承压设备焊接检验与缺陷返修(38张)课件

1、6承压设备焊接检验与缺陷返修焊接缺陷的类型与数量是焊接质量评定的基本指标焊接检验的目的:防止和发现焊接缺陷，并对其作出适当处理，以确保设备的使用安全6.1焊接缺陷的类型与危害6.1.1焊接缺陷类型外部缺陷:表面裂纹、表面气孔、咬边、凹陷、满溢、焊瘤、弧坑;错边、角变形和余高过。内部缺陷:各种裂纹、未熔合、末焊透、气孔、夹渣和夹钨等第1页，共38页。2022/8/56.1.2 焊接缺陷的危害 (1)焊接缺陷引起的应力集中 焊缝中的气孔、裂纹、夹渣、夹钨等； 焊缝的形状不良、角焊缝的凸度过大及错边、角变形； 焊缝外部形状和尺寸的错边、角变形、咬边未焊透及焊缝余高过大等 都会引起应力集中或者产生附加

2、应力 (2)焊接缺陷对脆性断裂的影响 脆断是一种低应力下的破坏，而且具有突发性，事先难以发现和加以预防，危害极大 裂纹对脆性断裂的影响最大第2页，共38页。2022/8/5 错边和角变形引起的附加弯曲应力，对结构的脆性破坏也有影响 (3)焊接缺陷对疲劳强度的影响 气孔、夹渣、裂纹、末熔合、未焊透；错边和角变形等焊接缺陷都会引起应力集中，很易产生疲劳裂纹而造成疲劳破坏 表面或接近表面的缺陷要比埋藏在内部缺陷使疲劳强度的下降明显得多 (4)焊接缺陷对应力腐蚀开裂的影响 焊缝的表面粗糙度、结构上的死角、拐角、缺口等外部缺陷使介质局部浓缩，为应力腐蚀裂纹的成长起着促进作用。第3页，共38页。2022/

3、8/56.2 承压设备焊接检验分类与内容 检验过程：焊前、焊接过程中与焊后*三个阶段 焊后检验：非破坏性检验 破坏性检验 非破坏性检验不破坏被焊结构完整性的检验方法 外观检查 表面探伤磁粉探伤 渗透探伤 内部探伤射线探伤 超声波探伤 耐压试验和致密性检验 破坏性检验通过产品焊接试板进行破坏性检验第4页，共38页。2022/8/5 化学成分试验 金相分析试验 耐腐蚀性能试验 机械性能试验包括拉伸、弯曲、冲击、硬度、疲劳试验和管子的压扁试验等6.3 焊接接头的非破坏性检验6.3.1 焊制压力容器无损探伤要求 (1)探伤率 与材料的种类、扳厚大小、试压方式、介质性质和容器类别等有关 A类和B类焊接接

4、头必须进行100%射线或超声波探伤的场合：第5页，共38页。2022/8/5 钢材厚度30mm的碳素钢、16MnR； 钢材厚度25mm的15MnVR、15MnV、20MnMo和奥氏体不锈钢； 标准抗拉强度下限值b540MPa的钢材; 钢材厚度16mm的12CrMo、15CrMoR15CrMo;其他任意厚度的CrMo低合金钢; 进行气压试验的容器； 图样注明盛装毒性为极度危害或高度危害介质的容器； 第三类压力容器； 多层包扎压力容器内筒的A类焊接接头；第6页，共38页。2022/8/5 热套压力容器各单层圆筒的A类焊接接头; 钛制容器； 设计压力大于等于5MPa的容器； 焊接接头系数采用1.0的

5、容器; 采用电渣焊的容器 其他情况下的A类和B类焊接接头，进行长度不得少于每条焊接接头长度20，且不小于250mm的局部射线或超声波探伤。而且焊缝交叉等特定部位的焊接接头必须探伤 容器壁厚38mm时,对接接头应采用射线检测;由于结构等原因不能采用射线检涵时，可以采用超声波探伤第7页，共38页。2022/8/5 壁厚38mm,或材料标准抗拉强度下限540MPa，且壁厚20mm的容器,其A、B类接头如采用射线检测，则每条焊缝还应附加局部超声波探伤;如用超声波检测,则同样应附加局部射线探伤. 进行磁粉或渗透表面探伤的焊接接头: 标准抗拉强度下限值b540MPa的钢制容器的C、D类焊缝; 钢材厚度16

6、mm的12CrMo、15CrMoR15CrMo;其他任意厚度的CrMo低合金钢制容器的C、D类焊缝; 层板材料b 540MPa的多层扎压力容器的层扳C类焊接接头；第8页，共38页。2022/8/5 堆焊表面； 复合钢板的复合层焊接接头； 标准抗拉强度下限值6b540MPa的材料及CrMo低合金钢材料经火焰切割的坡口表面，以及该容器的缺陷修磨或补好处的表面，卡具和拉肋等拆除处的焊痕表面； 100%探伤容器上公称直径小于250mm的接管与长颈法兰、接管与接管对接连接的焊接接头. (2)焊缝质量等级与合格级别 JB 4730 压力容器无损检测 的相关规定 a.射线探伤的分级 I级不得有裂纹、未焙合、

7、未焊透和条状夹渣; 第9页，共38页。2022/8/5 级不得有裂纹、未熔合和未焊透； 级不得有裂纹、未熔合以及双面焊或相当于双面焊的全焊透对接焊缝和加垫板单面板焊中的未焊透； 级缺陷超过级 I级质量最好,IV级最差 b.超声探伤分级 分为三级,I级质量最高,级最低 c.磁粉和渗透探伤分级 为表面探伤,分为五级. I级质量最高，V级最差. 凡铁磁性材料，必须优先采用磁粉检测表面缺陷，确因形状结构等原因不能采用磁粉检测时第10页，共38页。2022/8/5方可采用渗透探伤. d.钢制压力容器无损探伤的合格级别 凡进行100%探伤的A、B类焊接接头，射线不低于级为合格，超声波I级为合格 凡局部探伤

8、的A、B类焊接接头，射线不低于级为合格，超声波不低于级为合格 磁粉和渗透探伤均为I级为合格6.3.2 焊缝的外观检查 (1)检验内容与方法 内容:外观形状和几何尺寸是否符合要求,焊缝是否存在表面缺陷 方法:肉眼观察为主,放大镜、直尺、卡尺等工第11页，共38页。2022/8/5 具为辅 (2)焊缝表面检验要求 焊缝和热影响区表面不允许肉眼可见的裂纹、气孔、夹渣、弧坑、未焊透和焊瘤等； 焊缝咬边深度不得大于0.5mm，咬边连续长度不得大于100mm，焊缝两侧咬边总长不得超过焊缝长度的10； 屈服极限大于等于400MPa的低合钢与低温容器，焊缝边缘不允许有任何咬边，接管接管焊经应修磨成圆弧形，并与

9、母材圆滑过渡6.3.3 磁粉探伤(MT) (1)原理与应用第12页，共38页。2022/8/5 铁磁性材料被磁化后，其缺陷表面处的磁力线发生变形，磁力线产生密集. 当无缺陷的材料被磁化时，磁力线均匀地通过材料的横截面若材料内存在缺陷，则缺陷部位的磁阻将突然发生变化，使磁力线绕过缺陷而聚集于材料表面，形成了较强的漏磁通.第13页，共38页。2022/8/5 如在材料表面均撤磁性粉末，则磁粉就会在漏磁场堆集，显示出缺陷的位置、大小和形状. (3)探伤程序与要求 探伤前的准备 磁化 在被探件上至少进行两个近似相互垂直方面的磁化 喷撤磁粉或磁悬液 对磁痕进行观察与评定 退磁 6.3.4 涡流探伤(ET

10、) 涡流探伤是以电磁感应原理为基础的一种表面探伤方法第14页，共38页。2022/8/5 涡流探伤适用于制造过程作为半成品和成品的生产检验. 特别适用于承压无缝钢管环焊缝及焊接管纵焊缝的表面和近表面缺陷探伤6.3.5 渗透探伤(PT) (1)原理及应用 原理:在被检工件表面涂渗透力强的渗透液,渗透液工件表面缺陷中去除工件表面上多余的渗透液再在工件表面上涂上显像剂缺陷中的渗透液在毛细作用重新工件的表面从而形成缺陷的痕迹观察到的缺陷显示痕迹，作出缺陷的评定。 第15页，共38页。2022/8/5 着色探伤 荧光探伤 应用:设备简单，操作方便，应用较广.特别适用于不能采用磁场探伤的非铁磁性材料的检验

11、,如奥氏体不锈钢和铝及镍基合金等 (2)过程与操作要点 预处理 渗透 乳化 清洗 干燥 显像 观察 质量评定6.3.6 射线探伤(RT) (1)基本原理、特点与应用 原理：利用X射线、Y射线和其他高能射线对受检部位进行透照的一种探伤方法。第16页，共38页。2022/8/5 射线具有穿透金属并对照相底片感光的能力且射线透过金属时会产生衰减，工件厚度或组织结构的不同，射线的衰减程度亦有差异，对底片就产生不同程度的感光。如焊缝内存在各种形状的缺陷，射线则由于截面的减少或组织结构的不第17页，共38页。2022/8/5连续性而使底片上显现黑度深浅不同的影像。从而可辨认出焊缝的轮廓、缺陷的形状和大小。

12、 特点： 反映缺陷直观可靠 易对缺陷进行定性 底片保留时间长 灵敏度不如超声波好,对裂纹之类线缺陷漏检可能性大些 拍片量很大，检验时间长，费用高 对操作人员健康不利 应用： 锅炉压力容器制造中广泛使用,锅炉压力容器第18页，共38页。2022/8/5制造中广泛使用,是一些重要设备最终评定依据的探伤方法 我国规定，压力容器壁厚38mm时，其对接接头应采用射线探伤。 目工业中应用的主要是x射线和射线探伤 射线波长较X射线短，其穿透力强,适用于厚工件，但灵敏度较低，且对人体的危害较大。 X射线探伤应用最广，但其穿透力较小，大多探伤机的探伤厚度均在100mm以内。 (2)射线探伤的主要技术要点 a.射

13、线源 对于壁厚在3050mm以下的探伤，一般采用X射线，而不用射线。第19页，共38页。2022/8/5 b.射线胶片 射线胶片片基的两面均涂有乳剂，以增加对射线敏感的卤化银含量。 通常依卤化银颗粒粗细和感光速度的快慢将射线胶片分为J1、J2、J3三类。锅炉与压力容器焊缝探伤一般采用J2号胶片。 c.增感屏 置于胶片的前面或后面，其作用是增加胶片的感光作用 增感屏分为金属增感屏与荧光增感屏两类 锅炉压力容器焊缝探伤应采用金属增感屏而不用荧光增感屏第20页，共38页。2022/8/5 d.像质计(透度计)与像质指数 用来定量评价射线底片影像质量的工具，材料与被检工件相同 有线型、槽型和孔型三种,

14、锅炉压力容器焊缝探伤规定用线型像质计。 像质指数是衡量底片影像质量的参数，其等级从116。像质指数“1”表示灵敏度最低，对应的像质计金属丝直径最大，为32mm；“16”表示灵敏度最高，对应的金属丝直径最小，为0.1mm。 通常透照厚度，要求的像质指数；反之则越第21页，共38页。2022/8/5 e. 透照质量等级 射线探伤的质量等级,分为 A级成像质量一般，适用于承受负载较小的产品及部件； AB级成像质量较高，适用于锅炉和压力容器产品及部件； B级成像质量最高，适用于航天和核设备等极为重要的产品及部件。 f.黑度与灰雾度 底片黑度(或光学密度)是指曝光并经暗室处理后的底片黑化程度 AB级时黑

15、度为1.53.5，2为最佳第22页，共38页。2022/8/5 灰雾度是指未经曝光的胶片经显影处理后获得的微小黑度。当灰雾度0.2时对射线底片影像影响不大，AB级应0.3。 g.焊缝的透照厚度比 又称透照厚度差，K/.探伤时要控制透照厚度比不能过大压力容器上纵焊缝AB级的K1.03，环焊缝AB级的K1.1。第23页，共38页。2022/8/5 h.透射方向 射线应垂直入射工件的缺陷;裂纹、末熔合等面型缺陷，射线入射方向与其深度方向一致.6.3.7 超声波探伤(UT) (1)原理、特点与应用 原理:超声波是一种频率超过20kHz的机械振荡。利用这种声波能在固体、液体和空气中传播,并在经过不同介质

16、的界面时会发生反射的原理检验金属材料中,包括焊接接头中的缺陷。 特点: 灵敏度高、设备轻巧、操作方便、探速快、成本低第24页，共38页。2022/8/5 对裂纹之类平面缺陷的灵敏度显著高于射线探伤 对缺陷的定性存在困难 探伤结果受探伤人员经验和技术水平的影响较大 不易精确判断缺陷的种类和大小 应用:应用广泛,实际探伤中一般要求射线和超声波并用,发挥各自的特长，既准确又经济; 目前超声波还不能用于奥氏体不锈钢铸件与焊缝，以及黄铜和镍基合金的探伤 (2)焊缝超声波探伤技术要点 a.确定检验等级第25页，共38页。2022/8/5 我国焊缝超声波探伤分为A、B、C三级 A级适用于普通结构 B级适用于

17、压力容器与相应管道 C级适用于核容器等级重要结构 b.探伤灵敏度的选定 探伤灵敏度指在确定的探伤范围内的最大声程处发现规定大小缺陷的能力 探伤灵敏度，发现缺陷的能力,但当灵敏度过高时，会出现杂波，使缺陷显示不清晰 c.频率选择 探伤工艺的重要参数之一 频率探伤灵敏度和分辨能力对探伤有利第26页，共38页。2022/8/5频率近场区长度衰减，对探伤不利 对粗晶材料、大厚工件,选用较低频率； 对于晶粒细小、薄壁工件的探伤,宜选用较高频率 焊缝探伤时,一般选用25MHz频率，压力容器多用2.5MHz。 d.探头及其选择 又称压电超声换能器，是实现电声能量相互转换的能量转换器件 常用的有直探头和斜探头

18、 声束垂直于被探工件表面入射的探头称为直探头，可发射和接收纵波 利用透声斜楔块使声束倾斜于工件表面射人第27页，共38页。2022/8/5工件的探头称为斜探头，它使折射横波在工件中传播. 斜探头以钢中折射角标称或以折射角的正切值标称Ktan() 焊缝探伤大多采用斜探头 薄工件采用大K值探头,以拉开跨距,提高分辨能力和定位精度； 大厚度的工件宜采用小K值探头,以减小修整面的宽度,有利于缩短声程，减小衰减损失，提高探伤灵敏度 e.探伤面与耦合剂 焊缝探伤表面的表面粗糙度R6.3m第28页，共38页。2022/8/5 耦合剂的作用:排除空气、填充间隙、减少探头磨损，便于探头移动 f.探伤盲区 常用探

19、伤仪均存在一个探伤盲区。 盲区是在规定探伤灵敏度下从探伤面至能够测出缺陷的最小距离. 一般探伤仪的其盲区小的不大于3mm.6.3.8 声发射检测 (略)6.3.9 无损探伤方法的比较与选用 探伤方法应根据工件的材料、厚度、结构和可能产生的缺陷位置以及探伤方法的特点与灵敏度来综合考虑,可参考表6-6为选用第29页，共38页。2022/8/56.3.10 压力试验与致密性检验 (1)压力试验 目的:考核承压壳体的整体强度，同时也检验有无穿透性缺陷。 压力试验以液压试验为主，个别情况也有做气压试验。 液压试验时注意要点： 升压前必须将内部空气排除干净； 容器与水泵上应同时装设校验合格的压力表； 为防

20、止脆性断裂发生，碳钢、16MnR和正火15MnVR钢容器，试验水温不得低于5,其他低第30页，共38页。2022/8/5合金钢容器不得低于15； 奥氏体不锈钢制容器，试验用水中的氯离子含量应25mg/L，以防应力腐蚀发生； 试验压力应1.25倍设计压力，试验时压力应缓慢上升，升至试验压力保压至少30min,然后降至规定试验压力的80，并保持足够时间对所有焊接接头进行检查，如有渗漏必须修复补焊，再重新作水压试验； 液压试验完毕后，应将液体排净并用压缩空气将内部吹干. (2)致密性检验 目的:检验容器或管道等的微小穿透性缺陷.第31页，共38页。2022/8/5 对于不允许有微量泄漏的压力容器壳体

21、，如介质为易燃或毒性程度为极度和高度危害的设备，应进行致密性检验 常用的方法有: 气密性试验 液压试验合格后方可进行气密性试验。试验压力为l1.05p 氨渗漏试验 方法:向密封容器通入含体积比1氨的压缩空气(最好是氮气),用比焊缝宽1020mm的纸或纱布,浸过约0.1酚酞或5硝酸汞的溶液贴在焊缝上，出现红或黑色斑痕即为有泄漏，应修补后重新进行试验 第32页，共38页。2022/8/5 煤油渗漏试验 多用于检查低压薄壁容器的致密性6.4焊接接头的破坏性检验(略)6.5焊接缺陷的返修 (1)对缺陷返修次数的限制 GBl50中规定:同一部位的返修补焊次数不得超过两次； 对经两次返修仍不合格的焊缝，如

22、需再次进行返修，需经制造单位技术总负责人批准. (2)多次返修对焊接接头的影响 返修次数越多，热影响区受焊接热循环的作用就越大第33页，共38页。2022/8/5 对16MnR的研究结论:返修对焊缝及热影响区的晶粒度和常温强度、塑性、韧性均无明显变化，可以不予考虑；但其低温韧性却随返修次数的增加有较明显下降，与此同时接头的脆性转变温度也有所上升。 对日本SPV36N钢做的焊缝返修试验研究结论: 随着返修次数的增加，热影响区过热组织的晶粒度发生轻微变化; 随着返修次数的增加，热影响区的常温韧性变化甚微； 随着返修次数的增加，热影响区的常温断裂韧性呈直线下降;第34页，共38页。2022/8/5 退火与正火热处理均可显著改善多次返