焊缝质量检验及缺陷修补最后课

课题九船舶焊接检验教学目标:

１．理解与掌握船舶焊接质量检验的重要性；船舶焊接质量检验中常见的缺陷；２．熟练掌握船舶检验的常用方法及应用范围。

第一节船舶焊接检验及其重要性一、船舶焊接检验

焊接检验可分为破坏性检验和非破坏性检验破坏性检验:是破坏局部焊缝或焊接接头以查明焊接质量的方法。非破坏性检验:是采用探伤设备来发现缺陷的检验方法。焊接检验破坏性检验非破坏性检验

力学性能试验焊缝金属化学分析焊接性试验其它外观质量检验

水压试验致密性试验硬度实验表面质量检查

无损探伤金相组织检验

二、船舶焊接检验过程

为了确保船舶的焊接质量，船舶焊接检验过程基本上是由焊前检验、焊接过程检验、焊后检验等三个环节组成。

（一）焊前检验

焊前检验检查的主要内容:焊前检验主要内容基本金属质量检验焊接材料质量检验焊接结构设计鉴定焊件备料检查焊件装配质量检查焊接试板检查能源检查辅机具的检查工具检查焊接环境检查焊接预热检查焊工资格检查

（二）焊接过程检验

焊接过程检验的主要内容:

焊接过程检验的主要内容焊接规范的检验复核焊接材料焊接顺序的检查检查焊道表面质量检查焊后后热检查焊后热处理

（三）焊后检验

焊后检验其主要内容有：外观检验、无损检验、力学性检验、金相检验、焊缝晶间腐蚀检验、致密性检验、焊缝强度检验。

船舶的焊后焊接质量检验主要是采用的非破坏性检验（即无损探伤）。

三、船舶焊接检验的重要性

（一）确保焊接结构制造质量，保证其安全运行

由于忽视焊接产品质量检验造成的事故屡见不鲜：

1978年6月28日，上海某热电厂供热管道发生爆炸。原因：焊后检查不严，未焊透深度达板厚的80%。

1979年10月14日，辽宁某化纤厂盛氮球罐水压试验时发生爆裂。原因：竣工检查时漏检裂纹。（二）改进焊接技术，提高产品质量

焊接检验可以评定制造工艺正确与否。同时，在制定焊接工艺时也可预先制备试样，利用焊接检验技术选择最佳工艺程序，使焊缝达到规定的质量等级要求。（三）降低产品成本，正确进行安全评定由于焊接检验贯穿于焊接生产全过程，这就可能避免出现产品最后报废的现象，大大减少了原材料和工时的浪费，以及因拖延工期所带来的经济损失，无疑会带来显著的社会效益和经济效益。由于有焊接检验的可靠保证，可促使焊接技术的更广泛应用。第二节常见船舶焊接缺陷焊缝缺陷：焊缝质量不符合技术要求规定的称为缺陷

外部缺陷：外部缺陷露于焊缝外表面，用肉眼或低倍放大镜可以看到。如焊缝尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、弧坑、表面气孔、表焊缝缺陷面裂纹等。内部缺陷：内部缺陷位于焊缝的内部，如未焊透、内气孔、内部裂纹、夹渣等，这些缺陷用破坏性检验或无损检验方法来发现。

一、焊接接头的外部缺陷

（一）焊接尺寸和形状不符合要求焊缝外观形状宽窄不齐、高低不平；焊缝过宽或过窄，余高过高或过低；角焊缝单边等。（二）弧坑

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（二）弧坑坑弧坑是焊缝缝收尾处产产生的下塌塌现象。弧弧坑往往使使焊缝强度度严重降低低，同时常常在弧坑处处产生裂纹纹。（三）咬边边沿着焊趾的的母材部位位，由于焊焊接参数选选择不当，，或者操作作工艺不正正确，使得得电弧烧熔熔母材而形形成凹陷或或沟槽称为为咬边。咬咬边减弱了了母材的有有效面积，，减弱了焊焊接接头的的强度，更更严重的是是造成了应应力集中，，承受动载载荷或交变变载荷的结结构容易在在咬边处产产生裂纹，，导致结构构破坏。（五）（四）焊瘤瘤焊瘤是在焊焊接过程中中，熔化的的金属流淌淌到焊缝以以外的未熔熔化的母材材上所形成成的金属瘤瘤，该处局局部未熔合合。焊瘤又又称为满溢溢。焊瘤经经常出现在在横、立、、仰焊焊缝缝中，焊瘤瘤不仅影响响焊缝的成成形美观，，而且往往往掩盖着夹夹渣和未焊焊透，容易易导致裂纹纹的产生。。（五）表面面裂纹、夹夹渣和气孔孔焊缝或热影影响区出现现裂缝用肉肉眼或放大大镜可以观观察到的称称为表面裂裂纹。裂纹纹两端呈尖尖状，且极极易扩展。。残留在焊缝缝表面的熔熔渣且植根根于金属内内部而不易易脱落的称称为表面夹渣。如如是条状夹夹渣就更危危险。焊缝表面有有小的空洞洞，或单个个或连续的的称为气孔孔或连续气气孔。单个大的气气孔减少了了焊缝的有有效截面积积，降低了了焊缝的强强度。连续续气孔的危危害就更大大一些。表面气孔二、焊缝内内部的各种种缺陷（一）内部部裂纹焊缝或热影影响区出现现裂缝用肉肉眼或放大大镜不能观观察而要借借助于仪器才能观观察到的称称为内部裂裂纹。内部部裂纹一般般需用X射线探伤仪仪和超声波探探伤仪检查查才能发现现。（二）未焊焊透熔焊时，接接头根部未未完全熔透透的现象叫叫未焊透。。它降低焊焊接接头的力学性性能。而且且易引起裂裂纹。（三）未熔熔合在焊道与焊焊道之间或或焊道与母母材之间，，未完全熔熔化结合的的现象称为未熔合合。它分布布在不同的的板厚中，，降低焊接接接头的力力学性能。。（四）内部部气孔焊缝内部有有小的空洞洞，或单个个或连续的的空洞称为为内部气孔孔或内部连续气孔孔。它降低低焊接接头头的力学性性能。（五）内部部夹渣残留在焊缝缝内部的熔熔渣称为内内部夹渣。。它和内部部气孔一样样具有较大的隐蔽蔽性，需要要借助于仪仪器才能发发现。它同同样降低焊焊接接头的的力学性能。。条状或连连续夹渣，，会导致裂裂纹使结构构被破坏。。第三节常常用船舶舶焊接质量量检验的方方法本节主要介介绍常用船船舶焊接质质量检验的的几种无损损检验方法法。一、外观检检验焊接接头的的外观检验验是一种手手续简便而而又应用广广泛的检验验方法，是成成品检验的的一个重要要内容。外观检查主主要是发现现焊缝表面面的缺陷和和尺寸上的的偏差。这这种检查一般是是通过肉眼眼观察，借借助标准样样板、量规规和放大镜镜等工具来进行检检验的。故故有肉眼观观察法或目目视法之称称。（一）对焊焊接变形采用直尺、、角尺、铅铅锤、水平平仪等检测测。（二）对焊焊缝外观采用肉眼或或放大镜检检验。（三）对焊焊缝采用角规、、卡尺等检检验。二、着色探探伤着色探伤是是用来发现现表面缺陷陷的一种无无损检验的的方法。着色探伤的的基本原理理是：在被被检工件表表面涂覆某某些渗透力力强的渗透透液，在毛毛细作用下下，渗透液液被渗入到到工件表面面开口的缺缺陷中，然然后去除工工件表面上上多余的渗渗透液（保保留渗透液液到表面缺缺陷中的渗渗透液），，再在工件件表面上涂涂上一层显显象剂，缺缺陷中的渗渗透液在毛毛细作用下下重新被吸吸到工件的的表面，从从而形成缺缺陷的痕迹迹。根据在在白光下观观察到的缺缺陷显示的的痕迹，做做出缺陷的的评定。着色探伤伤过程如如下：（1）预清洗洗清清除零件件表面的的铁屑、、铁锈、、毛刺、、熔渣、、油污等等表面污染染物。（2）渗透涂涂上上适当的的渗透剂剂，通过过毛细作作用使表表面开口口的缺陷陷产生液液体的渗渗透。渗渗透时间间为10～15min。（3）中间清清洗把把零件件表面多多余的渗渗透剂从从被测表表面清除除掉，保保留缺陷陷处的渗渗透液。。（4）干燥在在显像像之前必必须使被被测表面面干燥（（溶剂挥挥发很快快，水则则要很长长时间）），否则则剩余的的溶剂和和水将影影响显象象剂的效效果。（5）显像清清洗洗后，在在受检表表面喷涂涂一层薄薄而均的的显象剂剂，厚度度为0.05～0.07mm，保持15～30min，显象剂剂将缺陷陷处的渗渗透液吸吸附到零零件表面面，好似似“流血血”，显显示的图图形比真真实的缺缺陷大。。（6）观察经经过过一段时时间间隔隔再评判判显现的的缺陷。。着色探探伤照明明光源为为日光或或白光。。着色探伤伤的示示意图着色探伤伤主要采采用清洗洗剂、渗渗透剂和和显象剂剂。三、焊缝缝内部缺缺陷的检检验我们主要要介绍船船舶焊接接质量检检验中常常用的超超声波探探伤、射射线探伤伤。（一）超超声波探探伤超声波探探伤是利利用超声声波在物物体中的的传播、、反射和和衰减等等物理特特性来发发现缺陷陷的一种种探伤方方法。按其工作作原理可可分为脉脉冲反射射法、穿穿透法和和共振法法超声波波探伤等等。按其显示示缺陷的的方式可可分为A型、B型、C型和3D型显示超超声波探探伤等；；按所使使用的超超声波型型可分为为纵波法法、横波波法、表表面波法法等；按按声耦合合的方式式分为直直接接触触法和液液浸法超超声波探探伤等。。船舶焊接接检验常常用脉冲冲反射法法超声波波探伤仪仪。1．超声波波及超声声波的性性质超声波是是频率大大于20000Hz的机械振振动在弹弹性介质质中的一一种传播播过程。。探伤中中常用的的超声波波其频率率为0.5～10MHz。超声波的的性质（1）有良好好的指向向性；（2）能在弹弹性介质质中传播播，不能能在真空空中传播播；（3）在界面面能透射射、反射射、折射射和波型型转换；；（4）具有可可穿透物物质和在在物质中中有衰减减的特性性。2．脉冲反反射法超超声波探探伤基本本原理脉冲反射射法是超超声波探探伤中应应用最广广的方法法。其基基本原理理是将一一定频率率间断发发射的超超声波（（称脉冲冲波）通通过一定定介质（（称耦合合剂）的的耦合传传入工件件，当遇遇到异质质界面（（缺陷或或工件底底面）时时，超声声波将产产生反射射，回波波（既反反射波））为仪器器接收并并用电脉脉冲信号号在示波波屏上显显示出来来，由此此判断缺缺陷的有有无，以以及进行行定位、、定量和和评定。。（1）A型显示超超声波探探伤原理理A型脉冲反反射式超超声波探探伤仪如如图图8—1所示，接接通电源源后，同步电路路产生的的触发脉脉冲同时时加至扫扫描电路路和发射射电路。。扫描电电路受触发开开始工作作产生锯锯齿波扫扫描电压压，加至至示波管管水平（（X轴）偏转板，使使电子束束发生水水平偏转转，在示示波屏上上产生一一条水平平扫描线线（又称时时间基线线）。与与此同时时，发射射电路受受触发产产生高频频窄脉冲冲加至探头头，激励励压电晶晶片振动动，在工工件中产产生超声声波。超超声波在在工件中传播播遇到缺缺陷和底底面发生生反射，，回波为为同一探探头或接接受探头头所接受，并并被转变变为电信信号，经经接收电电路放大大和检波波，加至至示波管管垂直（Y轴）偏转转板上，，使电子子束发生生垂直偏偏转，在在水平扫扫描线的的相应位置上上产生缺缺陷波F、底波B。图8—1A型脉冲反反射式超超声波探探伤原理理框图（2）B型显示超超声波探探伤原理理B型显示是是脉冲回回波超声声波平面面成像的的一种。。如图8—2所示，它它是以亮亮点显示示接收信信号，以以示波屏屏面代表表探伤对对象由探探头移动动线和声声束决定定的截面面。纵坐坐标代表表声波的的传播时时间，横横坐标代代表探头头的水平平位置，，它可以以显示出出缺陷在在横截面面上的二二维特征征。完成成这种显显示的探探头动作作方式称称为B型显示。。图8—2B型显示超超声波探探伤原理理框图3．超声波波探伤设设备超声波探探伤设备备主要由由超声波波探伤仪仪、探头头和试块块是组成成。（1）探头：：探头又又称压电电超声换换能器，，是实现现电----声能量相相互转换换的能量量转换器器件。可可分为直直探头、、斜探头头、水浸浸焦距探探头和双双晶探头头。焊缝缝质量检检验通常常采用斜斜探头（2）超声波波探伤仪仪超超声波探探伤仪是是探伤设设备的主主体，主主要功能能是产生生超声波波频率电电振荡，，并以此此来激励励探头反反射超声声波。同同时，它它又将探探头送回回的电信信号予以以放大、、处理，，并通过过一定方方式显示示出来。。（3）试块按按一定用用途设计计制作的的具有简简单形状状人工反反射体的的试件，，称试块块。它是是探伤标标准的一一个组成成部分，，是判定定探伤对对象质量量的重要要尺度。。分标准准试块和和对比试试块。超声波探探伤又称称超声波波检验。。它的优优点是：：灵敏度度高、设设备轻巧巧、使用用灵活方方便、探探测速度度快、效效率高、、成本低低、对人人体无害害，所以以它的应应用比X射线探伤伤还要广广泛。100%全管体及及焊缝超超声波复复检（二）射射线探伤伤射线探伤伤又称射射线检验验：是利利用射线线可穿透透物质和和在物质质中有衰减的的特性来来发现缺缺陷的一一种探伤伤方法。。它可以以检查金金属和非非金属及其其制品的的内部缺缺陷。如如焊缝中中的的气气孔、夹渣、未焊透等体积性性缺陷。。按使用的的射线源源种类不不同，可可分为X射线探伤伤、γ射线探伤伤和高能能射线探探伤等；；按其显显示缺陷陷的方法法不同，，又可分分为射线线电离法法探伤、、射线荧荧光屏观观察法探探伤、射射线照相相法探伤伤、射线线实时图图象法探探伤和计计算机断断层扫描描技术等等。人们利用用射线的的这些性性质，研研究成多多种射线线检验方方法，如如电离法法、荧光光屏观察察法、照照相法和和工业电电视法。。目前造造船工业业中广泛泛使用的的是X射线照相相法探伤伤。1．射线的的性质X射线是由由高速行行进的电电子在真真空中撞撞击金属属靶产生生，该射射线源目前前主要是是X射线机和和加速器器，其射射线能量量与强度度均可调调。γ射线线则则由由放放射射性性物物质质（（60Co。192Ir等））内内部部原原子子核核的的衰衰变变而而来来，，其其能能量量不不能能改改变变，，衰衰减减几几率率也也不不能能控控制制。。X射线线和和γ射线线均均具具有有以以下下主主要要性性质质：：（1）不不可可见见，，以以光光速速直直线线传传播播；；（2）不不带带电电，，不不受受电电场场和和磁磁场场的的影影响响；；（3）具具有有可可穿穿透透物物质质和和在在物物质质中中有有衰衰减减的的特特性性；；（4）可可使使物物质质电电离离，，能能使使胶胶片片感感光光，，亦亦能能使使某某些些物物质质产产生生荧荧光光；；（5）能能对对生生物物细细胞胞起起作作用用（（生生物物效效应应））。。2．射射线线探探伤伤的的基基本本原原理理射线线探探伤伤的的实实质质是是根根据据被被检检工工件件与与其其内内部部缺缺陷陷介介质质对对射射线线能能量量衰减减程程度度不不同同，，而而引引起起射射线线透透过过工工件件后后的的强强度度差差异异，，使使缺缺陷陷能能在在射射线底底片片或或X光电电视视机机屏屏幕幕上上显显示示出出来来，，如如图图8——3所示示。。射线线在在工工件件及及缺缺陷陷中中的的线线衰衰减减系系数数分分别别为为μ和μ，。。根根据据衰衰减减定定律律，，透过过完完好好部部位位X厚的的射射线线强强度度：：IX=I0e-μμX透过过缺缺陷陷部部位位的的射射线线强强度度为为：：I‵‵=I0e-μμx-（μ，-μμ）ΔX若工工件件中中存存在在缺缺陷陷，，则则射射线线在在透过过完完好好部部位位X厚的的射射线线强强度度IX与透透过过缺缺陷陷部部位位（（X——△△X）的的射射线线强强度度I‵‵不相相同同；；若若在在工工件件下下面面放放置置照照相相软软片片，，射射线线强强的的部部分分对对软软片片的的感感光光量量大大，，经经暗暗室室处处理理后后底底片片较较黑黑，，射射线线弱弱的的部部分分底底片片较较亮亮，，便便在在底底片片上上看看到到缺缺陷陷的的黑黑色色影影迹迹。。这这就就是是射射线线照照相相法法的的探探伤伤原原理理。。3．X射线线机机的的分分类类和和用用途途X射线线机机即即X射线线探探伤伤机机，，按按结结构构分分为为携携带带式式、、移移动动式式和和固固定式式三三种种。。携携带带式式X射线线机机多多采采用用组组合合式式X发生器，，因其体体积小、、重量轻，，而适用用于施工工现场和和野外作作业的探探伤工作作；移动动式X射线机能在在车间或或实验室室内移动动，实用用于中、、厚板焊焊件的探探伤；固固定式X射线机则则固定在在确定的的工作环环境中，，靠移动动焊件来来完成探探伤工作。。X射线机亦亦可按射射线束的的辐射方方向分为为定向辐辐射和周周向辐射射二种。。其中周周向X射线机特特别适用用于管道道、锅炉炉和压力力容器的的环形焊焊缝探伤伤，由于于一次暴暴光可以以检查整整个焊缝缝，显著著提高了了工作效效率。携带式移动式固定式造船厂用用的X射线探伤伤设备是是携带式式的，γ射线是用用放射性性同位素素Co60（钴—60）作为放放射源。。由于射线线对人体体有害，，因此应应注意防防护问题题。4．射线探探伤设备备1—射线源2—铅光阑3、7—滤板4—象质计、、标记带带5—铅遮板6—工件8—底部铅板板9—暗盒、胶胶片、增增感屏10—铅罩图8—4探伤系统统基本组组成示意意图5．射线照照相法探探伤射线照相相法探伤伤实质，，是根据据被检工工件与内内部缺陷陷介质对对射线能能量衰减减程度的的不同，，而引起起透过后后射线强强度分布布差异（（射线强强度分布布差异形形成射线线图象，，又称辐辐射图象象。）在在感光材材料（胶胶片）上上获得缺缺陷投影影所产生生的潜影影，经过过暗室处处理后获获得缺陷陷影象。。（a）未焊透透（b）裂纹（C）气孔或或夹渣射线探伤伤的特点点：检验验缺陷直直观、准准确和可可靠，而而且得到到的射线线底片可可用于缺缺陷的分分析和作作为质量量凭证存存档。但但此法也也存在着着设备较较复杂、、成本较较高的缺缺点，并并需要对对射线进进行防护护。错口或未未对正（一边高高一边低低）外部咬边边内部咬边边下图为某某钢板对对接焊缝缝，V型坡口，，焊接方方式：手手工电弧弧焊，判判断影像像中缺陷陷的性质质。横裂纹夹钨下图为某某合金钢钢板对接接焊缝，，V型坡口，，焊接方方式：气气体保护护焊-钨极氩弧弧焊，判判断影像像中缺陷陷的性质质。下图为某某钢板对对接焊缝缝，V型坡口，，焊接方方式：钨钨极氩弧弧焊打底底+手工电弧弧焊，判判断影像像中缺陷陷的性质质。密集气孔孔下图为某某钢板对对接焊缝缝，V型坡口，，焊接方方式：手