承压设备特种设备无损检测相关知识

1、 重庆市特种设备无损检测人员考试课件无损检测基本知识 第一专题承压特种设备无损检测相关知识 第一部分 金属材料及热处理基本知识材料性能：通常所指的金属材料性能包括两个方面：1使用性能:即为了保证机械零件、设备、结构件等能够正常工作，材料所应具备的性能，主要有力学性能（强度、硬度、刚度、塑性、韧性等），物理性能（密度、熔点、导热性、热膨胀性等）。使用性能决定了材料的应用范围，使用安全可靠性和寿命。2工艺性能: 即材料被制造成为零件、设备、结构件的过程中适应的各种冷、热加工的性能，如铸造、焊接、热处理、压力加工、切削加工等方面的性能。工艺性能对制造成本、生产效率、产品质量有重要影响。一，材料力学基

2、本知识 金属材料在加工和使用过程中都要承受不同形式外力的作用，当达到或超过某一限度时，材料就会发生变形以至于断裂。材料在外力作用下所表现的一些性能称为材料的力学性能。承压类特种设备材料的力学性能指标主要有强度、硬度、塑性、韧性等。这些指标可以通过力学性能试验测定。11应力与应变 内力是指材料内部各部分之间相互作用的力。材料在未受到外力的作用时，其内部各质点之间本来就有相互平衡的力在相互作用，以保持其固有的形状。当受到外力时，原来的平衡被破坏，材料发生变形，其内部各质点的相对位置发生变化，各质点之间的相互作用力也有所变化。这种内力的改变，是材料在外力作用下产生的附加内力。通常简称它未内力。应变-

3、物体在外力作用下，其形状和尺寸所发生的改变称为应变，物体内某处的线段在应变后长度的改变值与线段原长之比称为线应变。应力-物体在外力作用下而变形时，其内部任一截面单位面积上的内力大小通常称为应力。方向垂直于截面的应力叫正应力。正应力可分为拉应力和压应力两种。如果应力是由于试件在工作中受到外加载荷作用而产生的，则该应力叫工作应力。1.2强度金属的强度是指金属抵抗永久变形和断裂的能力。材料强度指标可以通过拉伸试验测出。抗拉强度b和屈服强度s是评价材料强度性能的两个主要指标。屈服强度s：见图1-3所示，随着外力的增加，材料到了S点（屈服点），应变在继续增大，材料已经失去抵抗继续变形的能力。此时的应力称

4、为屈服点或屈服强度，用s表示。抗拉强度b：见图1-3所示，曲线的SB段，当变形超过屈服阶段后，材料又恢复了对继续变形的抵抗能力，要使材料继续变形，必须增加应力值，这种现象叫加工硬化现象，材料因此得到强化，曲线的最高点B所对应的拉力P是拉伸过程中材料承受的最大载荷值，相应的应力就为该材料的抗拉强度，用b表示。一般金属材料构件都是在弹性状态下工作的。是不允许发生塑性变形，所以机械设计中一般采用屈服强度s作为强度指标，并加上适当的安全系数。但是由于抗拉强度b测量较方便，数据也较准确。所以机械设计中也经常采用b。但需要使用较大的安全系数，一般机械设计中。以s作为强度指标时，安全系数为1.5-2.0，采

5、用b作为强度指标时，安全系数为2.0-5.0，我国现在锅炉规范强度设计中，取ns=1.5, nb=2.7:压力容器规范强度设计中，取ns=1.6, nb=3.1.3塑性材料在载荷作用下断裂前发生不可逆永久变形的能力。评定材料塑性的指标通常用伸长率和断面收缩率。伸长率=（L1L0）/L0100% L0-试件原来的长度 L1-试件拉断后的长度断面收缩率=（A1A0）/A0100% A0-试件原来的截面积 A1-试件拉断后颈缩处的截面积 断面收缩率不受试件标距长度的影响，因此能够更可靠的反映材料的塑性，对必须承受强烈变形的材料，塑性优良的材料冷压成型的性能好。1.4硬度金属的硬度是材料抵抗局部塑性变

6、形或表面损伤的能力。硬度与强度有一定的关系，一般情况下，硬度较高的材料其强度也较高，所以可以通过测试硬度来估算材料强度。另外，硬度较高的材料耐磨性也较好。工程中常用的硬度测试方法有以下四种 (1) 布氏硬度HB （2）洛氏硬度HRc （3）维氏硬度HV（4）里氏硬度HL1.5冲击韧性指材料在外加冲击载荷作用下断裂时消耗的能量大小的特性。材料的冲击韧性通常是在摆锤式冲击试验机是测定的，摆锤冲断试样所作的功称为冲击吸收功。以Ak表示，Sn为断口处的截面积，则冲击韧性ak=Ak/Sn。在承压类特种设备材料的冲击试验中应用较多。1.6屈强比的概念屈强比是20世纪70年代至80年代常用的描述高强度金属材

7、料的一个术语。材料的屈服强度（极限）和强度极限的比值，即s/b，称为屈强比。这个数字越小，表示材料的屈服极限和强度极限的差距越大，材料的塑性越好，使用中的安全裕度越大。反之，则表示材料的塑性差，强度好，抗疲劳的性能差。钢的等级越高，其屈强比也越高。所以对高强钢，特别是抗拉强度下限b大于540MPA的低合金高强度钢材料的使用一定要注意。1.7钢材的冷脆性随着温度的降低，大多数钢材的强度有所增加，而韧性下降。金属材料在低温下呈现的脆性叫冷脆性。1.8钢材的热脆性钢材长时间停留在400-500后再冷却至室温时，冲击韧度值会明显的下降。这种现象叫钢材的热脆性。1.9氢脆钢材中的氢会使材料的力学性能脆化

8、，这种现象叫氢脆。氢脆主要发生在碳钢和低合金钢材料中。钢中的氢来源有三个方面：1冶炼过程。2焊接过程。3设备运行过程。含氢的钢材在应力大于某一临界值时，就会发生氢脆断裂，氢脆是一种延迟裂纹，断裂时间可能只有几分钟，也可能几天。氢脆断裂只发生在-100150的范围.很低的温度不利于氢的移动和聚集,很高的温度可以使氢从钢中逃逸,焊后保温及热处理,其目的是利用高温下氢能够从钢中扩散逃逸的原理,来降低焊缝中氢的含量.也是改善焊接接头的力学性能的有效措施.由氢导致材料劣化的现象叫氢损伤,其形式和种类有1氢脆.2氢鼓包（氢在钢板分层处聚集引起）.3白点(氢在钢材中心部位聚集造成的细微裂纹群).4氢腐蚀（一

9、般发生在高温区段，对碳钢，温度高于250时），发生氢腐蚀时，钢的组织发生脱碳，渗碳体分解，晶界出现大量微裂纹，钢的强度，韧性丧失殆尽。无损检测不能检测和判定氢脆.其余种类的氢损伤检测方法： 氢鼓包:一般用肉眼便可观察。白点：超声波方法。氢致表面裂纹：磁粉或渗透方法。氢腐蚀：通过硬度测试和金相方法检测。二 金属学与热处理的基本知识1.晶体和晶界的概念，金属常见的晶体结构物质是由原子构成的。根据原子在物质内部的排列方式不同，可将物质分为晶体和非晶体两大类。凡内部原子呈现规则排列的物质称为晶体，凡内部原子呈现不规则排列的物质称为非晶体，所有固态金属都是晶体。 晶体内部原子的排列方式称为晶体结构。常见

10、的晶体结构有：（1）体心立方晶格，如金属-铁、铁、-Ti、Cr、V等。（2）面心立方晶格，如金属-铁、AI、Cu、Ni等。（3）密排六方晶格，如金属Mg、Zn、-Ti 等。 实际使用的金属是由许多晶粒组成的，叫做多晶体。每一晶粒相当于一个单晶体，晶粒内的原子排列是相同的，但不同晶粒的原子排列的位向是不同的，晶粒之间的界面称为晶界。晶界容易产生缺陷。高温的液态金属冷却转变为固态金属的过程是一个结晶过程态，即原子由不规则状态（液态）过渡到规则状态（固态）的过程。2铁碳合金的基本相结构及其特性 通常把钢和铸铁统称为铁碳合金，因为钢和铸铁的成分虽然复杂，但是基本上是铁和碳两种元素组成的。一般把含碳0.

11、02%-2%的称为钢，含碳量大于2%的称为铸铁。碳含量对钢铁的性质有决定性的影响。碳含量低，其性质是“强而韧”， 碳含量高，其性质是“弱而脆”，钢的熔点高而铸铁的熔点低等等。 铁碳合金FeFe3C的金相结构有以下几种：（1）铁素体：碳溶解于a铁或铁中，用符号：F表示，铁素体的熔碳能力极差。强度和硬度不高，具有良好的塑性和韧性，在770以下具有铁磁性，超过770则丧失铁磁性。（2）奥氏体：碳溶解于铁中的固溶体，用符号：A表示。奥氏体的熔碳能力较大，仅存在727以上的高温范围，不具有铁磁性。（3）渗碳体：铁和碳的金属化合物，其含碳量为6.67%。符号：Fe3C. 渗碳体的硬度很高，而塑性和韧性几乎

12、为零，脆性极大。在217以下有铁磁性。承压类特种设备常用的碳素钢含碳量一般低于0.25%。3热处理的一般过程热处理是将固态金属及合金按预定要求进行加热，保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所要求性能的一种工艺过程。在实际生产中，热处理过程是比较复杂的，但是其基本工艺过程是由加热，保温和冷却三个阶段构成的，温度和时间是影响热处理的主要因素，任何热处理过程都可以用温度-时间曲线来说明。4钢中碳和合金元素对C曲线的影响承压类特种设备使用的低碳钢属于亚共析钢，它的C曲线见图1-23，与共析钢相比，等温转变所需时间较短，在连续冷却的条件下，如果冷却速度相同，亚共析钢的转变组织的塑形，韧性相对较好，硬度

13、相对较低。承压类特种设备使用的低合金钢和合金钢中加有锰，钼，镍等元素，合金元素的加入会使C曲线的位置右移，其后果是使淬火临界冷却速度减小，有利于提高材料的淬透性，但是，对于不希望发生淬硬现象的工件来说则是不利的。5钢常见金相组织和性能奥氏体A:是碳在铁中的固溶体。在合金钢中是碳和合金元素溶解在铁中的固溶体，塑性很高，硬度和屈服点较低，布氏硬度一般在170-220HB,是钢中质量体积最小的组织，属于面心立方晶格，在金相组织中呈规则多边形。铁素体F：碳和合金元素溶解在a铁中的固溶体，性能接近纯铁，硬度低（80-100HB），塑性好，属于体心立方晶格，在金相组织中具有典型纯金属的多面金相铁征。渗碳体

14、Fe3C：铁和碳的金属化合物。珠光体P: 铁素体和渗碳体的混合物，是含碳量0.77%的碳钢共析转变的产物，属于片状组织，硬度值190-230HB.马氏体M：碳在a铁中的过饱和固溶体。是钢在奥氏体化后快速冷却到马氏体点之下无扩散性相变的产物。硬度很高（640-760HB）.很脆，冲击韧性低。断面收缩率和延伸率等于零。6承压类特种设备常用热处理工艺 根据钢在加热和冷却时的组织和性能变化规律，热处理工艺分为退火、正火、淬火、回火、化学热处理等。(1)退火-将钢件加热到适当温度，保温一定时间后缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。根据钢的成分和目的的不同，退火又分为完全退火、不完全退火、消除应

15、力退火等。(2)正火-将钢件加热到Ac3或Acm以上3050，保温一定时间后在空气中冷却的热处理工艺。正火的目的和退火基本相同，主要是细化晶粒，均匀组织，降低内应力，正火和退火的不同之处在于前者的冷却速度较快，过冷度较大，钢正火后的强度、硬度、韧性都比退火高。(3)淬火-将钢件加热到临界温度以上，经过适当保温后快冷，使奥氏体转变为马氏体的过程。材料通过淬火获得马氏体组织，可以提高其强度、硬度，这对于轴承、模具等工件是有用的，但是马氏体硬而脆，韧性差，内应力很大，容易产生裂纹，所以承压类特种设备材料和焊缝的组织一般不希望出现马氏体。(4)回火-将经过淬火的钢件加热到Ac1以下的适当温度，保温一定

16、时间后，然后用符合要求的方法冷却（通常是空冷），以获得所需组织和性能的热处理工艺。回火的目的是降低材料的内应力，提高韧性。通过调整回火温度，可获得不同的强度、硬度、韧性，以满足所要求的力学性能。按回火温度的不同可将回火分为低温、中温、高温回火三种。7消除应力退火处理的目的和方法承压类特种设备的消除应力退火处理主要指焊后热处理（PWHT），也有在焊接过程中间和冷变形加工后用来减少应力及冷作硬化而进行消除应力处理的，其目的主要是消除焊接，冷变形加工，铸造，锻造等加工方法所产生的应力，同时还能使焊缝的氢较完善的扩散，提高焊缝的抗裂性和韧性。此外，对改善焊缝及热影响区的组织，稳定结构形状也有作用。三，

17、承压类特种设备常用材料 承压类特种设备都是在承压状态下运行，材料要承受较大的工作应力，有些还要同时承受高温和腐蚀介质的作用，工作条件恶劣，如果在使用过程中发生破坏性事故，将会造成严重损失，因此，对承压类特种设备的材料有一定的要求。承压类特种设备常用材料很多，下面简单介绍1承压类特种设备常用材料的基本要求1） 为保证安全性和经济性，材料有足够的强度。2） 为保证在承受外力时不发生脆性破坏，材料应有良好的韧性。3） 应有良好的加工工艺性能，包括冷热加工和焊接。4） 应有良好的低倍组织和表面质量，不得有裂纹和白点。5） 高温材料应具有高温特性，包括足够的蠕变强度，持久强度和塑性，良好的高温组织稳定性

18、和高温抗氧化性能。6） 与腐蚀介质接触的材料还必须具有抗腐蚀性能。2低碳钢，低合金钢的定义低碳钢:含碳量0.25%的钢称为低碳钢，碳素结构钢一般为低碳钢，主要用于制做各种工程结构和机器零件。低合金钢：合金总量不超过5%的合金钢称为低合金钢。3. 低碳钢中碳和杂质元素对钢性能的影响承压类特种设备常用的碳素钢牌号有Q235AF、Q235A、Q235B、Q235C、20g、20R等，压力管道常用的碳素钢牌号有10#、20#钢等，它们都是低碳钢，一般以热轧或正火状态供货，正常的金相组织为铁素体FC+珠光体P。碳是碳素钢中的主要合金元素，含碳量增加，钢的强度增加，但塑性、韧性降低，焊接性能变差，淬硬倾向

19、变大，因此制作焊接结构的锅炉和压力容器所使用的碳素钢。含弹量一般不超过0.25%。4低合金钢中合金元素对钢性能的影响承压类特种设备常用低合金钢，包括低合金结构钢，低温钢，耐热钢等。这些钢中加入其它合金元素是为了改善钢的性能，使之能够达到相应的使用要求。这类钢既有较高的强度，又有较好的塑性和韧性，使用低合金钢代替碳素钢，可在相同的承载条件下,使结构减轻20%-30%.低合金钢的合金含量较少，价格较低，冷热成型及焊接工艺性能良好，因此在承压类特种设备制造中得到广泛应用。5低温用钢种类，特点和基本性能随着低温工业及深冷技术的发展，众多的压力容器和压力管道在低温下工作。对于这类设备，最重要的是低温韧性

20、，碳强烈的影响钢的低温韧性，随着碳含量的增加，钢的冷脆转变温度急剧上升，因此，低温钢含碳量多限制在0.2%以下。国内目前常用的低温钢牌号有：16MnDR,15MnNiDR.09Mn2VDR等。根据这些低温钢的显微组织的差异，可分为三类：铁素体钢，低碳马氏体钢和奥氏体钢。6影响低温韧性的因素 影响低温韧性的因素有晶体结构，晶粒尺寸，冶炼的脱氧方法，热处理状态，钢板厚度，合金元素等。其中以合金元素影响最为严重。7低合金耐热钢种类，特点和高温下钢材劣化的现象当工作温度在400-600时，所使用的钢材多为低合金耐热钢，比如石油化工压力容器和高压锅炉所使用的钼钢，络钼钢等，此类钢在中等高温具有良好的耐热

21、性，且所含合金元素不多，价格低廉。低合金耐热钢按材料的显微组织可分为珠光体钢和贝氏体钢两类。属于珠光体钢耐热钢的牌号有12CrMo,15 CrMo，14Cr1Mo等，这些钢具有良好的中温强度和一定的抗氢性能。焊接的主要问题是近焊缝的硬化和冷裂纹，焊后热处理或高温下使用的再热裂纹。焊接工艺上一般要采用预热，焊后保温及焊后热处理等措施。属于贝氏体钢耐热钢的牌号有12Cr2Mo1.此种钢具有极好的持久强度和最佳的抗氢性能，是典型的石油加氢裂化容器用钢。但它具有明显的空淬倾向，焊接工艺控制更加严格。低合金耐热钢长时间使用后有可能发生性能劣化，即发生影响力学性能的组织结构变化，包括珠光体球化 石墨化和合

22、金元素再分配等。8奥氏体不锈钢种类，特点和腐蚀破坏性 不锈钢的种类有以Cr为主加元素的铁素体不锈钢（0Cr13，1Cr17等）和马氏体不锈钢（1Cr13，2Cr13等），以Cr、Ni为主加元素的奥氏体不锈钢（0Cr18Ni9，00Cr18Ni10等），其中奥氏体不锈钢在压力容器中得道广泛应用。奥氏体不锈钢的机械性能与铁素体想比较，其屈服点低，塑性、韧性好，不出现低温脆性，可做低温用钢，同时它有良好的高温性能，可用作耐热钢。奥氏体不锈钢具有非常显著的加工硬化特，其原因是由于亚稳的奥氏体在塑性变形过程中形成马氏体。因此，热处理不能用来作为强化。而采用冷加工的方法对其进行强化处理。奥氏体不锈钢中最常

23、用牌号是1Cr18Ni9，它具有良好的化学稳定性。在氧化性和某些还原性介质中耐腐蚀性很高，但是在敏化状态，存在晶阶腐蚀性，并且在高温氯化物溶液中容易发生应力腐蚀开裂。第二部分 焊接基本知识 焊接在承压类特种设备制造中占有重要的地位，例如，在压力容器制造中，焊接工作量占全部工作量的30%。焊接质量对承压类特种设备产品质量和使用安全可靠性有直接影响，许多承压类特种设备事故都源于焊接缺陷。因此，对承压类特种设备无损检测人员来说，掌握焊接知识是非常必要的。一 ，特种设备常用的焊接方法的种类，特点和适用范围1，手工电弧焊（1）特点：利用焊条与焊件之间的电弧热，将焊条及部分焊件熔化而形成焊缝的焊接方法。手

24、工电弧焊设备简单，便于操作，适用与于室内外各种位置的焊接，可以焊接碳钢、低合金钢、耐热钢、不锈钢等各种材料，在承压类特种设备制造中广泛应用。其缺点是生产效率低，劳动强度大，对焊工的技术水平及操作要求较高。（2）焊接设备：常用的手工电弧焊设备有交流电焊机，旋转式直流电焊机和硅整流式直流电焊机三种。（3）手工电弧焊焊条：涂有药皮的供手工电弧焊的熔化电极称为焊条。它由焊芯和药皮两部分组成。焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯，在电弧作用下熔化后，作为填充金属与熔化的母材混合形成焊缝。涂敷在焊芯表面的有效成分称为药皮，其作用是：稳弧、保护、冶金、改善焊接工艺性能。（4）焊条的种类：一般按焊条药皮熔化后所形

25、成熔渣的酸碱性不同分为碱性焊条和酸性焊条两种。也有按用途分类的，如碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、铜及铜合金焊条等。（5）手工电弧焊的焊接位置：手工电弧焊可以在不同的位置进行操作。熔焊时，焊接接头所处的空间位置称为焊接位置，GB/T337594焊接术语中用倾角和转角两个参数来划分不同的焊接位置。对接焊缝和角焊缝有平焊、立焊、横焊、仰焊是四种基本位置。管子环焊缝也有四种基本位置：水平转动、垂直固定、水平固定、45·位置。2，埋弧自动焊（1）特点：焊接过程中，主要的焊接操作如引燃及熄灭电弧、送进焊条、移动焊条或工件等都由机械自动完成叫自动电弧焊。在自动电弧焊中，电弧被埋在焊剂层下面燃

26、烧并实现焊接的叫埋弧自动焊。（2）优点：a，采用大的焊接电流，电弧热量集中，熔深大，焊丝可连续送进而不需要频凡更换，因此生产效率高。 b，焊接规范参数稳定，焊缝成分均匀，外观光滑美观，焊接质量好。C，操作时看不到弧光，又是机械自动，所以劳动条件好。（3）局限性：设备比较复杂昂贵：由于电弧不可见，所以对接头加工和装配要求严格 ：焊接位置受到一定限制，一般总是在平焊位置。埋弧自动焊常常用于长的直线焊缝和大直径圆筒容器的环焊缝的焊接。3，氩弧焊氩弧焊是以惰性气体氩气作为保护气体的一种电弧焊接方法。其优点是：（1）适宜焊接各种钢材、有色金属及合金，焊接优良。（2）电弧和熔池用气体保护，清醒可见，易实现

27、全自动化。（3）电弧热量集中，熔池小，热影响区小，工件变形小。（4）电弧稳定，飞贱小，焊缝致密，成型美观。 缺点：氩气成本高。设备和控制系统复杂，产生效率低，只能焊较薄的工件。二，焊接接头1，常见的焊接接头形式，分类及特点焊接接头形式一般由被焊接两金属件的相互结构位置来决定，通常分为对接接头、角接接头、搭接接头、T接接头。每种接头形式又有不同的坡口形式。承压类特种设备的焊接一般以焊接接头为主，焊接接头的坡口形式分为不开坡口、V形坡口、X形坡口、单U形坡口、双U形坡口等。2焊接接头的组成 焊接接头包括：焊缝，熔合区和热影响区三部分。3焊接接头的薄弱部位 热影响区是焊接接头力学性能最薄弱的部位。该

28、部位因为材料受热的影响而发生了金相组织和机械性能的变化，且结构也不连续，容易形成应力集中，因而最容易出现问题。三，焊接应力与变形1焊接应力与变形的不利影响焊接应力与变形往往使焊接产品质量下降，甚至会因为无法补救而不得不报废。焊接裂纹的产生与焊接应力有密切的关系，焊缝中的残余应力还会影响设备的使用性能，残余应力较大的部位往往会发生应力腐蚀或疲劳裂纹。2焊接变形与应力的关系，影响焊接变形与应力的因素焊接变形与应力是由许多因素同时作用造成的，其中最主要的因素有：焊件上温度分布不均匀，熔化金属的收缩，焊接接头金相组织转变及工件的刚性约束等。四，特种设备常用钢材的焊接1，钢材的焊接性 定义：指被焊钢材在

29、采用一定的焊接方法，焊接材料焊接规范参数及焊接结构形式的条件下，获得优质焊接接头的难易程度。所谓的优质焊接接头包括制造上和使用上俩方面的意义，在制造上接头应该是完整的，没有裂纹等缺陷，在使用上，接头的力学性能应该符合设计要求，即能够满足使用的需要，即焊接性包括两个方面；1） 工艺焊接性：主要指焊接接头出现各种裂纹的可能性，也叫抗裂性。2） 使用焊接性：主要指焊接接头在使用中的可靠性，包括力学性能（强度，塑性，韧性，硬度以及抗裂纹的扩展能力）和其它特殊性能（耐热，耐腐蚀，耐低温，抗疲劳，抗失效等）。2焊接性试验的主要作用 从获得无焊接缺陷和满足使用性能的目的出发，焊接性试验的主要作用是1） 选择

30、合理的结构形式2） 选用正确的焊接方法，焊接材料，焊接规范以及需要采用一些必要的工艺措施。3） 怎样提高抗冷，热裂纹的能力4） 怎样提高抗脆性转变能力。3焊接工艺评定的作用和过程焊接工艺评定的作用：评定施焊单位制定的焊接工艺指导书是否合适，施焊单位是否有能力焊制出符合安全法规和产品技术条件要求的焊接接头。焊接工艺评定的过程：1） 制定焊接工艺指导书2） 由本单位技术熟练的焊工依据焊接工艺指导书焊制试件。3） 对试件接头进行外观检查及无损检测。4） 对上述合格的试件接头取样（力学实验）5） 测定试样是否具有所要求的力学性能。6） 提出焊接工艺评定报告。4焊前预热和紧急后热的作用焊前预热：可以显著

31、降低该温度范围的焊接速度，从而减少淬硬倾向，预热对焊接热影响区晶粒粗化影响较小，同时预热还有利于焊缝中氢的逸出，因此是一种较好的降低高强钢焊接冷裂纹倾向的措施。后热：由于冷裂纹存在潜伏期，所以。在裂纹产生前及时进行加热处理，温度一般在300-600度，其作用是：1） 减轻残余应力。2） 改善组织，降低淬硬性。3） 减少扩散氢。5焊接线能量的变换对低合金钢，低温钢，奥氏体不锈钢焊接接头性能的影响 焊接能量参数是指焊接电流，电弧电压和焊接速度。焊接线能量指熔焊时由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热能来表征。低合金钢中，适当增大线能量是有益的。低温钢，要严格控制焊接线能量，尽量采用小的焊接线能量，盲目

32、增大，会导致焊缝和热影响区韧性下降，奥氏体不锈钢，过高的焊接热输入会扩大缝区的敏化温度区间并延长了在高温的停留时间，最终导致接头热影响区耐腐蚀性降低，所以，焊接时应保证接头各层良好熔合前提下，采用尽可能低的线能量。6，奥氏体不锈钢的焊接性，防止热裂纹和晶界腐蚀的措施。奥氏体不锈钢的焊接性较好，焊接时一般不需要采取特殊的工艺措施，但是当工艺选择不恰当时，容易出现热裂纹和晶界腐蚀等缺陷，防止热裂纹的措施：1） 在焊缝中加入形成铁素体的元素，使焊缝形成奥氏体加铁素体双相组织2） 减少母材和焊缝的含碳量。3） 严格控制焊接规范。防止晶界腐蚀的措施：1） 将铁素体形成元素加入焊缝形成双相组织。2） 严格

33、控制含碳量3） 添加稳定剂4） 进行焊后热处理5） 采用正确的焊接工艺第三部分 无损检测基础知识一 无损检测慨论1，无损检测的定义和分类，无损检测进展的三个阶段 在不损坏工件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对工件的内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法称为无损检测。 无损检测是现代科学技术发展的基础上产生的。工业X射线检测是在德国物理学家伦琴发现X射线后才产生的，超声波检测是在两次大战中发展的声纳技术和雷达技术的基础上开发出来的，磁粉检测是建立在电磁学理论的基础上，而渗透检测的益于物理化学的进展。无损检测技术的发展过程出现过三个名称，即：无损探伤，无损检测

34、，无损评价。无损探伤是早期的阶段的名称，其含义是探测和发现缺陷。无损检测是目前的名称，其含义不仅仅是探测缺陷，还包括探测工件的其它信息，例如结构，性质，状态等。无损评价是我们即将进入或正在进入的新的发展阶段，它在无损检测基础上还要求获得更全面，更准确的内容。目前，无损检测（Nondistructive Testing）有6大常规方法：射线检测（Radiography Testing即RT），超声波检测（Ultrasonic Testing即UT），磁粉检测（Magnetic Testing即MT），渗透检测（Penetrant Testing即PT），涡流检测（Eddy current Tes

35、ting即ET），声发射检测（Acoustic Emission即AE），漏磁检测（MLF）.2无损检测的目的和应用特点无损检测的目的：1) 保证产品的质量2）保障使用安全3）改进制造工艺4）降低生产成本在原材料中和特种设备的制造过程中，产生缺陷是不可避免的，针对具体使用情况，其中某些缺陷可能是不允许的，而对一定程度大小的另一些缺陷则是允许的。因此设计者应提出合理的检验要求，包括选用合适的检测标准规范和检测方法，确定恰如其分的检测合格级别，以保证压力容器产品既有满足安全使用要求的可靠性，又有经济合理的制造成本无损检测的应用特点：（1）无损检测要与破坏性检测相结合 无损检测的最大特点是能在不伤材

36、料，工件和结构的前提下来进行检测，所以在实施无损检测后，产品的检查率可以达到100%。但是，不是所有的项目和指标都能够进行无损检测，无损检测技术自身还有局限性。某些试验只能采用破坏性检测。因此，在目前无损检测还不能完全代替破坏性检测。应该二者相结合。比如，液化石油气钢瓶除了进行100%无损检测以为，还要进行爆破试验。（2）正确选用实施无损检测的时机在进行无损检测时，必须根据无损检测的目的，正确选择无损检测实施的时机。例如，有冷裂纹倾向的材料，就应该安排在焊接完成24小时以后进行无损检测。只有正确的选用实施无损检测的时机，才能顺利的完成检测。正确评价产品质量。（3）选用最恰当的无损检测方法每种检

37、测方法本身都有局限性，不可能适宜所有的工件和所有的缺陷。为了提高检测结果的可靠性，必须在检测前，根据被检物体的材料，结构，形状，尺寸可能产生的缺陷种类，在什么部位，什么方向等种种情况进行分析，然后根据无损检测方法各自的特点选择最适合的检测方法。只有这样，无损检测方法的选择和应用才会正确和合理。常用的承压设备无损检测方法主要有目视、射线、超声、磁粉、渗透、涡流、声发射、泄漏等检测方法。每种方法都各有优点和局限性。各种方法对缺陷的检出几率不可能是100%，不同方法对同一缺陷的检测结果也会不完全一致。在常规无损检测方法中，射线和超声检测主要用于检测内部缺陷，磁粉和涡流检测常用于检测表面和近表面缺陷，

38、渗透检测方法仅用于检测表面开口缺陷。为提高检测结果的可靠性，应根据设备的材质、制造方法、工作介质、 使用条件和失效模式及预计可能产生的缺陷种类、 形状、部位和取向，选择合适的无损检测方法。（4）综合应用各种无损检测方法在无损检测应用中，必须认识到任何一种无损检测方法都不是万能的，都有各自的优缺点，因此，在无损检测应用中，如果可能，不要只采用一种无损检测方法，而应尽可能多的同时采用几种方法，以便保证各种方法互补，保证产品的质量。二，焊接缺陷种类及产生原因1外观缺陷种类，形成原因及危害1)定义：外观缺陷，指不借助仪器，用肉眼可以发现的工件表面缺陷。常见的外观缺陷有焊瘤、咬边、烧穿、凹坑、未焊满、沟

39、槽，有时还有表面气孔和表面裂纹，单面焊的根部未焊透也位于焊缝表面。2)形成原因及危害咬边：沿着焊趾，在母材部分形成的凹馅或沟槽。电弧热量太高运条速度太小。焊条与工件角度不正确，搬动不合理、电弧过长。焊接次序不合理等。直流焊接时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因。减少了母材的有效面积，降低了结构的承载能力。同时还会形成应力集中，发展为裂纹源。焊瘤：焊逢中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出，冷却后形成未与母材熔合的金属瘤。焊接规范过强，焊条熔化过快，焊条质量太差（如偏芯）。焊接电流不稳定及操作姿势不当等。改变了焊缝的实际尺寸。形成应力集中，如果在管子内部还减少了内径，可能形成堵塞

40、。凹坑：焊缝表面或背面局部的低于母材的部分。收弧时焊条未作短时间停留造成的。减少了焊缝的有效截面积，弧坑常带有裂纹和缩孔。未焊满：焊缝表面上连续的或断续的沟槽。填充金属不足，规范太弱，焊条过细，运条不当等减少了焊缝的有截面积，消弱了焊缝，产生应力集中。烧穿：焊接过程中，熔深超过工件厚度，熔化金属从焊缝背面流出，形成穿孔性缺陷。电流过大。速度太慢。电弧在焊缝处停留过久，工件间隙太大，钝边太小等破坏了焊缝的连续性，使接头丧失了连接及承载能力。2气孔种类，形成原因，危害及防范措施种类: 指焊接时，熔池中的气体在金属凝固前溢出，残留于焊缝中形成的空穴。从现状上分有球状气孔，条虫状气孔。从数量上分为单个

41、气孔和群状气孔。形成原因;常温固态金属中气体的溶解度只有高温液态金属中的几十分之一甚至几百分之一。熔池金属在凝固过程中，有大量的气体要从金属中逸出。当金属凝固速度大于气体逸出速度时，就形成了气孔。母材或填充金属表面有锈。油污等，焊条未烘干。焊接线能量过小，熔池冷却速度过大。焊缝金属脱氧不足等都会形成气孔。危害：减少了焊缝的有效截面积，使焊缝疏松，从而降低了接头强度，降低了塑性，还会引起泄漏。气孔也是引起应力集中的因素。氢气还可能造成冷裂纹。防范措施：1)清除焊条，坡口及附近的油污，铁锈水分。2）采用碱性焊条，并彻底烘干。3）采用直流反接并用短电弧焊接。4）焊前预热，减慢冷却速度。5）用偏强的规

42、范焊接。3夹渣种类，形成原因，危害及防范措施种类：指焊后熔渣残留于焊缝中的现象。分为金属夹渣和非金属夹渣两种。形成原因：1)坡口尺寸不合理2）坡口有污物3）多层焊接，层间清渣不彻底4）焊接线能量小5）焊缝散热太快，液态金属凝固过快6）焊条药皮，焊剂化学成分不合理，熔点过高。冶金反应不完全，脱渣性不好。危害：点状夹渣的危害和气孔相似。带有尖端的夹渣应力集中，形成裂纹源。4裂纹种类，形态，发生部位，形成原因，危害及防范措施。定义：金属原子的结合遭到破坏，形成新的界面而产生的缝隙。（1）分类：按尺寸大小分：宏观裂纹（肉眼可见），微观裂纹（显微镜下才能发现），超显微裂纹（高倍显微镜下才能发现）。按延伸

43、方向分：纵向裂纹，横向裂纹，辐射状裂纹。按发生部位分：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：热裂纹，冷裂纹，再热裂纹，层状撕裂等。（2）裂纹的危害：裂纹是焊接缺陷中危害最大的一种，它是面积型缺陷，（具有三维尺寸的缺陷称为体积型缺陷，如气孔，夹渣等）具有二维尺寸的缺陷称为面积型缺陷。如裂纹，未熔合等）它的出现将显著减少承载面积，特别是在端部形成尖锐缺口，应力高度集中很容易扩展导致破坏。尤其是冷裂纹，由于其延迟性和快速脆断性，带来的危害是灾难性的。世界上的承压类特种设备事故绝大部分是由于裂纹引起的脆性破坏。5未焊透种类，形成原因，危害及防范措施定义：母材金属未熔化，焊缝金属没有进入接头根部的现象。产生原因：（1）焊接电流小，熔深浅。 （2）坡口和间隙尺寸不合理，钝边太大。 （3）磁偏吹影响。 （4）焊条偏芯度太大。 （5）层间及焊根清理不良。危 害：未焊透减少了焊缝的有效截面积，使接头强度下降。未焊透引起的应力集中严重降低焊缝的疲劳强度。未焊透可能成为裂纹源，是造成焊缝破坏的重要原因。防范措施：基本方法是使用较大