CWI培训焊接检验工艺学第10章目视检验和其它无损检.ppt

,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 介 绍 目视检验 (VT) 无损检测 (NDT) 无损检测符号 总结 主要术语及其定义,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,介绍 在任何一种有效的焊接质量控制活动中，目视检验均作为评估结构和部件质量的一种最基本的方法。为了确保焊接质量能够满足其预期用途的需要，各种规范和标准均把目视检验作为最基本的、判定接受与否的最低要求。即在规定需要采用其他的无损检验或破坏性试验方法的条件下，目视检验仍然作为一种最基本的检验手段，而其他的检验方法就其实质而言均是对目视检验的一种补充。当我们讨论各种用于评估焊接质量的其它方法时，我们实质上可以把这些检测方法看成是对目视检验的一种补充，这是因为试验或试验结果的最终评估都要依靠目视的方法来完成。 无数的事实已经证明有效的目视检验可以提前发现绝大多数后期采用的其它更为昂贵的无损检测所发现的焊接缺陷。重要的是我们必须认识到要想达到上述效果，就必须在焊前、焊中和焊后让一位受过培训并有资格的检验师进行有效的目视检验。不注重制作过程的检验，而只是简单地查看完工焊缝仅能提供有限的有关焊缝质量适用性的保证。 目视检验的最大局限是它只能发现那些暴露于表面的不连续。因此，观察焊缝和接头的开始和中间层的焊接情况对焊接检验师来说就显得尤为重要。 由于相对而言目视检验比较简单且所需的检验工具最少，所以目视检验是一种成本很低的质量控制手段。这种低成本还体现在它能够在缺陷形成之初就发现它，并立即采取最为经济的纠正措施。一个典型的例子是目视检验能够发现根部裂纹。 根部裂纹在其形成之初、并进一步施焊前被发现而进行修补，和直到焊接完成以后再发现而进行修补所需的费用相比要少得多。在大多数情况下，大量的修补工作所导致的不单单是成本的增加，还需要重点考虑为完成修补所要花费的额外的工作时间。缺陷在形成之初就被发现所需的修补时间最少，对整个工程进度的影响也最小。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,目视检验是相对简单的评估方法,但不能误解为任何一个人都可以做。美国焊接学会已经认识到让那些至少有些目视检验知识和经验的人进行检验是非常重要的。为了满足这些需要，美国焊接学会开发了认证的焊接检验师程序以评判一个人是否符合作为一位焊接检验师。如果满足经验要求并通过一系列考试，就可认为他或她有能力进行焊缝及焊件的目视检验。 虽然我们说目视检验同其他无孙检验方法相比相对比较简单，但这并不是说随便任何一个人都可以有效地进行焊缝的目视检验。回顾我们前面九章所讲的内容就可以理解，任何从事目视检验工作的人都必须掌握大量的专业知识。熟练地掌握各种焊接检验的知识需要花费数年的时间积累经验并接受各种专业培训。最重要的是焊接检验师必须熟悉各种焊接工艺和方法、以及那些评估完工焊缝质量的方法。 本教材的最后一章将重点讨论作为质量控制程序中最基本的目视检验方法的应用，同时也将涉及作为目视检验辅助手段的无损检测技术。受本培训课程的限制，我们不可能在此对各种工业领域内每一个焊接检验师的不同职责进行准确详细地讲解。每一个人的特定的工作内容及所应用的工艺情况未必适合于其他人。在此，我们就作为焊接检验师工作的职责范围展开概括性的讨论。因此，本章的重点是概括性地讨论焊接检验师如何在其日常工作中具体地应用我们前面九章所讲的知识。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,目视检验（VT） 焊接检验师的职责牵到许多方面的内容而且体现在制作过程的不同阶段，因此，“检验核查表”已成为一种非常有用的检验工具。如此文件能帮助检验师有效地安排工作，并确保完成每一项指定的任务。图10.1给出了这类检查清单的一个例子。 在本章的内容中，我们还将介绍焊接检验师使用的各种检验工具。虽然我们说在所有的检验中目视检验所需的检验工具最少，但我们也应该理解一些检验工具能够帮助检验师更容易、更有效地开展工作。图10.2给出了一些常用的、能够帮助焊接检验师评价焊接和焊缝质量的工具。 前面我们已经提到，只有在制作过程的每一步都开展检验才能保证目视检验的有效性。除非是连续不断地进行检验，否则就有可能造成漏检。此外，持续不断的目视检验能够迅速地发现问题并立即采取最为有效地纠正措施。因此，本章有关焊接检验师“目视检验”的职责将分为焊前、焊中和焊后几个阶段来讨论。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,焊前检验 审阅所应用的资料 检查焊接工艺 检查每个焊工的资格 设立检验“停止点” 编制检验计划 编制保存检验结果和记录的计划 建立标识不合格品的体系 检查焊接设备是否处于良好状态 检查所要使用的母材和焊材的质量及状态 检查焊接准备 检查坡口装配情况 检查对中（直）设备的适用性 检查焊接接头是否干净 当有要求时，检查预热温度,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,焊接过程中检验 检查焊接参数是否符合焊接工艺 检查每条焊道的焊接质量 检查层间清理 检查层间温度 检查每道焊缝的位置及其焊接次序 检查反面清根表面 如有要求，监督制作过程中的无损检验（NDE） 焊后检验 检查完成的焊缝的外观情况 检查焊缝尺寸 检查焊缝长度 检查焊接件的尺寸精确度 如有要求，监视增加的无损检验（NDE） 如有要求，监视焊后热处理 准备检验报告,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,焊前检验： 从某些方面来讲，焊接检验师在焊前的职责最为重要。至少我们可以讲除非是这一阶段的工作得以圆满地完成，否则就会在以后的制做过程中出现问题。这一阶段的任务主要是组织随后的检验工作，其中包括：熟悉焊接要求、确定何时进行检验、建立报告和保存检验记录的体系。 焊接检验师在接到一项新的检验任务时，首要的任务是要阅读与实际焊接相关的所有资料。其中包括：图纸、规范、技术要求、工艺等。这些资料对焊接检验师来讲非常有用。一般来说，这些资料包括了诸如被检对象、检验时间、检验地点以及如何进行检验的信息。因此，这些资料为随后的检验提供了充分的依据。这些资料也有助于焊接检验师安排如何进行焊接质量评估以确保焊接符合指定的工作要求。 通过审阅这些资料，可以获得要用于焊接制做中所用材料的有关信息。根据所指定的材料型号，可以了解是否存在有特殊的焊接要求。例如，如果指明要使用调质钢，则通常要对焊接过程中的热输入进行控制。这就要求焊接检验师在实际检验中能将这一要求牢记在心。 另外一个值得注意的方面是：对要使用的材料检查是否有能够覆盖所要求焊接的工艺。除了了解所使用的材料以外，焊接检验师还必须检查经评定合格的焊接工艺是否提供了合适的焊接方法、焊接技术、填充金属的型号、焊接位置等信息。如果现有的焊接工艺没有正确地覆盖随后焊接生产中的某个方面，则必须编制新的焊接工艺并按照相应的规范要求进行评定。有时可能还要求焊接检验师负责工艺评定过程中的监督、试验、记录并评估工艺评定结果。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,在所有相关的焊接工艺评定合格以后，有必要对每个焊工的资质证书进行审核以确保这些焊工有资格并持证、并有能力按照经批准的焊接工艺从事焊接工作。每个焊工的资质都与一些特定的要求相关，其中包括：焊接材料、焊接工艺、焊接位置、焊接方法、接头形状等。对那些没有合适的资质和证书的焊工必须进行考核以确保他们有能力按所应用的焊接工艺开展工作。 一般说来，能有一份参与生产焊工的清单将对焊接检验师的工作很有帮助，这份名单通常给出了每一个焊工有资格进行的焊接工艺。有些规范要求对所有的完工焊缝要按照每个焊工的编号进行永久性的标识。如果有这种要求，就应该建立一份能够显示每个焊工钢印号的记录。有时规范对每个焊工资质证书的有效期也会有所规定，此时应该保存一份焊工连续从事焊接工作的记录以备焊接检验师查阅，从而进一步地确定针对某一指定的焊接工艺而言，每一个焊工的证书是否在规定的有效期以内。如果不在有效期以内，则有可能要求对该焊工重新进行评定。 在审核完和指定任务有关的文件资料以后，焊接检验师可以根据情况建立“检验停止点”。这只不过是一些提前选定的检验点，要求生产过程到达这些点时必须停下来，等待检验师对已经完成的工作进行审查。只有在这一阶段的工作得焊接检验师的认可以后，制造才能继续进行。这样做可以使所做工作一步一步地接受，而不是等到所有的结构或部件完工后才进行检验。这样做可以及早地发现问题并予以纠正，从而避免对整个工程进度的影响。也可以减少前期的小问题成为后期的大缺陷的可能性。 另一重要前期步骤就是焊接检验师应对所要开展焊接检验，检验结果的记录和保存制订一个适当的计划。通过所积累的经验，焊接检验师会逐步理解这一步有多麽地重要。检验师必须知道何时需要进行指定检验，并懂得如何完成这一任务。因此必须制订一个检验计划以确保制作过程中的主要项目不致漏检。一般说来，检验师可以根据制造过程的基本步骤来制订检验计划，所以可能简单地把生产计划作为检验计划的框架来确定何时需要进行检验。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,一旦检验任务完成，必须根据已经制订的文件体系来记录检验结果。该文件体系应包括有关检验报告的格式及其内容、检验报告的发放要求、以及有条理地保存检验报告以便其他熟悉本工作的人员进行查阅的条款。检验报告和文件体系的编写原则是要尽可能地简单，同时又要能提供适当的、便于他人在今后阅读时能够理解的信息。 另一件和检验工作相关的事情是有关不全格品的标识及其处理的要求。在每项检验工作开始之处，焊接检验师就必须建立某种对拒收焊缝进行报告和标识体系。该体系应包括对拒收焊缝的位置进行标识的条款，以便生产人员能够理解缺陷的性质及其位置并能够很容易地找到并修补这一缺陷。还应该建立一套有关对拒收焊缝进行报告的规则以便所有相关的人员能够了解有缺陷存在，必须进行的修补。用来表示缺陷存在及其位置的标识应该是某个唯一型式或色彩，以便使生产及质控人员清晰可见并可描述。最后，该体系还阐述在修补工作完成以后如何进行重新检验规定。当重新检验工作完成后，应该建立报告结果的系统，以便最初拒收焊缝的报告由随后可接受的报告来关闭。 所用的焊接设备的状况对最终的焊缝质量也存在有某种程度的影响。因此，焊接检验师还应对焊接设备的运行及状态进行检查和评估。其内容包括有焊接电源、送丝设备、接地电缆及接地夹、焊剂及其焊条的保管设备、传输保护气体所需使用的软管及其备件等。在评价焊接电源的时候，应使用经过校准的电压和电流表对设备上的仪表进行检查以确保实际焊接生产中所读焊接参数的准确性。考虑到焊接设备所采用的仪表的精度都比较低，这一检查对减少出现焊接问题的就显得尤为重要。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,当上述这些工作都完成以后，应开始对焊接材料及其形状进行焊前检查。其中任务之一是对母材和焊材的质量进行检查和评估。无论是母材或者是焊材存在问题，都会对以后的制做造成额外的、不必要的麻烦。考虑到额外制造作工序相关的成本因素，因为材料的缺陷没有被及早地提前发现而需增加额外制造步骤所造成的损失可能会非常地大。因此，能在使用这些材料相当长的时间前发现其所存在的问题是十分重要的。以某一构件中存有分层的情况为例：如果一直到所有的切割、钻孔、冲孔、和焊接工作都完成以后才发现所存在的分层缺陷，通常都将无法弥补因这些工序和操作所带来得损失。此时供应商将不得不只是简单地替换有问题的构件，并从头开始进行制做。 母材的检验即可以是简单的目视检验，也可以是用来评价材料表面和内部质量的多种无损检验方法的精心组合。构件或部件的关键性决定了所需检验的内容及其等级。 对要使用的焊接材料的检验也是非常重要的。存在于焊剂内部或者是焊条表面的潮气或杂质会导致非常严重的焊缝质量问题。例如，如果对所用的低氢焊条没有进行正确的保管，将会导致焊缝焊道下裂纹或气孔。因此，焊接检验师应该清楚如何保管和使用这类焊条以防止过量的潮气或杂质。 在完成了对所有原材料的检验任务以后，接下来的一步工作是检查和评估焊接接头的准备质量及其精度。在坡口焊缝的情况下，要对诸如削边角度、坡口深度、钝边尺寸和坡口曲率半径（针对J型和U型坡口而言）进行目视检查。这样检验可能会用到一些测量工具，如：板尺、卷尺、或测量坡口角度和曲率半径的工具。图10.3给出了这类测量工具的一些实例。 在完成了对坡口准备的检查及其认可以后，焊接检验师接下来应检查有关的装配情况。也就是说，他或者是她应该检查两个需要连接的部件的对直及其相对位置的情况。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,如果此时的构件或者是部件存在有（装配）尺寸方面的问题，随后的焊接将不可能有效地纠正这类偏差。在这一阶段需要检查的项目包括：根部间隙、装配角度对准情况、装配面对准情况（高-低）、坡口角度等。考虑到可能存在的焊接变形，可以预设置一定的尺寸来纠正由于焊接造成的变形。图10.4给出了这类预变形的一些例子：有意地错开或者是弯曲构件以获得所期望的变形。 那些曾经用来检验接头准备的测量工具也可以用来检检过程中的预变形情况。在有些情况下，对某一特定的工作而言，会有一些通用的接头型式或者多次重复出现的形状，可以采用一些专门制作的模板或专用工具进行检查。 接头装配的精度会影响最终焊接件的尺寸。此外，装配尺寸的偏差还会直接影响到完工焊缝的质量。例如，如果坡口的角度或者是根部间隙不够，焊工可能会因此而无法正确地将焊缝金属与坡口面相熔。过大的坡口角度或根部间隙需要有额外的焊接而导致过大的焊接变形。对角焊缝而言，根部间隙的存在会使实际焊缝的有效焊喉尺寸小于设计人员所要求的尺寸。如图10.5所示。 在这样的情况下，实际焊缝的尺寸会因根部间隙量的存在而增加。该根部间隙为焊缝提供必要的横截面。因此焊接检验师应注意检查角焊缝装配过程中的根部间隙以便获得精确的完工焊缝的尺寸。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,如果在装配过程中使用了装架、工装和其他的校准设备，焊接检验师则要对这些设施进行检查以确保他们能提供合适的对准且有足够的强度以保持整个焊接过程中的校准效果。如果为了保持这种对准效果而需要使用点焊时，则要对这些点焊焊缝进行检查以确保没有缺陷。在最终开始焊接以前，应将开裂的点焊焊缝去除并重新施焊。如果没有对有开裂的点焊缝及时进行处理，则会把裂纹留在了实际焊缝以内，这些裂纹极有可能增大并造成一种极为有害的局面：如果在以后的制作中才发现了这一问题，则有可能会导致大量的返修工作。 在进行焊接接头组装检验时，焊接检验师还应仔细地检查焊接区域的清洁情况。表面杂质和水分的存在会极大地影响最终焊缝的质量。诸如水汽、机油、黄油、油漆、锈蚀、氧化皮、镀锌层等的存在会引入焊缝不容许的杂物。从而导致完工焊缝中存有气孔、裂纹、或者是未熔合等缺陷。 最后一个需要检查的项目是焊前预热（如果有要求的话）。焊接工艺会对具体的预热要求加以说明，要求的预热温度可能是一个最小的，也可能是最大的，或是两者的结合。规定预热的检查位置要稍微离开焊缝接头，而不是直接在坡口面上。事实上，母材按钢板厚度值（但不得小于3英寸）间距排列，预热时应加热到适当的温度。检查预热温度的方法有很多，其中包括有用于温度指示笔和热电偶等。图10.6所示的就是一些温度指示笔。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,焊接过程中检验： 为了连续地进行过程焊接质量控制，焊接检验师在实际的焊接制做过程中还有大量的项目需要进行检查。和焊前检验一样，人们希望通过这些检查能够在问题形成之初就被发现，以便更容易进行纠正。针对制做过程中的焊接检验，掌握一定的焊接知识对检验师的工作将非常地有用，因为此时部分检验工作的内容是对实际焊接技巧及其最终焊缝质量结果的评估。人们已经认识到那种认为焊接检验师能够观察到每一道焊缝的焊接过程的想法是不现实的。因此，一个有经验的焊接检验师应该有能够从焊接过程中选择关键点，并确保他或她到时候能够在场。 在焊接过程中进行焊接检验时，焊接检验师必须按照焊接工艺的规定进行检验。焊接工艺给出了和焊接过程中那些重要信息，包括：焊接工艺、焊接材料、焊接方法、预热及层间温度的要求、以及其他用来描述如何进行焊接操作的信息。 因此，焊接检验师的主要任务是监控生产焊接以确保其是按照相关工艺的要求进行。这也意味着发现工艺中的问题并得到纠正，进而达到满意的焊接效果。 焊接检验的工作内容之一是要对每一个焊道的焊接过程进行目视检验。此时能够发现表面不连续并进行修补。还要注意观察每道焊缝的形状不规则程度，因为这种不规则有可能会影响下一步的焊接。例如在多层多道坡口焊缝的焊接过程中就有这种问题倾向。如果一条中间焊道过高地突出会导致其焊趾处出现深槽。这种形状会导致后续的焊道在此处不能很好地熔和。如果发现有这种情况出现，焊接检验师可以要求对此处进行适当的打磨以保证充分熔和。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,对根部的焊道进行过程的质量检验是非常关键的。在大多数情况下，此焊缝断面是最难焊接的，特别是对有根部间隙的接头。在高约束的情况下，如果根部焊道的尺寸不足以承受这种收缩应力的话，因焊接所产生的收缩应力足以使根部焊道发生断裂。焊接检验师应该知道这些问题，并在后续焊接开始之前对根部焊道进行彻底地检查以便及时发现所存在的问题并采取立即纠正。 焊接过程中需要检查的另外一个项目是层间清理。如果焊工没有对每个单独焊道之间进行彻底地清理，则极有可能导致夹渣或未熔和。当采用焊剂进行熔池保护的焊接工艺时，这一点就特别关键。我们建议那些采用气体保护的焊接工艺也要进行仔细地层间清理。凸出的焊缝形状会阻碍对存在的渣层适当清理。如前所述，此时就有必要进行进一步打磨以去掉不规则的焊缝形状以便于层间清理。 层间清理可以采取任何能够取得满意效果的方法来实现，诸如手动清理凿子，气动/风动郎头、砂轮机、手动和电动钢丝刷等。当在硬度较低的材料上使用这些工具的时候，动作不要过分激烈而造成焊缝的开裂或损坏。由于清理工作造成材料（表面）的变形“罩”住所存在的不连续而无法看到。还注意清理时必须小心，以防止靠近焊缝的母材的变形与黏结。如果要使用很大的外力才能将夹渣去掉，则极有可能是因为焊接工艺或者是方法存在问题。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,对那些需要进行层间温度控制的焊接工艺而言，检验师也要注意对实际操作情况进行监督。象对预热温度的的要求一样，层间温度的规定有可能是给出所要求的最小值或最大值，或者是两者的组合。层间温度的测量应该在焊缝区附近的母材上进行而不是直接在焊接接头上进行测量。图10.7给出的数显温度计对测量层间温度非常有效。 在焊接过程中，焊接检验师还要对多层多道焊中的每一个焊道的情况进行检查。任何一中间焊道的不正常操作会使下一道焊缝的焊接变得极为困难甚至是不可能实现。图10.8的例子说明了一个不正常的根部焊道会使下一道焊缝的焊接变得极度困难。 观察一下图10.8(A)的情况, 要想在打底的第一道焊缝和坡口面之间的窄缝隙内施加第二道焊缝并取得良好的熔合效果将会十分地困难。如图10.8(B)所示，为了纠正这一问题，焊接检验师可能会要求焊工进行一些必要的打磨以便稍稍加大间隙。当然，正确的根部焊道位置能将坡口两侧的工件熔接起来并形成一条单一的焊道。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,图10.9给出了在多层多道角焊缝中正确地和不正确地进行根部焊道焊接的两种方法。在图10.9（A）中，第一条焊道仅和接头中一个工件相熔接并在接头的根部和另一个工件之间形成了一条很窄的间隙。这就导致了第二条焊道不能很好地在此区域内与第一条焊道及其母材相熔合。图10.9（B）展示了正确地进行前两道根部焊道焊接的方法。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,除了要检查焊道的布置外，焊接检验师还要监督焊接的次序以及每道焊缝中的每一段的焊接位置。这是因为某一区域上过多的焊接会导致产生过大的焊接变形。这种对焊接次序的考虑可能会要求焊工先在坡口的一侧焊上几道焊缝，然后移到坡口的另一侧进行焊接，这样做可以避免仅从同一侧进行焊接而造成的角度变形。图10.10给出了在双面“V”坡口中按次序进行焊接的情况。图10.11所示的是如何排列双面角焊缝以减少变形。 在某些情况下，可以利用分段退焊技术来焊接每一个单独的焊道以减少焊接变形。当采用这种方法的时候，每一焊道的的焊接方向与沿着焊缝轴线的总的焊缝的进程刚好相反。所以，每后一焊道总是从前一条焊道前某一距离的位置处开始，并朝着前一焊道进行。图10.12以图示的方式说明了采用这种焊接方法时的焊接次序。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,当设计要求从坡口的两边进行全焊透坡口焊缝的焊接时，则一定要在开始另一边焊接以前采取某种方法对首先焊接的焊缝的根部进行清根处理。在另一边焊缝的焊接开始以前，焊接检验师要对清根后的焊缝表面进行检查。如果不做清根，则有可能会有夹渣或别的不连续存在而导致包含在最终的焊缝中。焊接检验师不仅要确保反面清根去除了所有的不连续，而且还要检查清根后的坡口有足够的开口尺寸以确保后续的焊接操作能够顺利、成功地进行。与要求在一条完工的焊缝上开槽遇到的困难相比，此时发现的问题能够比较容易地得到解决。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,焊后检验： 尽管上述的大多数项目是由焊工来负责监测并实施的，但为了确保焊工能够理解焊接要求并按规定开展工作，焊接检验师的检查仍然显得十分重要。一般说来，焊接检验师对整体焊缝质量的要求及其实际情况掌握得比较好，因此，他或她能够更容易地发现问题并采取纠正措施。 在焊接完成以后，焊接检验师必须对完工产品进行检查以确认为获得良好焊缝质量所有步骤都得到了正确的实施。如果上述的每一步操作和检查都按要求得到了正确地实施，那麽焊后检查就只是简单地对完工焊缝的质量进行确认。然而，大多数的规范都对完工焊缝的检查有一些要求，因此，焊接检验师还必须对焊缝进行目视检验以确定这些要求是否得到了满足。 一般说来，焊后目视检验就是对完工焊缝的外观及其形状进行检查。此时的目视检查能够发现存在于焊缝及其母材表面的不连续。这一阶段焊接检验的重点是对焊缝的外观轮廓进行检查。尖锐的表面不规则会导致部件在使用过程中过早失效。此时就需要按照所应用规范上某种型式不连续的可允许量，对完工焊缝的外观情况进行评估。 焊缝的目视检查包括按图纸的要求对焊缝的尺寸进行测量以确认其是否满足要求。对坡口焊缝而言，主要关心的问题是焊缝的坡口是否被填充到与母材齐平，且不存在过大的加强高。所有未焊满的部位都需要通过填充额外的焊缝金属来得到纠正。 测量角焊缝的尺寸通常需要借助于角焊缝检验尺。有多种不同类型的角焊缝检验尺可以使用，其中包括那些专门制作的、用来检查特定角焊缝形状和尺寸的焊缝检验尺或模板。还有几种用来对一般角焊缝进行测量的角焊缝检验尺。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,常见的角焊缝检验尺由一系列金属模板组成，它们的被加工成具备两种不同形状的缺口。（使用时）根据角焊缝是呈内凹还是外凸的形状以及所要求的焊缝尺寸进行选择。焊接检验师根据实际情况选择合适的角焊缝尺的形状及尺寸并与实际焊缝进行比较测量。 角焊缝的尺寸通常为名义尺寸，而实际测量中总有一定的测量允差存在。考虑到大多数检验尺的最小刻度值为1/16英寸，因此，把测量的精度定位在1/32英寸是一种比较合理的做法。把测量准确度精度定为此值的理由包括：在最佳位置观测检验尺的困难性、实际焊缝的尺寸不可能像机加工件尺寸一样地精确、检验尺的误差、母材和焊缝金属表面的不规则性、确定外凸角焊缝焊趾准确位置的困难。图10.13给出了用模板型检验尺测量角焊缝尺寸的情况；这种型式的检验尺也用作为CWI实际考核用检验尺。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,在测量角焊缝时，焊缝的尺寸由焊缝横截面内最大正三角形的尺寸决定。因此，对于外凸形角焊缝而言，焊角的大小与焊缝尺寸的大小相同。而内凹形角焊缝的尺寸由焊喉尺寸决定。焊接检验师必须首先决定实际测量的角焊缝是属于内凹形，还是外凸形的形状。如果外形特点不明显，则需要采用两种型式的模板对角焊缝的焊角和焊喉尺寸都进行测量以确定其是否满足要求。如果焊角尺寸不相等，则焊缝的尺寸取两者中的最小值。 如上所述，在使用模板型角焊缝检验尺进行焊角尺寸测量的时候，要根据角焊缝的外形轮廓（即内凹还是外凸）来选择模板型角焊缝检验尺两种不同形状的缺口。一旦焊接检验师确定了焊缝的外形，他或她就会根据被测焊缝的大小选择特定尺寸和形状的角焊缝检验尺。如果焊缝呈外凸形状，适当形状的检验尺测量的实际上是焊角的尺寸。与此相似，内凹形角焊缝检验尺测量的是实际的焊喉尺寸。与模板的形状无关，此时指示的尺寸与角焊缝横截面内切三角形的大小有关。图10.14给出了利用这类检验尺进行各种形状焊角测量的情况。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,在测量并确定焊缝具有足够的尺寸以后，焊接检验师还必须按图纸要求对焊缝的长度进行评估，以确保已焊有足够的焊缝金属。这一点在焊缝为跳焊角焊缝时显得尤为重要。此时必须要对每一段焊缝的长度以及焊缝中心到中心的距离进行测量。对连续的坡口焊缝或者角焊缝而言，只要在整个长度范围以内（以两个被焊工件中的较小者为基准），它们填满了所要求的横截面尺寸，则认为该焊缝具有足够的长度。 为了评价整个焊件的尺寸精度还需要进行一些别的测量。这很重要，因为焊接时所产生的收缩应力会使部件的尺寸因变形而发生变化。举例来说，一条堆积于机加工孔外面的焊缝将会导致孔的直径发生变化，因此有必要在焊接完成以后进行进一步的加工以确保可以获得所需要的内孔尺寸。通过对一些尺寸的测量还可以决定是否存在有焊接变形。焊接过程中的局部加热会使一些部件相对于焊缝中的其它部件发生变形或者是错位。通过测量可以确定变形是否大到要拒收被焊工件。 除了目视检查以外，有些焊缝还必须通过其它无损探伤方法进一步地评估其质量。如果你已具备相应的资质，你可以做这类检测，或者由别的无损探伤人员来进行检测。如果由别的人员来进行无损检测，可能会要求你监督有关的过程。也许你的工作只牵涉到审核有关的无损探伤人员的资质和无损检测报告，以确保所有的发现及检测结论是按照有关规程和标准的要求来进行的。你可能还要负责保存所有这些探伤记录。 为了改善完工焊件的性能，可能还会有一些与焊后应力释放或热处理相关的要求。也可能要求焊接检验师负责监督这些热处理过程。如果确实如此，则相关的操作必须按照书面的工艺或规程的要求进行。 当所有这些目视检验完成以后，必须准备相应的检验报告来说明所完成的检验内容。这些报告应说明检验的特征、包括诸如下面的内容：检查了什么、检验时间、什么人做的检验、相关的接收标准、以及检验的结论。正如我们前面所提到的那样，这些检验报告应该尽可能地简单（且清晰可辨）但仍要包含足够的信息以便其他人员能够明白都做了那些检验以及检验的的发现和结论。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,如前所述，目视检验是所有焊接质量控制程序中最基本的活动。尽管目视检验相当简单，但通过它我们能够发现大多数的焊接缺陷。然而，目视检验只能发现焊缝表面所存在的问题。因此，目视检验要求在整个制作过程中都要进行检查以保证适当的覆盖性。一般说来，焊接检验师要进行一定的焊前、焊接过程中和焊后检验活动。当应用得法时，目视检验能够在问题发生之时就发现问题，因此可以大幅度地降低相关的返修成本。在掌握了有关目视检验的基本知识以后，我们可以接下来学习下一步的焊接检验（技术）。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,无损探伤（NDT） 一个有效的质量控制程序的目的之一是要确定给定母材或者焊缝针对其指定用途的适用性。评价这种适用性的一种方法是对母材或焊缝进行破坏性试验，这种破坏性试验可以提供有关被试验物性能的信息。顾名思义，破坏性试验的最大缺点是被试验物在试验过程中将被损坏。因此，人们已经开发出了许多种既能反映被试验物的性能、但又不影响被试验物实际使用的测试方法。 我们把各种各样的这类试验统称为无损探伤（试验），因为他们可以对金属或部件进行非破坏的评估。而对试验部件的一定比例部分进行的破坏性试验也会成本较高，并且需假定未试验部件与经过试验的具有相同的质量。无损探伤反映的是一种间接的、但仍然是有效的结果，根据其定义，经无损检测的物体不发生变化，只要检测结果合格即可投入实际应用。 如上所述，有许多种无损探伤方法可以用来对要焊接的母材以及完工的焊缝进行检测和评估。这里我们将只对一些最常用的方法，包括每种方法的有优缺点及其应用进行讨论。然而，所有的这些无损探伤方法都有一些共性，并可归纳如下： 检测能量源或者介质 检测能量受缺陷的影响而发生变化 检测这种变化的手段 显示这种变化的手段 观测和记录显示的方法以便进一步的分析,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,针对某一指定的应用场所，特定无损探伤方法的适用性取决于对上述每一个因素的考虑。检测源或者是检测介质必须适合于被检对象以及所关心的缺陷。存在的缺陷必须能以某种方式使检测介质发生改变或变化。一旦当介质发生变化时，必须能够以某种方式检测到所发生的变化。由不连续所引起的介质变化形成一种指示或者是被记录下来。最后这指示要保存下来以便进行进一步的分析和评估。 在讨论每一种无损检测方法的时候，重要的是要理解每种无损探伤方法的所能提供的基本信息。这种理解将有助于确定选择最合适的探伤方法。 经过多年的努力，人们已经开发出了各种各样的无损探伤方法。每种探伤方法都有其优点及应用上的限制，从而使其适合或者是不太适用一特定的检测任务。考虑到有多种无损探伤方法可供选择，选择那些能够提供必要的检测结果的探伤方法是非常重要的。在许多情况下，可能会同时采取几种不同的探伤方法以确保被检的材料或工件是合格的。因为有如此多的探伤方法，因此要想在本教材中把每种检测方法都提到是比较困难的。 因此，我们将集中讨论那些常见的、被经常用来对母材和焊件进行检测和评估的无损探伤方法。下面给出了几种将要展开讨论的无损探伤方法，其缩写如括号内的内容所示。 （1） 渗透探伤（PT） （2） 磁粉探伤(MT) （3） 射线探伤(RT) （4） 超声波探伤(UT) （5） 涡流探伤(ET),第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,虽然焊接检验师通常只做目视检验而不做无损检测，但考虑到下述几个方面的原因，他或她如果能对这些基本的无损检测方法有一个基本的了解也是非常重要。首先，焊接检验师应该了解各种无损检测方法的优点及其限制。这有助于决定采取那种无损检测方法以提供除外观质量以外的、有关材料和焊缝的其他信息。通过一些附加的无损检测，可以对目视检验的结论做进一步的核实。有了对各种检测方法优缺点的了解，还可以帮助焊接检验师判断由无损探伤人员所做的实际检测是否恰当。因为焊接检验师有可能要对一些检测进行监控、或是要保存相关的检测结果，对上述知识的掌握有助于检验师理解相关的检测结论。 在我们讨论每一种无损检测方法的时候，有必要对各种探伤方法的优、缺点以及操作原理作一些介绍。同时我们也将讨论各种探伤方法需要用到的一些必要设备以及每种探伤方法的典型应用。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,渗透探伤（PT） 简单地说，渗透探伤就是通过把渗透介质渗出到有一定对比度的背景色上来观察表面不连续的一种探伤方法。这是通过把渗透剂（通常为液体）喷到经过清理的被检工件表面来实现的。当渗透剂被留在检物体的表面并经过一定时间 (驻留时间) 以后，由于毛细现象的作用，渗透剂将渗入到所有表面开口内。接下来再把多余的渗透剂擦掉并用显像剂将留在不连续中的渗透剂析出。最终的影像会在较高的对比度显示出来，把所存在的不连续放大并以以便于进一步的目视评估。 有两种主要的办法可以对渗透剂进行分类：一种是按照所形成的影像的类型来分类，另一种是按照去除多余渗透剂的方法。渗透剂有可见光和荧光两种显示方式。当在白光下进行观察时，可见光染料（通常为红色）会在白色的显像剂背景下形成非常鲜艳的红色显示。当在紫外光下观察时，荧光渗透剂会在背景光下形成一种绿色的荧光显示。和可见光相比，人眼对荧光更为敏感，使用莹光渗透剂可以获得更为灵敏的检测结果。 第二种对渗透剂分类的方法和去除被检测面过多渗透剂的方法有关。他们可以是水洗法、溶剂清除法和乳化液法。可以水洗的渗透剂中包含有一种乳化剂，这种乳化剂可以把油性的渗透剂通过低压水清洗掉。溶剂性清洗渗透剂需要使用溶剂来清除被检表面过多的渗透剂。在驻留时间后，后乳化性渗透剂可通过加入一种乳化液在试验表面，然后和水洗法一样，用水乳化液去除。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,综合上述的两种分类方法，可以把渗透剂分为下述的的六大类： （1）可见光/水洗性渗透剂 （2）可见光/溶剂清洗型渗透剂 （3）可见光/后乳化性渗透剂 （4）荧光/水洗性渗透剂 （5）荧光/溶剂清洗型渗透剂 （6）荧光/后乳化性渗透剂 除了后乳化性渗透剂需要额外的步骤加入乳化液以外，上述的几种渗透剂的应用方法基本上一致。因此，在实际应用中无论采用哪种方法都要遵循四个基本的步骤以便相对简单地进行渗透探伤。尽管比较简单，但按照既定的顺序认真地进行每一步的操作仍然显得非常重要。否则的话，探伤结果将变得不可靠。 渗透探伤的第一步是要对被探伤工件的表面进行彻底地清理。因为渗透探伤是用来反映表面不连续的探伤方法，因此这一步就显得特别地重要。任何堵住了不连续表面开口的异物都将会阻碍渗透剂进入开口，进而影响不连续的显示。被检测物表面不得存有油污、赃物、锈蚀以及油漆等。在用机械的方法（如钢丝刷或喷砂）清理如铜或者铝这样较软工件的表面时要特别小心。任何过度的机械清理都有可能损伤被检工件的表面，进而覆盖已存在的表面开口并影响缺陷的检测。图10.15描述了一个经过清理的工件表面的情况。 渗透剂在被检工件的表面经过适当的清理并干燥以后加入。对于小工件而言，可以把它浸入盛有渗透剂的池子中来加渗透剂。对于较大的工件而言，可以用喷涂或刷子刷的办法来施加渗透剂。渗透剂可以在被检工件的表面保留530分钟，这一时间被称为驻留时间。实际的驻留时间取决于：渗透剂制造厂商的建议、被检工件的温度以及缺陷尺寸的大小。在这一时间段内，渗透剂必须使被检工件的表面保持湿润以便使渗透剂能够进入所存在的开口。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,图10.16给出了在被检工件上喷涂渗透剂的实例。 受毛细现象的作用，渗透剂可以渗入到开口很小的裂纹中去。前面我们在讨论钎焊填料渗入到钎焊接头的过程中曾经讨论过这一现象。毛细现象可以使液体渗入到很细的开口中去。在达到驻留时间后，需要将多余的渗透剂从被检工件表面彻底、仔细地清理掉。必须小心、仔细地对被检工件表面进行足够的清理以防止出现过多的渗透剂背景色或无关显示，从而避免漏掉或屏蔽真正的缺陷显示。然而，过度的清理也是不足取的，因为它会把进入较浅不连续的渗透剂洗掉。图10.17显示了去除多余渗透剂的正确方法。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,在取除掉多余的渗透剂后，需要在被检工件表面施加上显像剂。显像剂可以是干粉、也可以是悬浮于挥发性溶液中的颗粒物，挥发性溶液可以很快地蒸发并把颗粒留在被检工件的表面。重要的是施加显像剂要薄、要均匀。事实上，为了避免显像剂的堆积的一种好办法是将显像剂分几次施加到被检工件的表面并保证每层的厚度都很薄，且每层显像剂的施加都要有几分钟的时间间隔。过厚的显像剂层会将非常小的显示屏蔽掉。 渗透探伤的灵敏度取决于显像剂颗粒的大小以及被检工件上显像剂的厚度。较大的颗粒尺寸和过厚的显像剂厚度将会降低渗透探伤的灵敏度。像海绵吸水一样，显像剂把存在于所有表面不连续内的渗透剂吸出并形成有对比度的显示。这种“析出”效果能将微小的不连续放大以形成便于观察的显示。此时就可以对不连续显示进行评估以确定其是否有害。当采用可见的染色渗透剂时，对不连续的评估可在日（白）光下进行，而使用荧光渗透剂时则需要在黑暗的环境中使用紫外光（黑光）来对不连续进行评估。图10.18显示了如何通过将渗透剂穿过显像剂层“析出”并形成可见显示的情况。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,渗透探伤有许多优点。 首先，渗透剂的使用不只局限于金属性被检物。使用这种探伤方法可以对所有的非孔状材料进行表面不连续探伤。渗透探伤也特别适合于对使用不同金属材料的焊缝或钎焊接头进行评估，而这对其他探伤方法来讲则是一个问题。这种方法还可以用于非磁性金属，而其他方法则不行。 其次，这种探伤的工艺非常简便，特别是溶剂清洗型渗透探伤。对这种探伤方法而言，实际上可以把小罐装的渗透剂、显像剂、清洗剂方便地带到任何探伤现场。根据所采用的渗透剂系统型式，探伤所需设备的变化也非常地少。和别的探伤方法相比，渗透探伤的使用者不必花费过多的设备费用。 在渗透探伤的局限性 最为突出的是它不能用来检测表面下的不连续。此外，和磁粉探伤相比，渗透探伤相对而言比较费时也比较麻烦。由于工件的表面条件对探伤结果的影响比较明显，对某些应用场合而言所需要的表面清理工作量会非常地大。还需要在探伤后对被检工件表面进行清理处理。在对粗糙、不规则的表面进行探伤时，无关的显示会使渗透结果的评估变得相对比较困难。 相对于其它探伤方法而言，渗透探伤所需的设备比较简单，它可以由渗透剂、清洗剂、没有棉絮的抹布，显影剂，以及（如果有要求时）乳化液组成。可见光的染色渗透探伤需要好的白光源，而荧光类渗透剂则需要好的紫外线光源。此外，荧光探伤法还要求有一个暗室以便于监控清理和对探伤结果进行评估解释。事实证明，在对非常细小的不连续进行评估时，使用放大镜会显得非常有用。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,一旦发现有（缺陷）显示，则可以利用照片或草图的方法将其永久性地记录下来。利用一种透明的胶带，还可以将这种显示从探伤工件的表面取下来加到探伤报告中去。 当使用渗透探伤方法时，在开始焊接以前，必须将包括多余的渗透剂、清洗剂以及显像剂的所有探伤材料从工件表面取掉。因为在含有这类物质的工件表面不仅会影响焊接质量，而且会产生有毒甚至是危险的烟气而导致严重的安全隐患。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,磁粉探伤（MT） 磁粉探伤主要用来发现铁磁性材料的表面不连续。虽然这种探伤还能观察到近表面的不连续显示，但要对其作出准确的评估则非常困难，通常需要借助于别的探伤方法来实现。采用其他的无损探伤技术可以对近表面下的不连续进行检测和评估。然而，存在于磁化物体表面的不连续会使所加的磁场在不连续的两侧产生相反方向的“磁极”而对铁粒子有很强的吸引力。如果把铁粒子（这些铁离子可以被磁化而成为“磁化离子”）喷洒在被检物体的表面，它们会因为受上述磁场的作用吸引而保持在一定的位置并堆积形成可见的不连续显示。 虽然磁粉探伤有几种不同的形式，但都以这一相同的基本原理为依据。因此，所有的磁粉探伤都是在被检工件上形成磁场并在探伤面上喷洒铁离子来实现的。 为了对磁粉探伤有一个了解，有必要先掌握一些和磁力学有关的基础知识。因此，我们对磁力学的一些重要特征进行描述。在开始这种讨论以前，让我们先看一下图10.19，该图显示了和磁棒相关的磁场分布的情况。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,让我们来看一下这张图，它说明了几个磁力学的基本原理。首先，在磁棒的周围存在的有磁力的线被称为磁力线或磁能量线，它们总是从磁棒的一端（或磁极）移动到达另外一端（或磁极）。我们将这些磁极定义为北极（N）和南极(S)。磁力线构成许多连续的封闭回路并按同一方向从一个磁极到达另外一个磁极。这些磁力线始终保持彼此平行且永不相交。最后，当这些磁力线完全位于铁磁性材料内部时，由磁力线所产生的磁力（以及因此而产生的磁场强度）将达到最大。当磁力线穿过空气间隙的时候，磁场强度会随着空气间隙的增大而明显地减弱。 在图10.20显示了一个与图10.19中相似的磁棒被弯成了U字型并与一个包含不连续的铁磁性材相接触。仍然有磁力线在连续不断的回路中从一个磁极到另一个磁极移动。然而，把一块钢横放磁铁的两端为磁力线提供了一个连续的磁通道 尽管在磁铁和钢棒的结合处由于微小的空气间隙存在而有一定量的磁通量泄漏，但由于磁通道的连续性而使得此时的磁场保持相对较强。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,让我们现在来考虑一下存在于钢棒内部的不连续；在此不连续附近的空气间隙两侧会形成一些彼此相反的磁极。由于这些相反的磁极之间存在着较强的吸引力，所以如果在此区域内撒上一些铁屑，则它们会被吸引而保留在不连续所在的位置处。 因此，为了进行磁粉探伤，必须采取某种方法在被检物体内形成一个磁场。当被检物体被磁化以后，再把铁屑喷洒到被检物的表面。如果有不连续存在，则这些铁屑会被吸引而堆积起来形成肉眼可以看到的显示。到目前为止，我们所有的讨论都以永久磁铁为例。然而，实际应用中很少用永久磁铁进行磁粉探伤。大多数的磁粉探伤都采用电磁设备来实现。 如图10.21所示，这种探伤用的电磁设备是根据在任何导电体的周围都存在有一个磁场的原理来完成的。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,当电流流过导体的时候，所产生的磁场与电流方向垂直。利用电磁原理可以在被检物体内产生形成两种基本形式的磁场：纵向磁场和环向磁场。磁场的类型取决于被检工件内所产生的磁场方向。当磁场方向与被检工件的轴线方向相同时，所产生的磁场称为纵向磁场。同样与被检工件的轴线方向垂直的磁场称为环向磁场。有好几种办法可以用来在被检工件内形成这两种类型的磁场。 图10.22说明了利用围绕在被检工件的线圈状导电体形成纵向磁场的原理。当把这一原理用于一台固定的磁粉探伤设备时，所产生磁化称为“线圈磁化（Coil Shot）”。电流流过这种导体时所产生的磁场如图所示。 利用线圈磁化所产生的磁场可以方便地检测出那些与磁力线相垂直的缺陷。也可以检测出那些与磁力线成45夹角的缺陷，但对那些和磁力线方向基本平行的缺陷则无法检出。,第十单元 目视和其他无损检测方法及其符号 2011-11-12,另外一种磁场称为环形磁化。为了形成这种磁场，需要把被检工件作为电导体来用以便使感应产生的磁场方向与被检工件的轴线垂直且环绕在被检工件的周围。当把这一原理用于一台固定的磁粉探伤设备时，所产生磁化称为“工件磁化（Head Shot）”。其工作原理如图10.23所示。 利用环形磁场可以发现被检工件上的纵向缺陷而无法检测到有可能存在的横向缺陷。也可以检测出那些与被检工件（磁力线）成45夹角的缺陷。环形磁场的一个重要特征是其所产生的磁场完全包含在铁磁材料之内，而纵向磁场是环绕在被检工件周围的电导体的感应形成的磁场。正是由于这个原因，人们通常认为环形磁场的作用要比纵向磁场