3 焊接检验及答疑

1、结构设计及焊接检验楼松年，芦凤桂目录 焊接设计 焊接质量检验 常用的焊接检验方法 无损检验方法、射线、超声、磁粉、渗透检验、其他检验方法 焊接工艺评定报告制作 焊接工艺规程(WPS) 焊接工艺评定报告(PQR) 修补焊接工艺规程及评定 产品出现的焊接缺陷分析及指导一、 焊接接头设计依据一般原则 保证接头满足使用要求 焊接要容易实现，变形要能够控制 焊接成本低，经济型好 制造施工单位具备施工要求的技术、人员和设备条件 注意事项 合理的选择接头类型、坡口形状和尺寸 工艺的可行性：待焊部位可达性、变形控制 接头的可检测性：可接近性及几何形状与材质的检测适宜性焊接应力变形焊接应力与变形对焊接结构的影响

2、塑性良好的结构材料焊接应力将不会对结构的静载强度有任何影响，在承载过程中焊接应力会逐渐降低；低温下工作的构件及常温下工作但韧性差的脆性材料焊接应力会随工件件载荷增加造成工件坏损；在动载清况下，残余拉应力会加速疲劳裂纹的形成及扩展腐蚀介质状态工作的结构，残余拉应力也会加速应力腐蚀裂纹的扩展；对薄板受压件，残余压应力与工作应力叠加会导致其失稳，焊后工件加工，加工过程中焊接应力的重新平衡可能导致工件尺寸精度误差。影响残余变形和应力大小的因素 材料的热物理性能及金属微观组织特征 焊接热输入大小。一般热输入越大收缩就越大 焊缝的对称性。所处的位置对称的，弯曲、扭曲及角变形就越小 结构条件及焊缝的焊接次序

3、。结构刚性越小焊接次序不对称变形就越大。同样条件下先焊的焊缝比后焊的焊缝所产生的残余变形大 焊接时夹紧状态焊接应力变形控制措施1)焊接应力的消除焊接应力的消除整体高温回火。属材料在高温生蠕变现象，使应力松弛局部高温回火。降低应力峰值机械拉伸法。加载，使焊缝塑变形伸展，降低内应力温差拉伸法。低温局部加热焊缝两侧，焊缝区产生拉伸塑性变形，消除应力振动法。构件发生共振来降低内应力or使应力重新分布 2)焊接残余变形的控制焊接残余变形的控制合理的结构及接头没计。减少焊缝数量，对称布置焊缝，选择x、双U 形坡口等；合理的焊接工艺设计。刚性支承，夹具固定，反变形， 正确选择焊接次序等；焊接变形矫正。机械法

4、：锤击、压、拉等机械作用力产生塑胜变形；火焰矫正：用火焰加热，利用加热和冷却引起的新变形来抵消已有的变形 模型及焊道布置焊接后的残余应力分布周向应力周向应力轴向应力轴向应力-200-1000100200300400500600-400-300-200-1000100200300400Hoop stress distributions on outer surfaceCase A (After Welding)Case A (After PWHT)Case A (After Removing)外表面周向残余应力分布外表面周向残余应力分布 二、焊前检查焊前检查 母材与焊材工装装配尺寸精度坡口尺寸和

5、形状及表面状态焊工资质和证书焊接过程检查焊接过程检查 焊接及相关工艺执行情况设备运行情况结构与焊缝尺寸等预热、保温、后热及环境状况外形尺寸检查焊接质量检查表面内部目视磁粉射线超声破坏性检查化学成分、金相、力学性能特殊性检查例如：残奥量测定、应力腐蚀开裂、Kiscc、电极电位及极化曲线等荧光着色检查非破坏性检查焊接质量检验内容及途径（焊后）常用的焊接检验方法射线检测（RT）超声波检测（UT）渗透检测（PT）磁粉检测（MT）光谱试验硬度试验金相及机械性能试验无损检测方法:在不损坏试件的前提下,以物理或化学方法为手段.借助先进的技术和设备器材,对试件的内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法

6、。射线探伤 探伤原理 x 射线和射线都是电磁波，它们的波长很短（ x 射线为0.001-0.1nm，射线为0.0003-0.1nm)，能透过不透明的物体（包括金属），并能使胶片感光。将感光后的胶片显影后，能看到材料内部结构和缺陷相对应黑度不同的图像，从而观察材料内部缺陷的方法称作射线照相探伤法。射线穿过某一物质时，由于物质对射线吸收与散射的作用，其能量便被物质所衰减，被衰减能量的大小与射线的波长和被穿透物质的化学成分有关。由感光底片不同的黑度，来观察物体内部缺陷存在的部位性质和程度，以判断缺陷。射线检测检测原理:指用X射线或射线穿透试件,以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法.(类似于阳光可以

7、穿过纸等物质) 被射线曝光的的带有潜影的胶片经过暗室处理后变为带有可见影象的底片射线源试件胶片射线照相质量标准根据缺陷的性质和数量，焊缝质量分为四级： 级焊缝内应无裂纹、未熔合、未焊透和条状夹渣； 级焊缝内应无裂纹、未熔合和未焊透； 级焊缝内应无裂纹、未熔合以及双面焊和加垫板的单面焊中的未焊透； 级为焊缝缺陷超过级者。 各种射线照相的性能比较 x射线 射线I. 1.焊缝厚度小于50mm时，灵敏 1.穿透能力大,能透照300mm钢板；II. 度比射线高； 2.设备轻便,操作简便；III. 2.透照时间短,速度快； 3.不需要电源,可野外作业；IV. 3.设备复杂,费用大； 4.环形焊缝可采用一次

8、曝光；V. 4.穿透能力小； 5.透视时间长；VI. 5.适用厚度30-50mm。 6.适用厚度50mm以上。底片显示缺陷演示 根部未熔 夹杂 外部咬边 根部凹陷超声波检测 检测原理:超声波探伤仪产生电振荡并加于换能器(探头)上,激励探头发射超声波,同时将探头送回的电信号进行放大,通过一定方式显示出来,从而得到被探工件内部有无缺陷及缺陷位置和大小等信息.(A扫描）工件探头超声波探伤 超声波探伤是利用超声波（频率超过20000Hz的声波)能传入金属材料的深处，并在不同介质的界面上能发生反射的特点来检查焊缝缺陷的一种方法。超声波探伤常使用的频率为2-5MHZ。 探伤时，探头发射的超声波通过探测表面

9、的耦合剂（常用的有机油、变压器油、甘油、化学浆糊、水及水玻璃等）将超声波传入工件，超声波在工件里传播，当遇到缺陷和工件底面时，就反射到探头。由探头将超声波变成电讯号，并传到接收放大电路中，经检波后至示波管的垂直偏转板上，在扫描线上出现缺陷反射波（伤波）和底面反射波。通过始波和缺陷之间的距离便可确定缺陷距工件表面的距离。同时通过缺陷波的高度也可估算出缺陷的大小。 超声波探伤的应用范围 应用范围很广，不但应用于原材料板、管、型材的探伤，也用于加工产品锻件、铸件、焊接件的探伤。在探伤时，要注意选择探头的扫描方法，要使声波尽量能垂直地射向缺陷面。 超声波的性质：方向性好，可以定向发射，犹如一束手电筒灯

10、光可以在黑暗中寻找到所需物品一样在被检材料中发现缺陷。能量高，穿透能力强。在界面上产生反射、折射和波型转换。1.射线检测可得到缺陷直观图象，而超声波检测不能，定性困难定量精度不高。2.射线检测对体积性缺陷（气孔夹杂类）检出率高，而超声波检测对面积性缺陷（裂纹未熔类）检出率高。3.射线检测适宜厚度较薄的工件，而超声波检测适宜于较厚工件。4.射线检测适宜于对接焊缝，超声波检测适宜于各种工件5.射线检测对缺陷在厚度方向上很难定位，超声波检测则相反。射线检测与超声波检测比较 磁粉探伤是对铁磁性焊件露在表面或接近表面的缺陷进行无损探伤的方法。 探伤原理磁粉探伤是利用被磁化了的焊件在缺陷处产生漏磁来发现缺

11、陷的。当焊件被磁化后，焊件中就有磁力线通过，对于断面相同，内部组织均匀的焊件，磁力线是平行均匀分布的。在内部存在缺陷时，由于这些缺陷中存在的物质多是非磁性的，其磁阻很大。所以磁力线在有缺陷处就绕道而行，产生漏磁。这时撒在焊件表面磁粉微粒将向漏磁处移动，磁粉被吸引在有缺陷的金属表面。 显示缺陷的能力与磁化电流、缺陷形状、缺陷离表面的距离以及缺陷与磁力线的相对位置有关。只有缺陷的延伸方向垂直时，显示缺陷的能力最强。磁粉探伤渗透法探伤检测原理：工件表面被施涂渗透液后，在毛细管作用下，经过一定时间的渗透，渗透液可以渗进表面开口缺陷中，经过去除表面多余的渗透液和干燥后，再在工件表面施加吸附介质显象剂，在

12、毛细管作用下，渗透剂回渗到显象剂中，缺陷处的痕迹即被显示，从而探测出缺陷的形貌及分布状态。渗透法探伤包括着色探伤和荧光探伤两种。（1）着色探伤 着色探伤是渗透法表面探伤的一种成本低、使用方便的无损探伤方法。 探伤过程是把焊件表面清理并干燥之后，喷涂一层有强烈色彩的渗透液，待渗入缺陷一定时间后，把表面多余渗透液清除掉。再喷涂上显像剂，它把渗入缺陷内的渗透液吸附出来，在显像剂层上显示出彩色的缺陷图像。 目前可发现宽0.01mm，深度不小于0.03-0.04mm的表面缺陷。渗透法探伤（2）荧光探伤荧光探伤是利用紫外线照射某些荧光物资产生荧光的特性来进行无损检测焊件表面缺陷的一种方法。探伤时，先在焊件

13、表面涂上渗 透性很强的荧光渗透液，停留10min后，除净表面多余的荧光渗透液，待干后，在工件表面撒上一层氧化镁粉（显像剂），振动一下使粉层均匀，显像5min左右，缺陷处的氧化镁粉被荧光渗透液浸湿，吹掉工件表面多余的氧化镁粉，在暗室的紫外线灯下观察，留在缺陷处的荧光物资发出荧光，显现缺陷的轮廓。化学成分分析 光谱检测:利用被检材料中原子（或离子）发射的特征线光谱，或某些分子（或基团）所发射的特征带光谱的波长和强度，来检测元素的存在及其含量的方法 。 看谱镜 直接用眼睛观测谱线强度，用于半定量分析或定性分析的光谱分析仪器。有固定式和便携式两种，常用于金属与合金的分类、验证等。 直读光谱仪 由光电倍

14、增管或CCD检测器检测出谱线，以电讯号或含量读数的形式显示，用于快速定量分析的光谱分析仪器，可提高金属与合金成分的分析速度和分析准确度。 半定量分析：利用谱线亮度（强度）与元素含量的函数关系，粗略地确定被检材料中某种成分大致含量的分析方法，其误差一般在70%130%之间。电力设备金属构件合金成分半定量分析常采用看谱法和直读光谱法。金相及机械性能试验 金相试验：是指以分析金属内部组织形态分析为主的试验。 机械性能试验：包含冲击、拉伸、弯曲、压扁、硬度等取样试验的方法。硬度测试标准三、焊接工艺规程制作 2.1 WPS (Welding Procedure Specification): 接头设计 焊接材料 工艺参数焊接工艺评定记录制作 PQR (Procedure Qualification Record