射线照相底片评定2焊接

1、第6章 射线照相底片的评定 主讲：胡斌定 联系中建安装工程有限公司计量检测中心 南京华建工业设备安装检测调试有限公司 特种设备常见焊接方式 手工电弧焊 非溶化极气体保护焊(氩弧焊) 溶化极气体保护焊（二氧化碳气体保护焊） 埋弧自动焊 第6章 射线照相底片的评定 6.2.3 焊接的基本知识 1 焊接的冶金特点 两个分离的物体（同种或异种材质）通过原子 或分子的结合和扩散造成永久性连接的工艺过程叫 做焊接。熔化焊是金属材料焊接的主要方法。熔化 焊接时，被焊金属在热源作用下被加热，发生局部 熔化，同时熔化的金属、溶渣、气相之间进行着一 系列影响焊缝金属的成分、组织和性能的化

2、学冶金 反应，随着热源的离开，熔化金属开始结晶，由液 态转为固态，形成焊缝。 熔化焊有以下特点： 1.1 温度高 1.2 温度梯度大 1.3 熔池小，冷却速度快 第6章 射线照相底片的评定 2 焊缝的结晶特点 从高温到常温，要经历两次组织变化过程。一次结晶， 从液态金属转变为固体金属的结晶过程，二次结晶，温度降 低到相变温度时发生组织转变。 一次结晶从熔合线上开始，晶体的生长方向指向熔池中 心，形成柱状晶体，当柱状晶体生长至相互接触时，结晶过 程结束。焊缝表面形状、热裂纹、气孔、夹渣等缺陷的形成 均与一次结晶有关。 第6章 射线照相底片的评定 对低碳钢及低合金钢，一次结晶的组织是奥氏体，继续冷

3、却到 相变温度时，奥氏体分解成铁素体和珠光体，冷却速度影响铁素体 和珠光体的比率和晶粒大小，进而影响焊缝的强度、硬度和塑性韧 性，当冷却速度很大时，有可能产生淬硬组织马氏体，而冷裂纹的 形成与淬硬组织有关。 3 焊接接头的组成及热影响区组织 焊接接头由焊缝和热影响区两部分组成。 二次结晶不仅仅发生在焊缝，也发生在靠近焊缝的基本金属区 域，该区域在焊接过程中受到不同程度的加热，停留时间不同，冷 却速度不同，最终获得各不相同的组织和机械性能，称为热影响区。 根据组织特征可将热影响区划分为熔合区、过热区、相变重结 晶区和不完全区四个小区。 其中熔合区和过热区组织晶粒粗大，塑性较低，是产生裂纹、 局部

4、脆性破坏的发源地，是焊接接头的薄弱环节。 第6章 射线照相底片的评定 低碳钢焊接接头热影响区的划分、组织特性和性能如图6-11所示 和见表（书163页） 第6章 射线照相底片的评定 6.2.4 焊接缺陷的危害性及分类 1 焊接缺陷的危害性 焊接缺陷对锅炉压力容器安全的影响主要表现 在三个方面： 1.1 由于缺陷的存在，减少了焊缝的承载截面面积， 削弱了拉伸强度。 1.2 由于缺陷形成缺口，缺口尖端会发生应力集中 和脆化现象，容易产生裂纹并扩展。 1.3 缺陷可影响致密性，或穿过筒壁，发生泄漏。 第6章 射线照相底片的评定 2 焊接缺陷分类 金属熔化焊焊接接头中的缺陷可分为六类： 裂纹、未熔合、

5、未焊透、夹渣、气孔、形状缺陷 1.1 裂纹 局部断裂形成的缺陷 按延伸方向分为纵向裂纹、横向裂纹、辐射状裂纹。 按发生部位分为焊缝裂纹、热影响区裂纹、熔合区裂纹、焊趾裂纹、 焊道下裂纹、弧坑裂纹等 按发生条件和时机分为：热裂纹、冷裂纹和再热裂纹。 焊缝中结晶裂纹的出现地带 图7-1 各种裂纹的分布情况裂纹 1焊缝上纵向裂纹；2焊缝上横向裂纹；3HAZ 纵向裂纹；4HAZ横向裂纹；5弧坑裂纹；6焊道下裂纹；7焊 缝内晶间裂纹；8HAZ焊缝贯穿裂纹；9焊趾裂纹；10焊缝根 部裂纹 第6章 射线照相底片的评定 1) 热裂纹 热裂纹发生在焊缝金属凝固末期，敏感温度区间大致在固相线附近的 高温区，最常见

6、的热裂纹区是结晶裂纹，其生成原因是在焊缝金 属凝固过程中，结晶偏析使杂质生成的低溶点共晶物富集于晶界， 形成所谓“液态薄膜”，由于焊缝凝固收缩而受到拉应力，最终 开裂形成裂纹。结晶裂纹最常见的情况 是沿焊缝中心长度方向开裂， 为纵向裂纹，有时也发生在 焊缝内部两个柱状晶之间， 为横向裂纹。弧坑裂纹是另 一种形态的，常见的热裂纹。 热裂纹都是沿晶界开裂的， 通常发生在杂质较多的碳钢 和奥氏体不锈钢等材料焊缝中。 裂纹剖面 第6章 射线照相底片的评定 2) 冷裂纹 冷裂纹一般在焊后冷却至马氏体转变温度以下产生， 对于低碳钢和低合金钢，大致在300200以下。冷裂 纹可能在焊后立即出现，也可在几小时

7、，几天甚至更 长时间以后发生，这种冷裂纹称为延迟裂纹，具有更 大的危险性。 拘束应力、淬硬组织和扩散氢是产生延迟裂纹的三 大因素。延迟裂纹多发生在热影响区，少数发生在焊 缝上，沿纵向或横向都有发生。焊趾裂纹、焊道下裂 纹、根部裂纹都是延迟裂纹常见的形态。 冷裂纹微观形态有沿晶开裂，也有穿晶开裂。多发 生在低合金高强钢和中、高碳钢的焊接接头。 第6章 射线照相底片的评定 3) 再热裂纹 再热裂纹是指某些含钼、钒、铬、铌、钛等沉淀强 化元素的低合金高强钢和耐热钢，焊接冷却后又重新 加热（通常是消除应力热处理）的过程中，在焊接热 影响区的粗晶区产生的裂纹。产生裂纹的原因是在再 加热时焊接残余应力松弛

8、，导致较大的附加变形，与 此同时，热影响区的粗晶部位会析出合金碳化物组成 的沉淀硬化相，如果粗晶部位的蠕变塑性不足以适应 应力的松弛所产生的附加变形，则沿晶界发生裂纹。 再热裂纹的敏感温度区间为550650. 裂纹是焊接缺陷中危害性最大的一种。裂纹是一种 面积型缺陷，显著减少承载截面面积，更严重的是裂 纹尖端应力高度集中，为无穷大，很容易扩展导致破 坏。 第6章 射线照相底片的评定 1.2 未熔合 未熔合是指焊缝金属与母材金属，或焊缝金属之间未熔化 结合在一起的缺陷。 按其所在部位，未熔合可分为坡口未熔合、根部未熔合、 层间未熔合三种，见图。 第6章 射线照相底片的评定 1.2 未熔合 产生未

9、熔合缺陷的主要原因有：焊接电流过小； 焊接速度过快；焊条角度不对；产生了弧偏吹现象（有 磁性），焊接处于下坡焊位置，母材未熔化已被铁水覆 盖；母材表面有污物或氧化物影响溶敷金属与母材间的 熔化结合等。 未熔合也是一种面积型缺陷，坡口未熔合和根部 未熔合对承载截面面积的减少非常明显，应力集中也比 较严重，其危害性仅次于裂纹。 第6章 射线照相底片的评定 1.3 未焊透 未焊透是指母材金属之间没有熔化，焊缝金属没有进入接 头的根部造成的缺陷。 未焊透可分为双面焊未焊透和单面焊未焊透两种。 第6章 射线照相底片的评定 1.3 未焊透 产生原因： 焊接电流过小，焊接速度过快；坡口角度太小； 根部钝边太

10、厚；根部间隙太小；焊条角度不当；电 弧太长。 未焊透也是一种比较危险的缺陷，其危害程度取 决于未焊透的形状、深度和长度。 第6章 射线照相底片的评定 1.4 夹渣 夹渣是指焊缝金属中残留有外来固体物质所形成的缺陷。 夹渣按形态，可分为点状夹渣、块状夹渣、条状夹渣。按残留固 体物质种类，可分为非金属夹渣和金属夹渣（如夹钨、夹铜等）。 第6章 射线照相底片的评定 非金属夹渣的主要成分是硅酸盐，也有一些氧化物和 硫化物，主要来自焊条药皮或焊剂溶渣。 金属夹渣最常见的是钨夹渣，它是由钨极氩弧焊中的 钨极烧损，掉入熔池中形成的。 非金属夹渣产生原因：焊接电流太小，焊接速度太快； 熔池金属凝固过快；运条不

11、正确；层间清渣不彻底等。 金属夹渣产生原因：焊接电流过大或钨极直径太小， 钨极有损伤，氩气保护不良，钨极触及熔池底部未及时离 开。 夹渣是一种体积型缺陷，容易被射线照相检出。夹渣 会减少焊缝受力截面。夹渣的棱角容易引起应力集中，成 为交变载荷的疲劳源。 第6章 射线照相底片的评定 1.5 气孔 气孔是指溶入焊缝金属的气体引起的空洞。 气体按形状可分为球形气孔、条形气孔、针形气孔； 按分布状态可分为单个气孔、密集气孔、链状气孔、虫状气孔。 夹珠 “夹珠”是另一类特殊的气孔，一般在自动焊中产生，它是 由前一道焊接生成的气孔，被后一道焊接熔穿，铁水流进气孔 的空间而形成的。夹珠比一般气孔要大一些，直径一般在5mm 左右。如图7-17所示。 夹珠在底片上多为圆形的灰白色影像，在白色的影像周围