的焊接工序（见EN1011-1:
1998的第14条）。
8.2角焊焊接（filletwelds）
除非有另外的说明，用圆角焊接方法连接的边缘和表面都应该尽可能的紧密
接触，因为任何的缝隙（gap）都可能增大裂缝的危险。
除非有另外的说明，缝隙不应该超过3mm。
应该考虑增大角焊接的孔径（throat）以补偿一个较大的缝隙。
除非有另外的说明，不应该再接近拐角的地方开始或者停止焊接工作，正确的做法是在拐角的地方继续焊接工昨。
9在洞或者槽中的焊接
为减少裂缝的危险，在洞或者槽里都不应该填充焊接金属，除非是设计说明
书要求这样做。
那些被要求填充焊接金属的洞或者槽应该在第一次这样做可以被接受之后才能被填充。
10接头表面的准备工作
10、1概述
根据一个已经被审核通过的焊接程序，任何大的凹槽或者在焊接连接过程中
可能发生的几何上错误都应该应用一个焊接物将这些错误纠正过来。
然后，他们被磨光以及将他们与邻近的表面平齐达到一个可接受的程度。
预制底层涂料（商店涂料）如果这样做对焊接没有什么不利的影响的话，应
该刷在接口表面，。
10、2熔接表面
在用到剪切的时候，应该考虑到工作的淬火（硬化）影响并且应该采取预防措施以确保不会发生边缘裂缝。
单层U型、双层U型和单层J型焊接准备工作通常必须用车床加工。
在评价准备方式和接头类型时，应该考虑到所选择的焊接过程。
10、3没有焊接的表面
在所切的边缘不是熔接表面的地方，由剪切、热切割或者热凿孔引起的脆化
影响会对加工工件产生不利的影响。
用适当的热处理可以减少局部的淬火情况或者可以用机械的处理方式完全消除局部淬火情况。
从切割表面移开1mm到2mm通常可以消除淬火层。
当应用热切割时，通过减慢通常的切割速度或者在切割之前先进行预热局部淬火情况就会减轻。
如果可能的话最好询问一下钢铁供应商如何减小淬火。
相比较V型和斜角焊接的准备工作而言，U型和J型准备工作主要用于减少
变形，因为他们所需要的焊接金属要相对的较少。
与此相比，双层准备工作比单层准备工作要好，因为焊接金属可以接头的每一边交替地（deposit）放置。
在控制变形方面，考虑精确的准备和装配方案都是很重要的，同样一个很仔细的计划和控制下的焊接工序也是很重要的。
11焊接前的对接定位调整
除非有别的说明（如在焊接工序说明书或者应用标准），对接接头的母边或
者母面（母边和母面分别表示作为焊接相对不可移动的边缘和面，作为焊接的基础）来说中心对准应该不超过相对较薄材料厚度的25%（针对薄片厚度超过和等于12mm的材料而言），或者对于厚度超过12mm的材料来说，对准线偏移不能超过3mm。
对于某些应用和焊接过程来说，需要更小的偏移。
注：
根据97/23/EC所指示的，一个应用标准意味着一个相关产品的标准
12预热
根据ENISO13916规定，除了那些需要在所有厚度都要测量温度的情况外，
一般要求温度测量点离焊接中心线应该不超过75mm。
在做低温焊接如定位焊的时候，应该特别注意需要预热。
13定位焊
对于定位焊而言，建议最小的定位焊长度应该是50mm，但对于厚度小于12mm
的材料来说，定位焊的最小长度应该是相对比较厚的部分厚度的4倍。
对于厚度大于50mm或者软化强度大于500N/mm2的材料来说，应该考虑增加定位焊的长度和尺寸，这种材料可能会用到双面焊技术。
当焊接高合金钢铁的时候应该考虑使用低强度和高韧性的消耗品。
14临时附件
如果使用热处理来去除临时附件或者在焊接之后焊上/取下部分搭件，应该
留下足够的附件或者焊上/取下部分搭接件，以便通过仔细研磨去除热影响材料。
15热输入
通过焊接移动速度来计算热输入（见EN1011-1:
1998第19条），当与手工
金属电弧焊编织时，编织宽度应该限制在3倍的中心连杆直径之内。
对于多线电弧焊，热输入按单线热输入之和进行计算，单线热输入用单个电
流和电压参数进行计算。
16焊接程序说明
焊接程序说明应该遵守EN288-2规定要求并且应该包括：
a）是在车间焊接还是在现场焊接；
b）最大的焊合厚度（见C.2.4），采用附录C.2；钢板厚度，采用C.3；
c）热输入（见第15条）；
d）氢气比例（见C.2.3和C.3.2）；
e）定位焊（见第13条）。
17标识
在合同所要求需要使用硬标记的地方，应该给出它们的位置和规格尺寸。
用
于标记射线检查的标识有相同的要求。
18检查和测试
因为有延迟裂缝风险的存在，对于焊接制造品的最后检查一般最少要经过16
小时才能进行。
这个最短时间对于屈服强度低于500N/mm2薄的材料可以减少，而对于厚度超过50mm或者屈服强度超过500N/mm2的材料，这个最短时间可以增长。
无论采用多长时间都应该在检查记录中写清楚。
对已经经过了为减少氢气含量而进行热处理的焊接或者已经进行了压力释放
的焊接来说，在最终检查之前不需要在热处理之后有一个额外的时间间隔。
如果焊接后处理要求，在最终检查之前应该实施钨惰性气体焊接（TIG）和
其他的再熔化处理过程
在被接受之前申请检查和核准的焊接不应该刷漆或者采取其他的措施。
19不一致焊接的校正
所有与设计说明书不一致的焊接都应该校正
注意：
应该用断裂机械学或者其他的评估技术决定不一致的焊接是否需要校
正。
20变形校正
由适当的方法测得的加热区域应该与材料供应上建议的一致或者与设计说明
书上建议的一致。
21焊后热处理
当需要进行焊接后热处理而又没有应用标准的时候，那么热处理细节应该在
设计说明书中陈述清楚，其中应该考虑到母体金属、HAZ（热效应区）和焊接金属的特性。
附录A
（提供资料）
在其他附录没有提及的钢铁焊接可能引起的有害现象
钢铁焊接可能引起的有害现象
原因
解决办法
应力释放热
处理裂缝
在应力热处理过程中，如果应力释放热处理和/或钢铁成分不适合，可能会发生碳化物或氢化物沉淀现象。
这会减小钢铁的韧性，因为压力松弛不仅会导致塑性变形，而且会导致裂缝。
通过研磨焊接的凸起部分，来减小应力的聚集；
通过运行正确的焊接顺序使粗糙颗粒状的HAZ数目最小；
使用最优的热处理程序。
腐蚀
a）一般的腐蚀
b）应力腐蚀裂缝
焊接和母体材料之间在化学成分、颗粒大小和压力水平的差别会导致不同的腐蚀速度。
在大多数情况下，焊接和热影响区会先被腐蚀；
由临界合并压力、微观结构和环境造成。
避免钢板与焊接金属成分之间有大的差别；
避免应力聚集；
使焊接应力最小；
减小硬度水平。
附录B
焊接细节说明（在没有应用标准的情况下）
B.1概述
如果在没有应用标准可供指导的情况下，可以使用本附录。
更详细的信息，
在另外的文件中给出，如EN1708-1:
1999和EN1708-2。
避免层状撕裂设计的特殊说明在附录F中给出。
B.2对接接头
布置在线路上的不等横截面部分的对接，会导致局部应力增加和应力聚集，
这是由焊接本身的剖面引起的。
如果两个连接部分的中心平面不重合，那么在接头处还会导致局部的弯曲。
如果有上述影响导致出现应力是不能被接受的，那么在焊接之前应该用一个不大于1/4的斜面对接头部分进行塑形以减少压力。
在图B.1中给出了平面和塑形部分的例子，其中a）和b）是更一般的类型，而c）是用于促进非破坏性试验的特殊结构。
仅从一边进行的局部穿透对焊不应该遭受焊接经向轴的弯曲。
这将导致焊接
底部的拉紧。
因此，应该避免这种情况只有在设计允许的情况下才可以发生。
在这种情况下应该是应用标准或者合同允许这样做。
要点1、大致的1/4的斜面b）、在相对较薄平面上的斜面
a）、焊接中斜面c）、焊接中斜面促进非破坏性试验的特殊结构
图B.1—不对等横截面的对接
B.3角焊接
终端开口角焊的有效长度应该是指小于两倍焊角长度的所有长度。
无论哪一
个更长，在任何情况下，有效长度都应该至少是25mm或者四倍的焊角长度。
对于承受压力的角焊接头，不能假想接头的连接部分都是相互接触的。
对于关键的应用，应该考虑使用局部或者完全的穿透对焊。
在平面或断面边沿进行的角焊其焊角长度指母体金属不应该凸出焊接的地
方，减小孔径厚度的外角熔化是不允许的。
（角焊用于平面或断面边缘；角熔化会减小孔径厚度）（见图B.2）
a）理想的
b）不能接受的（孔径厚度减小了）
图B.2—应用于边缘部分的角焊
单层单角焊不应该遭受焊接经向轴的弯曲，这将导致焊接底部的拉紧。
在角焊连接的熔接面形成大于120ο或者小于60ο角的地方不能承受满工作压
力，除非应用标准允许这样做。
连接部分的熔接面形成大于120ο或者小于60ο角的平面或者凸面角焊设计的
孔径厚度可以由焊角长度乘以下表B.1的一个合适因子得到。
表B.1—基于焊角的平面或凸面角焊孔径厚度设计的因子
熔接面之间的角度（度）
因子
60到90
91到100
101到106
107到113
114到120
1.7
1.65
1.60
1.55
0.50
相应的还应该考虑到制造、运输和那些在使用期间设计专门只用于承担较轻
负载所形成的压力
B.4洞和槽
为焊接方便，洞的直径或者槽的宽度应该不低于三倍的材料厚度或者25mm，
无论这两个中哪儿一个情况更大。
槽的端部应该整成圆，形其半径应该不低于1.5倍的材料厚度或者12mm，而无论这两个中哪儿一个情况更大。
零件边缘与洞或者槽的边缘之间的距离，或者相邻的洞或者槽之间的距离，应该不低于两倍的洞厚度，并且不低于25mm（同样，参见第9条）。
附录C
（提供资料）
避免氢裂化（又称为冷裂化）
C.1概述
本附录介绍怎样避免氢裂化。
在制定本附录时，充分考虑了提出的采用预热方法去避免在非合金，纯金属颗粒和低浓度合金钢铁焊接件中氢裂化问题。
国际焊接学会文件IX-1602-90和IX-1631-91中给出了几个例子。
附录C.2和C.3中提出了两种方法。
附录C.2中给出的方法A用于碳、锰类型的钢铁，主要是基于丰富的经验和大量的数据，不是专业化的。
附录C.3中给出的方法B用于低合金强度高的钢铁，也是基于丰富的经验和大量的数据，同样不是专业化的。
用于开发这两种方法的原始的和经验的不同观点可以尽量用于指导应用。
附录C.4中阐述的方法将被用在有蠕变阻力和低温钢铁。
这些建议仅仅用于普通装配限制条件。
高抑制条件可能需要更高预热温度或者其它措施去防止氢裂化。
附录C.2和C.3条款谈到温度大于0ºC的母体金属焊接。
当焊接低于这个温度时，可能需要提出特殊要求。
可以有选择地使用本附录推出的各种方法。
例如，有效证据支持的低温预热方法。
该证据应包括本附录给出的焊接过程所考虑的所有因素。
C.2避免氢在非合金、细晶粒和低合金钢铁中裂化的方法A
C.2.1母体金属
C.2条款适用于非合金，细晶粒和低合金钢铁。
化学成分，占主要合金成分重量百分比：
——碳0.05∽0.25
——硅最大0.8
——锰最大1.7
——铬最大0.9
——铜最大1.0
——镍最大2.5
——钼最大0.75
——铅最大0.20
确定安全性和预热水平，以避免避免氢裂化，关键取决于精确的母体金属成分、碳当量CE，并取决于焊接金属成分（参看C.2.9）
母体材料的碳当量（CE）值用以下公式计算：
（C.1）
C.2条款适用于碳当量值在0.30到0.70范围的钢铁
如果该公式中的元素，如果只有碳和锰元素在碳和碳锰钢制造工艺规程表中，那时计算值应该加0.03去考虑的残留元素。
不同碳当量或等级的钢连接时应当使用更高的碳当量值。
这个碳当量公式不适用于含硼的钢铁。
C.2.2影响裂化的因素
出现氢裂化有许多因素：
钢的成分，焊接程序，焊接消耗品和涉及到的应力。
如果焊接的冷却时间t8/5（从800ºC到500ºC的冷却时间）太短，在热效应区会出现过分硬化。
当焊接的氢气超出临界值时，在焊接冷却到接近周围温度后残留压力的影响下，硬化区会自动裂化。
通过保证热效应区有效地慢慢冷却，并通过控制相对金属厚度的行程来选择适当的焊接条件以避免裂化。
如果必要的话
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