任彭龙,葛佳棋,万升云,钟奎,汤旭祥
中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 江苏常州 213011
伴随我国出口产品种类的不断增加,越来越多的产品在技术合同条款中要求采用相关国际标准,或要求生产企业通过相应国际体系认证,来保证产品的质量。现代工业装备制造过程是通过一系列工艺过程实现的,其中不易或不能经济地确认其输出是否合格的过程,通常称之为“特殊过程”。而产品焊接质量是否合格很多时候无法通过简单的外观检测进行确认,且焊缝质量的好坏对产品整体质量、安全性能有着很大的影响,因此焊接被视为一种特殊过程。为了更好地实现对焊接产品质量的控制,根据ISO 9000系列标准的质量保证原则,结合焊接实际应用条件,又制定了ISO 3834系列标准。焊接产品生产企业建立焊接质量保证体系,就成为其与国际市场接轨的重要方式,同时,也成为其产品走向国际市场的必要通行证,在产品可持续的生产制造建设、扩大市场份额方面有着重要意义[1]。
ISO 3834系列标准是由国际标准化组织第44技术委员会(ISO/TC44)制定的焊接质量保证体系标准,其内容主要规定了金属材料熔化焊的质量要求,可视为ISO 9000系列标准在焊接方面的细化和补充。此外,欧盟多个产品标准也要求焊接企业必须按照ISO 3834建立焊接质量保证体系并满足相关要求,如钢结构、压力容器和轨道车辆等。由此可见,ISO 3834系列标准在焊接质量保证方面起着核心作用,同时可以将ISO 9000系列标准和欧盟众多产品标准有机地联系在一起。
想要真正做到对焊接过程的有效管理,在按照ISO 3834系列标准执行的过程中,就需要调用焊接工艺、材料、人员等一系列的ISO标准对其支撑,强化ISO 3834的可实施性。对于当前绝大部分的焊接生产仍采用以电弧焊为主的熔化焊焊接方法这一现状来说,ISO 3834系列标准在确保企业焊接生产活动中采取良好实践以保证产品质量方面,发挥着极其重要的作用。
ISO 3834按照质量等级要求的不同,分为金属熔化焊质量要求的完整质量要求、一般质量要求和基本质量要求,分别对应ISO 3834的第二、第三、第四部分。
1)完整质量要求在3个等级中对企业的生产要求最为严格,规定了正常条件下的完整质量要求,要求企业必须配备满足制造环节需求的足够焊接人员,且具有相应资质,焊接生产前需要全面计划,生产过程需按照书面的执行规程进行,且需保留相关书面记录[2]。
2)一般质量要求相比完整质量要求,可在生产计划或过程记录方面做有选择性的取舍,具体根据企业的产品条件或其他需求来操作[3]。
3)基本质量要求中,除了对焊工、焊接操作工以及无损检测人员有明确规定,要求通过考试进行资格鉴定与认证以外,对于焊接工艺及过程没有严格控制的要求[4]。
针对上述3个等级在工艺及过程中的具体要求,ISO 3834在第五部分[5]和第六部分[6]给出了详细的标准文件和实施指南,方便企业在建立焊接质量保证体系的过程中有据可依。
ISO 3834金属材料熔化焊质量体系在建立过程中将面临许多重点和难点,主要体现在人、机、料、法、测几个方面,其中,“人和法”是最关键的部分,也是与ISO 9000系列标准区别最大的方面,“机、料和测”方面的要求与ISO 9000系列标准的要求基本保持一致。“人”的部分要求企业按照ISO标准进行人员认证,包含焊接管理人员、焊接操作人员和无损检测人员的认证。“法”的部分则要求企业按照ISO标准进行焊接工艺管理,包含焊接工艺评定WPQR和焊接作业指导书WPS的管理。接下来将分别从人、机、料、法、测几个方面对ISO 3834标准体系进行介绍。
ISO 3834金属材料熔化焊质量体系要求企业按规定配置足够的、合格的焊接人员和试验及检测人员,除了基本质量要求对焊接责任人员无特定要求以外,完整质量要求和一般质量要求中均对焊接责任人员做出规定,应满足ISO 14731:2019《焊接协调-任务和职责》中规定的知识与能力要求,明确任务和职责,并获得充分授权得以采取必要的行动来保证焊接生产的质量。ISO 14731:2019《焊接协调-任务和职责》中对焊接责任人员进行了3个等级的划分,分别是具有全面技术知识、专业技术知识和基本技术知识的焊接责任人员。企业可根据自身需要来确定焊接责任人员的等级。
企业还应根据ISO 9606系列标准对焊工进行理论和实际操作的培训与考核,获得授权机构颁发的资格证书,确保证书内容能覆盖焊工的全部工作项目,满足生产需求;涉及到机器人自动化生产的企业,应根据ISO 14732:2013《焊接人员-金属材料机械化和自动化焊接操作工技能评定》对焊接操作工进行培训和考核,以满足机器人焊接操作人员的资质要求。
此外,企业还应按照规定配置胜任的从事焊接生产试验与检测的计划、实施及监督人员。无损检测人员应根据ISO 9712:2012《无损检测人员资格鉴定与认证》取得相应资质。
企业要具备符合规定的场地用于原材料的存放、生产制造和成品存放。母材和焊接材料应分别存放在专门的库房,不同类别金属母材应至少存放在不同货架上,并具备相关标识与使用程序。由于焊接对环境要求的不同,所以铝合金和不锈钢要有专门的生产车间,不得与碳素钢生产车间混用。生产车间应配置必要的温度、湿度调节装置,划分物料的区域标识。
设备应满足产品制造的需要,涵盖原材料加工、搬运、成形等各方面,包含焊接电源、加工设备、搬运设备、热处理设备、检测设备、仪器仪表和安全防护设备等,同时编制设备列表清单,描述设备工作能力,制定设备的维护计划,确保设备满足相关应用需求。
母材及焊接材料是产品生产的直接输入,其质量直接影响焊缝质量的好坏。ISO 3834规定企业应制定并实施程序,确保母材和焊接材料的安全贮存。按照牌号、批号、品种、规格等分类存放,存放期间保持识别标志,避免混放且确保母材及焊接材料的可追溯性。必要时,还可对焊接材料进行批量检测。
除ISO 3834基本质量要求之外,企业在生产之前应制定合适的生产计划,明确任务的分配和工艺的执行。对于涉及到新的接头类型、焊缝形式,应按照相应标准进行工艺评定,根据产品实际焊接结构特点,确定评定时采用的母材组别、规格、焊接材料及接头类型。工艺评定通过后制定用于焊接生产指导的焊接工艺规程及相关作业指导书。
焊接质量的保证一方面源于对工艺的合理制定和执行,另一方面也离不开各环节的检验与检测。ISO 3834要求企业在焊接制造的各环节进行检验与检测。焊前检验通常包括材料入库检、人员资格确认及其他焊缝质量的影响因素检查;焊接过程中的试验及检验要求企业在生产中严格执行工艺,对于主要的焊接参数、预热温度、层间温度、焊接顺序等采用适宜的间隔点或全程监控进行检查;焊后试验及检验主要是为了验证产品的性能是否满足验收条件和质量要求,并对检测的结果出具报告。
ISO 3834金属材料熔化焊质量体系的认证由被授权的认证机构进行,通常认证分为文件审核、焊接责任人员考核和现场审核3个方面。审核员在进行文件审核时,要求企业提供焊接人员、焊接责任人员和无损检测人员的资格证,且组织结构、控制性文件及焊接工艺相关文件等都在审核之列;焊接责任人员的考核会针对其专业知识、检测方法及现场管理等方面进行面试;现场审核主要包括材料的存放、焊接环境、设备状态及焊接过程等是否符合标准要求来进行评价。
1)通过对比分析ISO 3834不同等级质量要求,整理并探讨了企业在建立质量体系过程中应关注的重点和关键要素。
2)企业通过进行ISO 3834质量体系认证,可促进企业焊接管理水平的提高以及产品质量稳定性的提升,增加企业的市场竞争力。