GB/T 25343.3-2010 铁路应用 轨道车辆及其零部件的焊接 第3部分：设计要求

ICS45．060．01

S30

a雷

中华人民共和国国家标准

25343．3—2010

GB／T

铁路应用轨道车辆及其零部件的焊接

第3部分：设计要求

ofvehiclesand

applications--Weldingrailway

Railway

Part

3：Designrequirements

2010-1201

1-10发布

中华人民共；}Ⅱ国国家质量监督检验检疫总局岩龠

中国国家标准化管理委员会及111

25343．3—2010

GB／T

目次

前言…………………………lII

1范围………………………l

2规范性引用文件………………………’’’………………l

3术语和定义………………z

4设计要求………····………………………’’……………2

5缺欠质量等级…··…………’……………4

6母材和焊材的选择………………···………………’’’…5

7焊接接头的设计……·…………………”6

附录A(资料性附录)焊接接头清单……………···……··……………‘16

附录B(资料性附录)焊接接头准备……………···………’…………一17

附录C(资料性附录)塞焊接头准备…··…·…………’………………’。26

附录D(资料性附录)有关应力和检验等级的接头类型………………27

附录E(资料性附录)焊接接头有效性确认流程图……………………28

附录F(规范性附录)电阻点焊…………………···……29

附录G(资料性附录)焊接接头安全等级的确定………………·…’’…34

附录H(资料性附录)6000系铝合金挤压型材的焊接——有关改进耐撞击性的建议……………35

参考文献……………’’’……36

25343．3—2010

GB／T

刖罱

GB／T

25343{(铁路应用轨道车辆及其零部件的焊接》分为五个部分：

——第1部分：总则；

——第2部分：焊接制造商的质量要求及认证；

——第3部分：设计要求；

——第4部分：生产要求；

——第5部分：检验、试验及文件。

本部分为GB／T25343的第3部分，对应于EN

焊接第3部分；设计要求》。本部分修改采用EN15085—3：2007，主要差异如下：

——删除了EN15085—3；2007的“前言”和“引言”；

——对EN

律引用相应的国家标准或行业标准。

本部分的附录F为规范性附录，附录A、附录B、附录c、附录D、附录E、附录G、附录H为资料性

附录。

本部分由中华人民共和国铁道部提出。

本部分由南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司归口。

本部分起草单位：南车株洲电力机车有限公司、南车长江车辆有限公司、南车戚墅堰机车车辆工艺

研究所有限公司、南车戚墅堰机车有限公司、北车长春轨道客车股份有限公司、南车四方机车车辆股份

有限公司。

本部分主要起草人：毛军明、李加良、宁建国、李玉生、蒋田芳、方荣良、胡立国。

Ⅲ

25343．3—2010

GB／T

铁路应用轨道车辆及其零部件的焊接

第3部分：设计要求

1范围

GB／T25343的本部分规定了轨道车辆及其零部件制造、维护的设计和分级规则。

本部分适用于轨道车辆及其零部件制造和维修过程中金属材料的焊接。

本部分没有定义计算的参数(可参考其他标准，如疲劳试验)。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过GB／T25343的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文

件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成

协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本

部分。

630：1995，NEQ)

GB／T700碳素结构钢(GB／T700一2006，IsO

4063：1998，IDT)

GB／T5185--2005焊接及相关工艺方法代号(ISO

6417．1—2005，Is06520—1：1998，IDT)

GB／T6417．1金属熔化焊接头缺欠分类及说明(GB／T

6417．22005，ISO6520—2：2001，IDT)

GB／T6417．2金属压力焊接头缺欠分类及说明(GB／T

19804--2005，ISO

GB／T19804焊接结构的一般尺寸公差和形位公差(GB／T

19869．1—2005，ISO15614—1：2004，

GB／T19869．1钢、镍及镍合金的焊接工艺评定试验(GB／T

IDT)

GB／T25343．1—2010铁路应用轨道车辆及其零部件的焊接第1部分：总则

GB／T

求及认证

GB／T25343．4—2010铁路应用轨道车辆及其零部件的焊接第4部分：生产要求

GB／T25343．5—2010铁路应用轨道车辆及其零部件的焊接第5部分：检验、试验及文件

ISO

2553焊接、硬钎焊和软钎焊接头图样上的符号表示法

ISO

5817焊接钢、镍、钛及其合金熔焊接头(束焊除外)缺陷的质量分级

ISO

9692—1焊接和相关工艺接头制备的建议第1部分：钢的手工电弧焊、气体保护焊、气焊、

TIG焊接与束焊

ISO

9692—2焊接和相关工艺接头的制备第2部分：钢的埋弧焊

ISO

9692—3焊接和相关工艺接头制备的建议第3部分：铝及其合金的金属极惰性气体保护

焊和钨极惰性气体保护焊

ISO

10042焊接铝和铝合金的弧焊接头缺陷质量分级指南

IsO10447

电阻焊接电阻点焊、凸焊和缝焊的剥离和凿剥离试验

ISO

13919—1焊接电子束和激光束焊接接头缺欠质量等级指南：第1部分：钢材

ISO

13919—2焊接电子束和激光束焊接接头缺陷质量等级指南：第2部分：铝及其可焊合金

ISO

14555焊接金属材料的电弧螺栓焊

ISO／TR

15608焊接金属材料分类体系指南

ISO

15614—12金属材料焊接程序的规范和鉴定焊接程序试验第12部分：点焊、缝焊和凸焊

】

25343．3—2010

GB／T

ISO

17653金属材料接头的破坏检验电阻点焊的扭转试验

EN

1011—2焊接金属材料焊接推荐规范第2部分：铁素体电弧焊

3术语和定义

GB／T25343．1—2010确立的术语和定义适用于本部分。

4设计要求

4．1概述

除项目框架或产品技术规范特殊规定外，轨道车辆所有部件中的焊缝均应符合下述设计要求。

焊接接头清单的内容、接头准备、接头类型及接头有效性确认流程可参见附录A、附录B、附录c、

附录D和附录E，电阻点焊见附录F。

4．2接头静载强度计算

计算应力应小于或等于技术规范要求的许用应力或由制造商规定且被验收机构认可的许用应力。

静载强度计算举例：在附录B和附录C中给出“有效横截面积an”。

应通过对局部区域的计算来保证焊缝横截面既满足要求又能够承受静载应力。

4．3接头疲劳强度计算

接头设计应符合应力及安全等级要求。

许用疲劳强度是由标准、规范、方法及指导准则或根据应力／循环曲线定义的，应在技术规范中规定

或由制造商提出并经过验收部门或国家主管部门的认可。

参考曲线应在技术规范中进行规定，或由制造商提出并经用户批准。通常该曲线适用于一定类型

的接头(对接焊缝、角焊缝等)。

4．4应力等级和应力系数

根据应力系数确定的应力等级见表1。应力系数为接头计算疲劳应力与接头类型的许用疲劳应力

之比，可通过适当的安全系数进行调整。许用应力的标准和数据源应在用户与制造商之间通过协商达

成一致。如有要求，还应得到国家主管部门的认可。在本部分中，也可采用有关轨道车辆制造的国家标

准和铁道行业标准。

许用疲劳应力可以通过典型接头试样的疲劳试验得出。应根据与国家主管部门达成一致的标准或

导则进行疲劳试验的统计评估，也可以采用轨道车辆结构要求的国家标准和铁道行业标准。

表1应力等级

应力系数(s)

应力等级计算标准中的典型接头样品疲劳测试值

疲劳强度选项1选项21

高≥o．9≥o．8≥o．9

中o．75≤S<o．9o．5≤S<0．80．75≤S<0．9

低<0．75<O．5<O．75

8关键的极限值应与用户或验收机构达成一致。

4．5安全等级

——安全等级定义了单个焊接接头失效后对人员、设备和环境所造成的影响。

安全等级分为：

——低级：焊接接头的失效不会导致轨道车辆综合功能的直接损害，不可能造成人身伤害事件

——中级：焊接接头的失效直接影响其整体功能的减损，或可能造成人身伤害事件；

2

25343．3—201

GB／T0

——高级：焊接接头的失效会导致人身伤害事件和轨道车辆综合功能的下降。

如果合同有要求，由设计人员对各焊缝确定的安全等级必须经过用户或／和国家主管部门的认可。

安全等级的确定可参考附录G。

4．6焊缝质量等级

在设计期间，应根据安全等级及应力等级规定焊缝质量等级。有关焊接实用性及可行性等问题宜

向主管焊接责任人员咨询。

轨道车辆焊接接头的焊缝质量等级分为六级，见表2。

表2焊缝质量等级

安全等级

应力等级

高中低

CPA‘B。CPC2

高CP

出CPBbCPC2CPC3

低CPCI4CPC3CPD

8焊缝质量等级cPA是一种特殊等级，仅适用于生产和维护时具有完全焊透及完全可检查的焊缝；

6焊缝质量等级CPB：安全等级为“高”的CPB只对生产和维修时具有完全焊透及完全可检查的焊缝有效；

。安全等级为“中”的CPB仅对不可能进行内部检验的焊缝有效；在这种情况下，图样上应增加一个特别的标注

“安全等级为中／要求增加表面检验”，并按GB／T25343．5—2010之表1进行检验；

6焊缝质量等级CPCI：CPCI级对不能进行内部探伤的焊缝也有效，在这种情况下，图样上应增加一个特别的

标注“需要表面检验”，并按GB／T25343．5—2010中表1进行检验。

C1

A、CPB及CP

可以在制造过程中进行检查但不能在维护时检查和修理且焊缝质量等级为CP

的接头，则根据表3的要求应将其划分至更高一级的检验等级或降低应力等级。

如果不能达到焊缝质量等级要求，设计人员应降低应力等级或更改设计，参见附录D和附录E。

焊缝整形是一个可以增加组件许用疲劳强度的方法，其结果可以降低焊缝质量等级。

焊缝质量等级与检验等级应在图样中或其他文件(如零件清单)中给出。

4．7焊缝检验等级

根据焊缝质量等级可确定各焊接接头的检验等级，见表3。

检验等级用来辨识焊接接头所需进行检验的各种类别和最低等级。

表3焊缝质量等级与检验等级对照表

焊缝质量等级检验等级最低要求

CPAcTl

CPBCT2

CPCICT2

CPC2CT3

CPC3CT4

CPDCT4

适用于检验等级的试验至少应与GB／T25343．5—2010的规定相同。

4．8应力等级、安全等级、焊缝质量等级、缺欠质量等级、焊缝检验等级与检验之间的关系

根据表1、表2、表3、表5、表6及GB／T

缝质量等级、缺欠质量等级、检验等级和检验之间的关系一览表。

3

10

25343．3—20

GB／T

表4应力等级、安全等级、焊缝质量等级、缺欠质量等级、焊缝检验等级与检验之间的关系

缺欠质量等级

焊缝质量焊缝检验内部检验表面检验外观检验

应力等级安全等级ISO5817、

等级等级RT或uTMT或PTVT

ISO10042

高高CPA见表5或表6cTl100％100％100％

cT10％

高中CPBB210％100％

高低CPC2CcT3没有要求没有要求100％

中高CPBBCT210％10％100％

中中CPC2CCT3没有要求投有要求100％

中低CPC3CCT4没有要求投有要求100％

低高CPC1CCT210％10％100％

低中CPC3CCT4没有要求没有要求100％

低低CPDDCT4没有要求没有要求100％

5缺欠质量等级

5．1概述

6417．1和GB／T6417．2的规定。

焊缝缺欠的定义应符合GB／T

5．2缺欠质量等级

与焊缝质量等级有关的缺欠质量等级见表5和表6，并符合ISO5817和ISO10042的要求。

5．2．1熔焊接头缺欠质量等级(不含高能束焊)

5．2．1．1钢材

表5给出了符合ISO5817的缺欠质量等级。

表5与焊缝质量等级相关的钢的缺欠质量等级

焊缝质量等级

ISO5817规定的缺欠

CPACPBCPC3CPD

C1／CPCZ／CP

1．1-1．6、1．13、1．15、1．18、1．19、1．22、2．1、2．7、2．8、

BBCD

2．11-2．13

1．7、1．8、1．9、1．1l、1．14、1．17、1．23、2．2、2．3-2．6、2．9、

不允许BCD

2．10、3．1

1．10、1．16、1．20、1．31、3．2不适用BCD

1．12‘、4．1与4．2对这些缺欠不进行评定

8有关等级CPA，见7．3．15。

5．2．1．2铝及其合金

表5给出了符合ISO10042的缺欠质量等级。

4

25343．3—2010

GB／T

表6与焊缝质量等级相关的铝及其合金的缺欠质量等级

焊缝质量等级

ISO

10042规定的缺欠

CPACPBCPC3CPD

C1／CPC2／CP

BBCD

1．1、1．2、1．4、1．5、1．7、1．9、1．15、2．1、2．3、2．6、2．10

1．3不允许不允许不允许D

1．6、1．10、1．11、1．14、1．16、1．18、2．2、2．4、2．5、2．7、2．9

不允许BCD

及3．1

1．12、1．13、1．17、2．11、2．12及3．2不适用BCD

4．1对这些缺欠不进行评定

对于焊缝质量等级CPA的T型对接焊缝，焊趾处的半径应大于或等于3mm，见图17。

5．2．2与焊缝质量等级相关的激光束和电子束焊接缺欠质量等级

缺欠质量等级应符合ISO13919—1和ISO13919—2的相关要求，如表7和表8所示。

表7与焊缝质量等级相关的钢的激光束和电子束焊接缺欠质量等级

焊鞋质量等级

ISO

13919—1规定的缺欠

CPACPBCPC1／CPC2／CPC3CPD

1～4、6、7及18BBCD

5、8、10～16不允许BCD

9、17不适用BCD

表8与焊缝质量等级相关的铝及其合金的激光束和电子束焊接缺欠质量等级

焊缝质量等级

ISO

13919—2规定的缺欠

CPACPBCPc3CPD

C1／CPC2／CP

1～5、7、8及20BBCD

6、9、11～18不允许BCD

lO、19不适用BCD

5．2．3与焊缝质量等级相关的螺柱焊接缺欠质量等级

C3和CP14555的相关要求。

螺柱焊接接头仅允许采用CPD焊缝质量等级，并应满足ISO

5．2．4与焊缝质量等级相关的电阻点焊、凸焊及电阻缝焊的质量要求

与焊缝质量等级相关的电阻点焊、凸焊及电阻缝焊的质量要求见表F．2，表面质量见表F．3。

A和CPB焊缝质量等级。

电阻点焊、凸焊及电阻缝焊不允许使用CP

5．2．5其他焊接方法质量要求

用户与制造商应就其他焊接方法质量要求达成一致意见。如有要求，还应征得国家主管部门的同意。

6母材和焊材的选择

6．1母材的选择

焊接母材应满足ISO／TR15608规定的材料分组的要求并具有确定的可焊性。如果材料符合相关

581的可焊性。

的国家或国际标准且被其确认为可焊，那么该材料被认可为具有符合IsO／TR

如果所用母材可焊性不确定，制造商应向用户提供焊接工艺评定报告(WPQR)，向用户或操作人

员证明使用该母材的接头性能符合设计或工程技术部门制定的要求(见GB／T

对于具有中、高安全等级的焊接接头的轨道车辆零件，只能使用具有或得到认可的动载疲劳强度值

的母材。

5

GB／T25343．3—2010

6．2焊接材料的选择

如果对选取的焊接材料的特性存在怀疑，制造商应通过焊接工艺评定报告(WPQR)向用户或操作

25343．4—2010

人员证明，使用该焊接材料的接头性能符合设计或工程技术部门制定的要求(见GB／T

中5．3．1)。

7焊接接头的设计

7．1概述

应避免具有锐边及截面突变的焊接接头，传力线应尽可能保持平缓过渡。

如果可能的话，各焊接部件的中心线应尽可能集中于一点。应避免焊缝处于高应力区，无法避免

时，应策划采用更高一级的检验要求。

必要时，应在开发过程中通过焊接工作试件对焊缝计算厚度进行验证。

在母材和焊材的可焊性方面，应遵守制造商提出的要求和建议。

厚度方向承受应力的钢部件，应根据EN1011—2采取适宜的设计措施，并选取在厚度方向有断面收

缩率要求的材料。

计算过程中应考虑衬垫(熔池永久支撑)。铝结构的衬垫上宜增设一条槽。

在铝结构或钢结构的T型接头上，有必要使用开坡口的衬垫，例如半V型坡口的对接焊缝。

应通过合适的焊接设计来保证防腐问题，例如全焊透焊缝。对部分焊透焊缝或断续焊缝应采取相

应的防腐蚀措施。

在图样上应标注打钢印位置。

为了减少变形，焊接接头应沿着组件中心线或对称于中心线的位置进行布置。

组件设计时应充分考虑焊接及检验时的可达性。

应避免接头的堆积。必要时，可采用锻件或铸件。

应避免在受拉梁翼上利用横向焊缝焊接附属零件。

在冷成型钢或铝及铝合金的热影响区，计算时应考虑强度的下降。

尽量避免在一个组件上既有焊接接头又有螺栓连接或铆接接头。

电阻点焊的要求见附录F。

6000系铝合金焊接的有关信息参见附录H。

7．2冷弯区域的焊接

在Is0／TR

CL1和CL

3的结构进行焊接。对于认证等级为CL2的结构，只有在满足下列条件之一时才能进行

焊接：

——弯曲后或焊接前已进行了热处理(正火)；

——按照表9中的条件要求(弯曲半径与钢板厚度比)。

表9冷弯区域的焊接(钢材)

最小r／t最大t／mmLI—l

1050

324叉

212／＼I

1．58

～

f．∞

1

14’

8对于符合GB／T700的Q235D材料允许最大到6mm。

25343．3—2010

GB／T

7．3制造要求

7．3．1箱形粱

在箱形梁部件焊缝受弯曲拉应力的情况下，仅当通过强度计算证明梁腹板焊缝根部应力小于规定

值时，才允许下翼板与腹板之间采用单侧角焊缝。图1所示为受拉梁翼内应力级别高的箱形梁·

1——箱形承载粱5率

2——受压粱翼板‘

3——受拉粱翼板。

图1受拉粱鬓内应力级别高的箱形粱示例

7．3．2不等厚度部件的对接焊缝

不等厚度部件各截面间应平缓过渡，斜度应不超过图2中的给定值。如果焊缝厚度不足以覆盖过

渡区，应对较厚部件进行相应的加工。

单位为毫米

注：CPC3与CPD为1：1。

4。接头形式见图样。

注：cPA、cPB、cPc1与CPc2的焊道为1t

t4表示角度<14。。

斜度<1：1表示角度<45。；斜度<1

b)

1——斜度。

斜面的加工应使焊缝外形与斜度保持一致。

c)

图2不等厚度部件的对接接头

25343．3—2010

GB／T

7．3．3塞焊和槽焊焊缝

C2、CP

仅承受剪切应力的塞焊和槽焊缝，只能用于焊接质量等级为CPC3或CPD的焊缝。

圆形或椭圆形槽的尺寸应允许电焊条或焊炬以最小45。的角接触到焊接处，见图3。对于薄板，要

求孔直径大于或等于部件厚度四倍或椭圆孔总长大于或等于孔径三倍。

孔内或槽内角焊缝应满足以下尺寸要求，见图4：

——孔直径：d>(3～4)Xt2；

——槽宽度：c>3×t2。

图3塞焊和槽焊孔的焊接可接近性

单位为毫米

。H。

H1．1

，＼＼、▲j』、＼y，、、、▲j』、＼y

髟黝。形黝·

a)孔内角焊缝b)槽内角焊缝

D～一12；f一一12}口≥d}

3×d≤e≤4×d；L≥2c。

图4塞焊和槽焊焊缝尺寸

7．3．4两接头问的距离

焊缝间的距离应避免热影响区交叠。只有在设计过程中已经考虑到了热处理或硬化区域的影响

(如残余应力、强度下降及硬度下降等)时，才允许在热影响区出现交叠现象。

为了减少角部变形及应力叠加，应根据部件连接的材料厚度和组件的夹具布置来决定两接头间的

最小距离。

mm，见图5。

对于厚度小于20mm的材料，特别对于铝及高强度钢，建议熔合区间隔至少为50

25343．3—2010

GB／T

单位为毫米

图5熔合区间的最小距离

7．3．5纵向焊缝上的加强板

当一条角焊缝与一条对接焊缝交叉时，应避免部件上的开口。将该区域对接焊缝的余高磨平以确

保交叉焊缝处实施连续的焊接，见图6。

图6垂直纵向焊缝的加强板

7．3．6填充金属及穿越孔

通常应避免出现穿越孔，需要有焊缝穿越孔时，开孔尺寸应足够大，以熔敷完好的焊缝金属，避免在

连接焊缝热影响区出现应力集中，见图7。

L…“d…¨

r最小30ITlm；

d≥20mitt。

图7填充金属和穿越孔

7．3．7角接板与加强板端部

图8和图9中给出了角接板端部与加强板端部的设计实例。为了确保在适当的条件下实施端部周

边焊，角接板与加强板端部应符合图8中的相关要求。

单位为毫米

厂鼍

／；

／；

／；

／i

x嗡虽

rixIn。

r最小为30

图8角接板与加强板端部的设计

承受高应力组件的角接板应进行连续焊接。

GB／T25343．3—2010

7．3．8角接板的形状

影响承受疲劳载荷的零件(承受动载的零件)的大部分故障都是因与形状有关的问题引起的，这些

问题不但具有不良的力线传递，而且还会引起应力集中。

．／_

／r

_

／。卅

图9角接板形状

7．3．9焊缝周边焊

应沿着角接板端部施焊。如果可能的话，在长度L上应没有间断，即L应至少等于2￡，见图10。焊

缝周边焊主要考虑下列问题：

a)不考虑焊缝质量等级，通常是为了避免板端出现腐蚀问题；

b)在承受高应力的边缘；

c)如果焊缝质量等级为CPC3或CPD的焊缝，则焊缝端部周边焊不是必须的。

““““-L

工

、J

l氐丽

If巡多

L!．

L≥2￡，L～一10mrn；

f——钢板厚度；

L——连续长度。

如果可能的话，应不间断的实施焊缝周边焊。

图10焊缝周边焊

25343．3—2010

GB／T

7．3．10角焊缝

在设计角焊缝时应考虑下列要求：

——角焊缝通常应是等腰的，见图11。如果因结构原因或更好的力线流，除焊缝厚度n以外，角焊

缝焊脚长度z也应在图样中标注。

——角焊缝焊缝厚度a不应超过计算值。然而，因工艺或焊接工程的目的，这一值也可以增大。

边缘距离t》1．5a+t。

图11角焊缝边缘距离

mm，见图12。

对于厚度小于20mm的材料，特别对于铝及高强度钢，最小搭接尺寸应为50

屯≤tl

mm)

z～一3×t2(5mm≤岛≤20ITLrn，最小50

ft

4—2万一而

截面规定的焊缝厚度n应小于或等于计算的最大厚度n一。

图12搭接焊缝最小搭接尺寸

7．3．11对接焊缝

焊缝质量等级为CPA及CPB的焊缝，应在其始端和终端采用引弧板和收弧板，见图13。对于其

他对接焊缝，可以使用引弧板和收弧板以防止焊道开始处出现未焊透现象和在结束时出现焊接裂纹(见

GB／T25343．4—2010中5．2．1)。引弧板和收弧板应在图样上进行标注。

引弧板和收弧板的安装应保证焊接能在其需要的长度以外开始和停止。

设计或焊接部件中引弧板和收弧板应与母材材质相同。

引弧板和收弧板的坡口形式应与要焊接的接头的坡口形式相同。

引弧板和收弧板既可以采用机械方法固定也可以采用磁力方法固定，也可以采用焊接的方法。

完成接头焊接后，可采用机械方式去除引弧和收弧板或采用火焰或等离子切割去除。去除后应沿

纵向打磨。

严禁敲击造成破损。

图13对接焊缝引弧板和收弧板示例

25343．3—2010

GB／T

7．3．12有拘束的接头

冷裂纹和热裂纹是造成很多故障的主要原因。设计人员应注意：拘束焊缝(残余应力)容易造成冷

热两种裂纹的进一步扩大。由拘束引起的焊接接头残余应力增加会导致产生冷裂纹及热裂纹。

应避免下面几种特定的组件，因为其残余应力可导致这类问题的发生：