焊接检验讲义

焊接检验讲义第一页，共九十三页，2022年，8月28日

（一）焊接检验的概念

焊接检验是以近代物理学、化学、力学、电子学和材料科学为基础的焊接学科之一，是全面质量管理科学与无损评定技术紧密结合的一个崭新领域。其先进的检测方法及仪器设备、严密的组织管理制度和较高素质的焊接检验人员，是实现现代化焊接工业生产产品质量控制、安全运行的重要保证。第一节焊接检验/无损检测概述

焊接检验

一、焊接检验意义及必要性第二页，共九十三页，2022年，8月28日

（二）焊接检验的必要性

1、确保焊接结构（件）制造质量，保证其安全运行，用焊接检验控制焊接缺陷和防止废品产生，避免不合格品出厂。

2、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。

3、降低产品成本，正确进行安全评定。

4、由于有焊接检验的可靠保证，可使焊接技术得到更广泛的应用。

第三页，共九十三页，2022年，8月28日（三）无损检测概述

无损检测广泛应用于机械制造、航空、航天、电力、石油、化工、汽车、建筑、造船、水利、安全检查等行业受力部件的内部质量检测,特别是锅炉、压力容器、压力管道、特种设备行业。随着现代工业的发展，无损检测在制造、安装、检验、修理和改造过程中的地位越来越重要，是控制内部质量的重要手段,也是确保锅炉、压力容器、压力管道、特种设备安全运行,必须履行的检测程序。第四页，共九十三页，2022年，8月28日无损检测的含义：

所谓的无损检测是指以不损及其将来使用和使用可靠性的方式，对材料或制件或此两者进行宏观缺陷检测，几何特性测量，化学成分、组织结构和力学性能变化的评定，并进而就材料或制件对特定应用的适用性进行评价的一门学科。第五页，共九十三页，2022年，8月28日

目前，我们在工程应用上，无损检测主要是对焊缝及材料进行检测，就是平时所说的焊接检验及材料检验，无损检测是焊接检验重要部分之一，它主要对焊缝的内部缺陷进行控制。第六页，共九十三页，2022年，8月28日

二、焊接检验分类及依据

（一）焊接检验分类

非破坏性检验：外观、致密性、无损检测

破坏性检验：力学性能、金相、化学分析

第七页，共九十三页，2022年，8月28日

（二）焊接检验的依据

１、施工图样

２、技术标准

３、检验文件

４、订货合同

5、相关法律法规

第八页，共九十三页，2022年，8月28日

三、焊接检验过程

焊接检验过程由焊前检验、焊接过程检验、焊后检验、安装调试质量的检验、产品服役质量的检验等五各环节组成。第九页，共九十三页，2022年，8月28日

（一）焊前检验：

主要是对焊前准备的检查，（也包括原材料）是贯彻预防为主，最大限度避免和减少焊接缺陷的产生，保证焊接质量的积极有效措施。第十页，共九十三页，2022年，8月28日（二）焊接过程检验

不仅包括焊缝形成过程，还包括后热和焊后热处理过程。应当指出，焊工直接操纵焊接设备并能充分接近焊接区域和随时调整焊接参数，以适应焊缝成形质量要求。因此，焊工的自检能积极主动地控制焊接质量。现场监理在焊接过程中必须要求焊工严格安焊接工艺指导书进行焊接作业。第十一页，共九十三页，2022年，8月28日

（三）焊后检验

主要包括外观检查、无损探伤、力学性能、金相、焊缝晶间腐蚀、致密性、焊缝强度检验等

现场监理对焊缝主要是进行外观检查及无损探伤。

第十二页，共九十三页，2022年，8月28日

第二节无损检测分类

第十三页，共九十三页，2022年，8月28日无损检测主要方法包括：

射线检测

声学检测

电磁检测

渗透检测第十四页，共九十三页，2022年，8月28日第一部分射线检测

一射线检测技术发展概况：

射线检测是五种常规无损检测技术之一。它所依据的是被检工件由于成分、密度、厚度等的不同，对射线(即电磁辐射或粒子辐射)产生不同的吸收或散射的特性，对被检工件的质量、尺寸、特性等作出判断。目前，在工业中应用最广泛的是射线检测技术，即采用适当的检测器(主要是射线胶片)拾取射线照射被检工件所形成的透射射线强度分布图像，依据所得到的图像对被检工件的质量、尺寸、特性等进行评定。第十五页，共九十三页，2022年，8月28日射线检测技术的主要方法

对于工业应用，射线检测技术已形成了一个完整的方法系统，大体上其可分为：

1.射线照相检测技术

2.射线实时成像检测技术

3.射线层析检测技术

4.其他射线检测技术

第十六页，共九十三页，2022年，8月28日三射线检测技术的特点、适用性与局限性

常规射线检测技术一般指胶片射线照相检测技术，它与其他的常规无损检测技术，如超声波检测技术、磁粉检测技术、渗透检测技术、涡流检测技术比较具有的主要特点是：

第十七页，共九十三页，2022年，8月28日射线检测技术的特点

1）检测结果显示直观；

2）检测结果可以长期保存；

3）对检测技术和检验工作质量可以监测；

第十八页，共九十三页，2022年，8月28日射线检测技术适用于各种材料的检验，即不仅可用于金属材料(黑色金属和有色金属)，也可用于非金属材料和复合材料的检验，特别是它还可以用于放射性材料的检验。

第十九页，共九十三页，2022年，8月28日射线检测技术存在的主要问题是：

1)检验成本较高：

2)射线照相检测技术对裂纹类缺陷有方向性限制；

3)需考虑安全防护问题。第二十页，共九十三页，2022年，8月28日第二部分声学检测

一、超声波检测

二、声发射检测

第二十一页，共九十三页，2022年，8月28日超声检测一般是指使超声波与试件相互作用，就反射、透射和散射的波进行研究，对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。

它对确定内部缺陷的大小、位置、取向、埋深、性质等参量较之其他无损方法有综合优势；但对精确定量仍有局限性。第二十二页，共九十三页，2022年，8月28日二、声发射检测

（一）声发射技术概念

声发射技术，是一种新兴的动态无损检测技术，涉及声发射源、波的传播、声电转换、信号处理、数据显示与记录、解释与评定等基本概念。

第二十三页，共九十三页，2022年，8月28日

（二）声发射技术的特点

与其他无损检测方法相比，声发射技术具有两个基本差别：

①检测动态缺陷，如缺陷扩展，而不是检测静态缺陷：

②缺陷的信息直接来自缺陷本身，而不是靠外部输入扫查缺陷。

第二十四页，共九十三页，2022年，8月28日

第三部分电磁学检测

一、

涡流检测

二、磁粉检测

第二十五页，共九十三页，2022年，8月28日一、涡流检测

涡流检测是以研究涡流与试件的相互关系为基础的一种常规无损检测方法。第二十六页，共九十三页，2022年，8月28日涡流检测的主要优点是：检测速度快，线圈与试件可不直接接触。

主要缺点是：只限用于导电材料，对形状复杂试件难作检查第二十七页，共九十三页，2022年，8月28日二、

磁粉检测

当被磁化的铁磁性材料表面或近表面存在促缺陷（或组织状态的变化）从而导致该处的磁阻有足够的变大时，在材料表面空间可形成漏磁场如下图所示。

第二十八页，共九十三页，2022年，8月28日漏磁场

第二十九页，共九十三页，2022年，8月28日将微细的铁磁性粉末（磁粉）施加在此表面上，漏磁场吸附磁粉形成磁痕显示出缺陷的存在及形状，这就是磁粉检测。第三十页，共九十三页，2022年，8月28日磁粉检测优点是：

①能直观显示缺陷的形状、位置、大小，并可大致确定其性质；具有高的灵敏度，可检出的缺陷最小宽度可为约1μm;

②

几乎不受试件大小和形状的限制；

③

检测速度快，工艺简单，费用低廉。第三十一页，共九十三页，2022年，8月28日

局限性是：

①

只能用于铁磁性材料；

②

只能发现表面和近表面缺陷

③

磁化场的方向应与缺陷的主平面相交；

④

不能确定缺陷的埋深和自身高度；

⑤

宽而浅的缺陷也难以检出；

⑥

也不是所有铁磁性材料都能采用

⑦

检测后常需退磁和清洗；

⑧

试件表面不得有油脂或其他能粘附磁粉的物质。

第三十二页，共九十三页，2022年，8月28日第四部分渗透检测

概述：

液体渗透检测法是检验非疏孔性金属和非金属件表面上开口缺陷的一种无损检测方法。

将溶有荧光染料或着色染料的渗透剂施加在试件表面，渗透剂由于毛细作用能渗入到各种类型开口于表面的细小缺陷中，清除附着在试件表面面上多余渗透剂，经干燥和施加显像剂后，在黑光或白光下观察，缺陷处可分别相应地发出黄绿色的荧光或呈现红色，用目视检验就能发现现。

第三十三页，共九十三页，2022年，8月28日（1）液体渗透检验法的优点

（2）液体渗透检验法的局限性

第三十四页，共九十三页，2022年，8月28日

第三节射线检测

第一部分X射线机

第二部分γ射线机

第三部分射线照相胶片

第四部分射线照相辅助器材

第三十五页，共九十三页，2022年，8月28日第一部分X射线机

一、X射线机的种类和特点：

按结构、用途、频率、绝缘介质分为四种。

第三十六页，共九十三页，2022年，8月28日二、x探伤机的主要结构

机头、控制箱、电缆第三十七页，共九十三页，2022年，8月28日

1．X射线操作程序使用步骤：

⑴通电前设备接线、查电压（使用电压）、接地。

⑵通电后检查指示系统是否正常，包括电压指示、风扇转。

⑶训机。

⑷曝光准备，预置电压、时间、电流。

⑸曝光，按高压。

⑹曝光结束，回位，蜂鸣器响。

⑺异常处理，切断高压分析原因第三十八页，共九十三页，2022年，8月28日2．使用注意事项：

1）认真训机（目的：提高X光管的真空度）

A）电压从1/3额定电压、电流从2-3mA开始。

B）速度：随着时间的推移，升压速度越来越快。

金属陶瓷管（见P42页）

2）可靠接地

便携式用棒钢可靠接地，现场严禁与电焊机并用接地，移动式应牢固接地，接地电阻＜4Ω。

3）检查电源

4）提前预热

5）注意冷却

6）调节KV、mA（固定式）

7）间息时间工作：休息＝1：1

第三十九页，共九十三页，2022年，8月28日3．X射线机的维护和保养

①防潮湿、高温、腐蚀。

②运载时防震。

③保持清洁。

④保护电缆头。

⑤检查气压，便携式气压0.34Mpα，充油式有无气泡。

第四十页，共九十三页，2022年，8月28日第二部分γ射线机

目前工业中常用的γ同位素有五种：

60Co137Cs192Ir170Tm75Se

第四十一页，共九十三页，2022年，8月28日一、γ射线探伤仪的优缺点

第四十二页，共九十三页，2022年，8月28日1．优点：

①探测厚度大，穿透能力强。

②体积小，不用电，不用水，适合野外作业和高空作业，固定源较方便。

③效率极高，可周向曝光和全景曝光，节约人力、物力，降低成本，提高效益。

④故障率低，无易损件。

⑤可连续执行，不受温度、压力等外界条件影响，对拍片条件只需通过简单计算即可确定，拍片工艺稳定，可操作性好。

第四十三页，共九十三页，2022年，8月28日2．缺点：

①有半衰期，需要勤换源。

②能量固定，无法根据试件厚度调节。

③强度随时间变化，使得曝光时间受制约。

④固有不清晰度大，灵敏度低。第四十四页，共九十三页，2022年，8月28日二、γ射线探伤设备的构成

五大部分：1、源组件

2、探伤机体

3、驱动机构

4、输源管（导源管）5、附件第四十五页，共九十三页，2022年，8月28日三、γ射线探伤机的操作注意事项

1．摇源时要快，到头时不要用力。

2．必带报警仪，输源管半径不少于

300mm。

第四十六页，共九十三页，2022年，8月28日四、容易出现的事故现象

1．安全连锁失灵，源辨子丢。

2．阴阳头断裂与拉开。

3.收源时发生卡壳现象

第四十七页，共九十三页，2022年，8月28日

第三部分射线照相胶片

第四十八页，共九十三页，2022年，8月28日一、射线胶片的构造与特点：

工业照相用胶片是双药膜，不同于一般摄影用的胶卷，它有四部分组成：片基、结合层、乳剂层、保护膜。

第四十九页，共九十三页，2022年，8月28日二、底片黑度

为了反映底片上黑化程度引入了黑度概念。用黑度间接反映了底片黑白程度。

第五十页，共九十三页，2022年，8月28日黑度定义

黑度D是指照射光强（L0）与穿过底片的透射光强（L）之比的常用对数，即：D＝㏒（L0/L）第五十一页，共九十三页，2022年，8月28日

三、射线胶片特性

描述射线胶片特征量（特性）有两个指标：

⑴射线胶片特性曲线。

⑵胶片特性参数，包括感光度S、灰雾度Do、梯度G

胶片特性曲线的定义

胶片特性曲线是表示曝光量与底片黑度之间关系的曲线，横坐标表示X射线曝光量的对数值，纵坐标表示胶片显影后所得到的相应黑度。

第五十二页，共九十三页，2022年，8月28日四、工业胶片的分类增感型（与荧光配合）、非增感型（与金属增感屏）两类。胶片分类按粒度和感光度为依据分为四类见下表类型粒度SGⅠ微粒很低GⅡ细粒低GⅢ中粒中GⅣ粗粒高四、胶片第五十三页，共九十三页，2022年，8月28日五、胶片的使用和保存

选用原则：

1）要求高照相质量的选号数较小（即粒度较细）。

2）工件薄，线质硬、选较小（γ射线）

3）温度高、湿度大、选抗潮、防静电。

4）需快速照相选顆粒较大。

保存：

1）远离有害气体。

2）切、装片过程注意划擦。

3）开后尽快用完

4）保存在低温（10-15°），低湿（55-65%）

5）竖放，远离射线射源。

第五十四页，共九十三页，2022年，8月28日第四部分射线照相辅助设备器材第五十五页，共九十三页，2022年，8月28日

一、黑度计

用来测量底片黑度。

射线照相底片的黑度是用透射式黑度计测量的。第五十六页，共九十三页，2022年，8月28日

二、增感屏

目前增感屏分为三类：

金属增感屏、

荧光增感屏、

金属荧光增感屏

第五十七页，共九十三页，2022年，8月28日三、象质计（透度计）

作用：

象质计是用检查和定量评价射线底片影像质量的工具。

第五十八页，共九十三页，2022年，8月28日四、其它照相辅助器材

1．暗袋：暗袋背面应贴铅制B标记（高18mm，厚1.6mm），以此作为监测背散射线的附件。

2．铅板

3．中心指示器

4．各种标记

第五十九页，共九十三页，2022年，8月28日第四节超声波探伤

概念：利用超声波在物体中的传播、反射和衰减等物理特性来发现缺陷的一种探伤方法。第六十页，共九十三页，2022年，8月28日

一、

超声波探伤的分类

1）

按其工作原理分：脉冲反射法、穿透法、共振法

2）

按其显示缺欠方式分：A型、B型、C型、3D型

3）

按其使用超声波波形分：纵波、横波、表面波、板波

第六十一页，共九十三页，2022年，8月28日二、相控阵自动超声波

相控阵超声技术是通过在软件中输入波速参数来产生超声波束，用电子控制声束的合成来实现超声波发射/接收的方法。管道内超声波的传播与传统超声波在金属内传播相同。

第六十二页，共九十三页，2022年，8月28日自动超声波检测仪第六十三页，共九十三页，2022年，8月28日相控阵自动超声波检测技术的优点

1．

提高缺陷的检出能力。

2．

提高缺陷的定量能力，能测出垂直方向上的缺陷尺寸。

3．

速度快且提供全面检测结果，及时向焊接人员反馈。

4．

检测完焊缝马上能打印出不合格缺陷在焊缝中的位置图。

5．系统可检测的管道直径范围大。

6．采用体积小和重量轻的的相控阵探头。

7．避免了射线辐射危害。

第六十四页，共九十三页，2022年，8月28日相控阵自动超声波检测技术的缺点

1.检测仪昂贵。

2.检测人员素质要求高。

3.必须经常校对仪器第六十五页，共九十三页，2022年，8月28日第五节表面（磁粉、渗透、涡流）检测

第六十六页，共九十三页，2022年，8月28日一、磁粉检测

1.磁粉探伤原理：通过对铁磁材料被磁化后在其表面和近表面的缺欠处磁力线发生变形，逸出工件表面形成漏磁通过介质（磁粉）将漏磁检测出来，进而确定缺欠的位置（包括缺欠的形状、大小和深度）。第六十七页，共九十三页，2022年，8月28日２.磁粉探伤程序：

1）预处理

2）磁化

3）施加磁粉

4）检验

5）退磁

第六十八页，共九十三页，2022年，8月28日二、渗透探伤

1.渗透探伤原理

在被检工件表面涂覆某些渗透能力较强的渗透液，在毛细作用下，渗透液被渗入到表面开口的缺欠中，然后去处工件表面上多余的渗透液（保留渗透到表面缺欠中的渗透液），再在工件表面上涂一层显象剂，缺欠中的渗透液在毛细作用下重新被吸到工件表面，从而形成缺欠的痕迹。在黑光（荧光渗透液）或白光（着色渗透液）下，观察缺欠显示痕迹，作出缺陷的评定。第六十九页，共九十三页，2022年，8月28日２.渗透探伤的基本操作步骤

1）清洗

2）渗透

3）中间清洗

4）干燥

5）显像

6）观察

第七十页，共九十三页，2022年，8月28日

三、涡流检测

涡流探伤设备

涡流探伤设备主要由涡流检验线圈和涡流探伤仪等组成。第七十一页，共九十三页，2022年，8月28日

1．涡流检验线圈

涡流探伤检验线圈的作用有两个：其一是在试件表面及近表面感生涡流；其二是测量涡流磁场场或合成磁场的变化。

检验线圈对缺陷的检出灵敏度及分辨率有很大的影响，是探伤仪重要组成部分。第七十二页，共九十三页，2022年，8月28日2．涡流探伤仪

涡流探伤仪主要单元为电桥电路及信号处理部分

第七十三页，共九十三页，2022年，8月28日3.涡流探伤的基本方法和操作程序如下：

(1)探伤前的准备工作

(2)确定探伤规范

(3)探伤：在选定的探伤规范下进行探伤，应尽量保持固定的传送速度，同时使线圈与试件的距离保持不变。

(4)探伤结果分析。

(5)消磁铁磁材料经饱和磁化后应进行退磁处理。

(6)结果评定。

(7)编写探伤报告

第七十四页，共九十三页，2022年，8月28日比较第七十五页，共九十三页，2022年，8月28日第六接

焊接缺陷及底片评定第七十六页，共九十三页，2022年，8月28日

（一）焊接缺陷的概念及分类

1、焊接缺陷的概念

我们把焊接过程中在焊接接头中产生的不符合标准要求的缺陷称为焊接缺陷。

2、焊接缺陷的分类

焊接缺陷的种类很多，有熔焊产生的缺陷，也有压焊、钎焊产生的缺陷。本节主要介绍熔焊缺陷的分类，其它方法的焊接缺陷这里不作介绍。

第七十七页，共九十三页，2022年，8月28日

根据GB6417-86《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》，可将熔焊缺陷分为以下六类。

第一类

裂纹

第二类

孔穴

第三类

固体夹杂

第四类

未熔合和未焊透

第五类

形状缺陷(咬边、烧穿、焊瘤焊缝超高等)

第六类

其它缺陷。（电弧擦伤、飞溅、凿痕等）

第七十八页，共九十三页，2022年，8月28日（二）焊接缺陷的特征及分布

一、焊接裂纹

焊接裂纹是指金属在焊接应力及其它致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。具有尖锐的缺口和长宽比大的特征，是焊接结构(件)中最危险的缺陷。

第七十九页，共九十三页，2022年，8月28日

二、气孔

焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来形成的孔穴称为气孔。

第八十页，共九十三页，2022年，8月28日三、固体夹杂

1．夹渣

焊后残留在焊缝忠的熔渣。

一般呈线状、长条状、颗粒状及其它形状。

2．

夹钨

进行钨极亚弧焊时钨极不慎与熔池接触滴落，熔入焊缝金属中。第八十一页，共九十三页，2022年，8月28日四、未熔合和未焊透

1．未熔合：在焊缝金属和母材之间或焊道金属与焊道金属之间未完全熔化结合的部分。

2．未焊透：焊接时，母材金属和之间该熔合而未焊上的部分。第八十二页，共九十三页，2022年，8月28日

五、形状缺陷

1、咬边：由于焊接参数选择不当或操作工艺不正确，沿焊址的母材部位产生的沟槽或凹陷成为咬边。立焊