第8章焊接质量

1、第8章 焊接质量 主要内容： n8.1焊接质量的重要性； n8.2焊缝的外观检查； n8.3焊缝的超声波检测； n8.4焊缝的射线检测 8.1焊接质量的重要性 n 影响钢结构安全的三因素是:设计，材料和连接。连接 方式主要是焊接和栓接。震惊全国的重庆綦（qi）江彩虹 桥事故，就是由焊接和栓接问题共同引发的。通常，一个 钢结构的连接，大约95%以上的工作量是焊接。所以，也 可以认为：影响钢结构安全的三因素是:设计，材料和焊 接。 n 相对而言，正规设计和材料按规定复验，问题较少一 些。另外，所谓“钢结构设计问题”，主要还是焊缝设计 问题，设计深度不够，缺少节点的焊接接头详图，而把详 图设计推给了

2、施工单位。这样，施工单位为了省工节料， 就存在着把要求全焊透的T型接头，不开坡口，改为角焊 缝的可能性。这样，可以认为：影响钢结构安全的主要因 素是焊接接头质量。 n 因此，钢结构焊接质量检验，应是整个钢结构工程验 收的“重中之重”。 n建筑钢结构的焊缝，根据建筑钢结构的重 要性、实际承受载荷的特性、焊缝的形式、 工作环境和应力状态分类： 一级 二级 三级 它们对质量要求、检验比例和检验标准 都不一样，本章中就这三个质量等级标准 进行讲述。 焊缝质量等级的规定： 1、在需要进行疲劳计算的构件中，凡对接焊缝均应焊 透，其质量等级为： 1）作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T型 对接与角接组

3、合焊缝，受拉时为一级，受压时应为 二级； 2）作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二 级。 2、不需要计算疲劳的构件中，凡要求与母材等强的对 接焊缝应予焊透，其质量接等级当受拉时应不低于 二级，受压时宜为二级。 3、重级工作制和起重量Q50t的中级工作制吊车梁的 腹板与上翼缘之间以及吊车桁架上弦杆与节点之间 的T形接头焊缝均要求焊透，焊缝形式一般为对接与 角接组合焊缝，其质量等级不应低于二级。 n4、不要求焊透的T形接头采用的角焊缝或部 分焊透的对接焊缝，以及搭接连接采用的角 焊缝，其质量等级为： 1）对直接承受动力荷载且需要验算疲劳的 结构和吊车起重量等于或大于50t的中级工作 制吊车

4、梁，焊缝的外观质量标准应符合二级； 2）对其它结构，焊缝的外观质量标准可为 三级。 n三级最低，只要求外观检查和尺寸检查。二 级要求部分作超声波探伤检查。一级最高， 要求全部做探伤检查。 n制作质量一、二级的焊缝，工艺上必须保 证全焊透。具体要根据焊接方法、焊接设 备性能、板材厚度、操作水平等因素确定。 对于手工电弧焊大于6mm时焊缝质量二 级以上，就需开坡口了；埋弧焊对接缝就 要看是否留间隙、是否有焊剂垫或衬垫 （铜垫、垫板）等，根据具体条件确定施 焊工艺。 n总之一二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、 弧坑裂纹、电弧擦伤；且一级焊缝不许有 咬边、未焊满、根部收缩等缺陷。 8.2焊缝的外观检查 n

5、检查工具 焊缝检验尺、钢直尺 n检查方法 1）焊工施焊完毕后，应将熔渣和两侧飞溅清理 干净，进行自检，并按规定打上焊工代号钢印， 然后交检验员检验，经检验合格后，方可转入后 道工序； 2）应对焊缝表面缺陷，如裂纹、表面气孔、咬边、 弧坑和焊瘤等进行宏观检查，必要时（可疑处） 用五倍以上放大镜仔细观察。焊缝外形尺寸（焊 缝宽度、宽度差、焊缝高度、高度差）应用焊接 检验卡尺进行检查； 3）测量咬边深度，用钢直尺测咬边长度； 4）检查焊缝的错边量。如钢板焊后产生角 变形，可用钢直尺量得空隙尺寸，用三角 函数计算出角变形度数（可预先计算好， 列出空隙尺寸与度数的对应值）； 5）用钢直尺从基准线量至焊缝

6、隙中心，经 测量焊缝的不直度和中心偏移量。 n表面的质量要求： 1）焊缝外观形状、尺寸、平直度应符合技术标准和设计图 纸的规定； 2）焊缝表面和热影响区不得有裂纹，未熔合、夹渣、气孔、 烧穿和焊瘤。自动焊表面不得有未焊透、咬边和凹坑、焊 缝上的熔渣和两侧的飞溅必须清楚干净； 3）焊缝与母材应圆滑过渡； 4）T形角焊缝的焊脚尺寸应符合技术标准和设计图样的要 求，外形应平滑过渡； 5）焊缝的咬边深度不得大于0.5mm，咬边的连续长度不得 大于100mm，焊缝两侧咬边的总长度，不得超过该焊缝长 度的15%。 6）焊缝不得有低于母材的凹瘤，低于母材的凹瘤深度不得 大于0.5mm，凹瘤的连续长度不得大于

7、10mm，凹瘤的总 长度不得大于该焊缝总长度的10%。 n焊缝尺寸及其偏差的规定 1）平焊缝余高应3mm，余高差2mm； 2）对接焊缝的宽度，其下限以填满焊缝坡 口而不产生边缘未熔合为原则，其上限为 坡口宽度加4mm，宽度差3mm； 3）焊缝的不直度不得大于3mm，且不应有明 显突变，在1m长度上只允许一个S型弯曲， 且弯曲度不得大于3mm； 4）焊缝错边量应10%S（S为板厚）； 5）角焊缝两焊脚高度差2mm，焊缝中心凹 凸度1.5mm； 6）角焊缝的焊脚高度差应施焊件的厚度，当S 8mm时，角焊缝焊脚高度应不小于8mm； 7）焊缝外观质量合格，流入下一道工序；不合格， 由检验员填写报验单让

8、操作人员在相应的位 置上返修； A：焊瘤返修：在焊瘤处用砂轮机打磨； B：夹渣返修、气孔返修、裂纹返修：清楚缺陷， 检修缺陷的清除，坡口的准备，用手工补焊，采 用与母材原评定中焊条按工艺评定的有关规定进 行补焊； C：咬边、弧坑返修：用直径2.5mm电焊条手工补 焊咬边处。 n其他具体要求：P149150 参见表166焊缝外观质量允许偏差 表167焊缝焊脚尺寸允许偏差 表168焊缝余高和错边允许偏差 8.3焊缝的超声波检测 项目一级焊缝 （主要是对接焊缝） 二级焊缝 （主要是T接焊缝） 探伤比例100%UT至少20%UT 标准 GB11345-89钢焊 缝超声波探伤方法 及质量分级法 GB11

9、345-89 检验等级及 评定等级 B级检验 II级和II级以上 B级检验 III级和III级以上 设计要求为一、二级焊缝与焊缝质量等级及检验等级对照表设计要求为一、二级焊缝与焊缝质量等级及检验等级对照表 检验等级检验等级 根据标准要求：钢结构焊缝采用B级检验，也可根据委托要求 和设计说明进行调整。 项目焊接球节点网 架 螺栓球节点网 架 箱形结构隔板的 电渣焊 是否做UT是是是 标准 焊接球节点 钢网架焊缝超 声波探伤及其 质量分级法 螺栓球节点 钢网架焊缝超 声波探伤及其 质量分级法 检验范围 检测焊缝宽度的 包罗线，确认每 个角落都焊透， 确认焊缝中无裂 纹及超标的夹渣、 气孔 检验区域

10、 n检验区域的宽度应是焊缝本身再加上焊缝 两侧，各相当于母材厚度的30%的一段区 域，这个区域最小是10mm，最大是20mm。 探伤面的处理及探头移动区域 n探伤面应清除飞溅、铁屑、油垢、氧化皮 及其他杂物，探伤面应平整光滑，便于探 头自由扫查，其表面粗糙度不应超过 6.3mm，必要时进行打磨； n探头移动区域 直射法 0.75P 一次反射法 1.25P 其中P=2K， 板厚；P跨距；K探头、 斜探头的折射角 n仪器校准 n扫查速度和扫查方式及缺陷长度的评定和 标记： 1）扫查速度应不大于150mm/s，相邻两 次探头移动间距保持至少有探头宽度15% 的重叠； 2）扫查方式一般为锯齿型，为确定

11、其缺 陷位置、方向和形状，观察缺陷的动态波 形，或区分缺陷讯号与伪讯号，也可采用 前后、左右、转角、环绕等四种探头的基 本扫查方式 3）缺陷长度的测定一般用6dB法，即最大 反射波幅，6db范围的探头移动距离视为缺 陷的只是长度l； 4）以缺陷指示长度的起点确定缺陷长度 的位置，以最大反射波高的位置确定与焊 缝线相垂直及深度方向的位置。 缺陷的评定分级 1）最大反射波幅位于II区的缺陷，其指示长度小于 10mm按5mm计； 2）相邻两缺陷各向间距小于8mm时，两缺陷的指示 长度之和作为单个缺陷的指示长度； 3）最大反射波幅位于II区的缺陷，根据其指示长度按 下表进行评定： 评定等级检验等级B

12、板厚：4300mm It/3以下，最小10mm最大30mm II2t/3以下，最小12mm最大50mm III3t/4以下，最小16mm最大75mm IV超过III级 4）多个II区的合格缺陷累计长度L，即缺陷累计长度 等级评定按下表执行： 评定等级B级 IL不大于被检焊缝长度的10% IIL不大于被检焊缝长度的20% IIIL不大于被检焊缝长度的30% IV超过III级者 5）最大反射波幅不超过评定线的评为I级； 6）最大反射波幅在评定线以上，且检验人员判定为 裂纹及裂纹相似的缺陷，不考虑其波幅和尺寸如 何，均评为IV级； 7）I区的缺陷，除裂纹以外的缺陷都视为I级； 8）III区的缺陷不考

13、虑其指示长度如何，都是为IV级 I区：评定线与定量线之间的区域 II区：定量线与判废线之间的区域 III区：判废线以上的区域 nUT完毕要提交超声波探伤报告 包括： 工程情况：工程名称、委托单位、编号； 工件情况：工件名称、材料牌号、编号、数量； 检测条件：探伤仪型号、探头类型、探头标称频 率、晶片尺寸、耦合剂、对比试样等； 检测结果：缺陷位置、缺陷分布示意图、缺陷等 级及其他； 检测人员、审核人员、报告签发人姓名及资格等 级、检测日期、检测单位等； 焊缝探伤的示意图。 8.4焊缝的射线检测 n射线检验在建筑钢结构中应用不多，但在 桥梁钢结构中应用很多。执行的标准钢 熔化焊对接接头射线照相和质

14、量分级 （GB3323） n检验等级为A、B级； n评定等级：一级焊缝达到II级和II级以上， 二级焊缝达到III级或III级以上。 n射线照相技术分两种等级： A级 普通法； B级 优化法； B级法用于A级灵敏度不够的时候，若 存在比B级更优的技术，签约双方可通过规 定适宜的全部检测参数采用比B级更优的技 术。 射线照相技术的选定，应由签约各方商 定。 射线检验的一般要求 1）电离辐射的防护 2）表面处理和检验时机 3）射线底片上的焊缝定位 4）射线底片上的焊缝定位 5）工件标识 6）胶片搭接 7）像质计（IQI）类型和位置 8）像质评定 9）最低像质值 10）人员资格 推荐的射线照相检验技

15、术-透照布置 1）射线源在工件一侧，胶片在工件另一侧 图1 平板单壁透照布置（纵缝） S射源；F-胶片 n2）射线源在工件外侧，胶片在工件内侧。 图2 曲面工件单壁透照布 置（环缝） 图3 曲面工件单壁透照布置 （管座填角焊缝，插入式） 图4 曲面工件单壁透照布置 （管座填角焊缝，骑座式） n3）射线源位于工件内侧中心，胶片在外侧； 图5曲面工件单壁透照布置（环缝， 周向曝光法） 图6曲面工件单壁透照布置（插入 式管座焊缝，周向曝光法） 图7曲面工件单壁透照布置（骑座 式管座焊缝，周向曝光法） n4）射线源位于工件内侧偏心处，胶片在外 侧 图8曲面工件单壁透照布置（环缝， 偏心内透法） 图9曲

16、面工件单壁透照布置（插入 式管座焊缝，偏心内透法） 图10曲面工件单壁透照布置（骑座 式管座焊缝，偏心内透法） n5）椭圆成像透照法 图11 曲面工件双壁双影透照布置（椭圆法） 射线源和胶片均在工件外侧 n6）垂直透照法 图12 曲面工件双壁双影透照布置（垂直投影法） 射线源和胶片均在工件外侧 n7）射线源位于工件外侧，胶片在另一侧 图13曲面工件双壁单影 透照布置（IQI靠近胶片） 图14双壁单影透照布置（射线源紧贴 工件表面） 图15 纵焊缝双壁单影透 照布置 图16双壁单影透照布置（三通填 角焊缝） 图17 T型接头角焊缝透照布置 透照布置一 图18 T型接头角焊缝透照布置 透照布置二

17、n8）不等厚材料透照法 图19 不等厚对接接头的多胶片法 n射线检验报告 每次透照或成批透照，应作出检验报告， 提供所用射线照相技术的有关数据以及有 助于评定结果的具体条件； 检验报告应至少包括：检验单位；产品 名称；材料；热处理；焊接接头形式；材 料厚度；焊接工艺；检验规范（包括验收 要求）；透照技术、等级和所要求的IQI灵 敏度；透照布置；所用标记系统；布片图； 射源类型、焦点尺寸、设备型号；胶片、 增感屏和滤板；管电压、管电流或源活度； 曝光时间和射源至胶片距离； 冲洗方法、即手工/自动；IQI类型和位置； 检验结果：包括底片黑度和IQI数值；经特 殊商定的与本标准的偏差；操作者的姓名、

18、 资格和责任者资格；透照日期和报告日期。 8.5焊缝的磁粉检测MT n用途：在建筑钢结构里有两处常用MT： 一是厚工件反面清根并打磨后，用MT 判断清根的结果； 另一个是重要焊缝用MT检测有无表面 裂纹。 n标准：JB/T6061-92焊缝磁粉检验方法和 缺陷磁痕的分级 磁粉检测适用范围 n适用于检测铁磁性材料表面和近表面的缺 陷（因此对于奥氏体不锈钢和有色金属等 非铁磁性材料不能用磁粉检测的方法进行 探伤，而马氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢 具有磁性，可以进行磁粉检测。） n磁粉检测可以发现表面和近表面的裂纹、 夹杂、气孔、未熔合、未焊透等缺陷，但 难以发现表面浅而宽的凹坑、埋藏较深的 缺陷及与

19、工件表面夹角极小的分层。 磁粉检测的优缺点 n优点： 1）能直观的显示出缺陷的位置、形状和 大小； 2）可检测出铁磁性材料表面和近表面的 缺陷； 3）检测速度快，工艺简单、成本低、污 染少； 4）灵敏度高，可检测微米级宽的缺陷。 n缺点： 1）不能检测非铁磁性材料； 2）不能检测埋藏较深的缺陷； 3）不容易发现与工件表面夹角极小的缺 陷； 4）直接通电法和触头法因为易产生电弧 烧伤工件而不适用于对表面质量要求较高 的工件进行检测； 5）不能通过对磁痕的分析直接判断缺陷 本身的深度。 磁粉检测程序 n预处理 n施加磁粉或磁悬液 n磁化 n磁痕的观察与记录 n缺陷评级 n退磁 n后处理 焊缝中的磁

20、痕特征 n裂纹：检测时磁痕一般清晰可见，较浓密， 有的呈直线状，有的较弯曲，有的呈树枝 状，焊接弧口裂纹多呈放射状； n未熔合和未焊透：他们的磁痕一般较宽、 较浅，且比较圆顺； n夹渣：磁痕是点状或条状； 磁粉检测的质量控制 n为了保证磁粉检测的质量和可靠性，必须 从人、机、料、法、环五个方面进行控制， 从而保证磁粉检测灵敏度的三个变量（工 艺变量、设备变量和应用变量）得到控制。 1）人员资格的控制 2）设备的质量控制 3）材料的质量控制 4）检测工艺的质量控制 5）检测环境的质量控制 1）人员资格的控制 n首先要求检测人员除具有一定的磁粉检测 基础知识和专业知识外，还应具有锅炉压 力容器、其

21、他无损检测方法及金属材料和 加工工艺等相关知识，并取得国家质检总 局的磁粉检测资格证书； n其次，检测人员必须由高度的责任心； n另外，检测人员应具有良好的视力。 2）设备的质量控制 n用于磁粉检测的设备应按规定定期做如下 校验： （1）电流表每半年校验一次； （2）设备内部短路检查至少每半年校验一 次； （3）电流载荷至少每半年校验一次； （4）电磁轭提升力至少每半年校验一次 3）材料的质量控制 n（1）磁悬液浓度应符合下表1要求 磁粉类型配置浓度g/l 沉淀浓度（含固体量： ml/100ml） 要求最佳 非荧光磁粉10251.22.41.52.0 荧光磁粉0.53.00.10.40.150

22、.25 表表1 1 n（2）磁悬液的污染情况： （a）当梨形管上层的污染物沉淀体积超 过下层磁粉体积的30%时为污染； （b）荧光磁粉的亮度和颜色与标准磁悬 液相比明显降低，或载液发荧光，以及磁 悬液变色、结团等都说明磁悬液污染。 出现以上情况应该更换磁悬液； （3）通过水断试验检验磁悬液的湿润性能。 另外，在北方冬天温度较低的地区，最好 使用合适的油磁悬液保证在检测时磁悬液 有很好的流动性。 4）检测工艺的质量控制 n（1）严格按照有关标准、规范和检验规程 进行，所有技术文件必须齐全、正确，并 应是现行有效版次； n（2）应在初次使用磁粉探伤机时及此后至 少在每班开始检测前和检测结束时进行综 合性能试验。用于综合性能试验的试样有 自然缺陷标准样件、交流标准试块、直流 标准试块和标准试片。（A1-30/100型标准 试片最常用） 5）检测环境的质量控制 n（1）用非荧光磁粉检测时被检工件表面的 可见光照度应不小于1