焊接检验师CWI衔接CSWIP3

焊接检测613熔化极气体保护焊接(MIG/MAG)2526附录第一章焊接检验员的职责1.概述焊接检验员是受雇来协助进行质量控制的，以确保焊接工件达到指定的要求并适焊接检验员必须能理解和解释各种质量控制程序，对焊接技术足够了解。只有这样，雇主才能信任他们的工作。目视检测是无损检测技术中的一种，在某些场合可能是唯一可行的技术。在某些更严格的检测条件下，目视检测后往往还需用一个或多个其它方法进行检测，如对平焊进行表面裂缝检查和体积检测。通常，《应用标准/代码》对焊接检测定出许可准则(或参考其它标准),它们对表面裂缝检查和体积检测所用的技术有非常详细的规定，而对目视检测的基本要求则比较笼统。目视检测的指南和基本要求可参阅欧洲标准BSEN970(熔焊的无损检测-目视检测)BSEN970列出了以下要求：●对焊接检验员的要求●适合目视检测的基本条件的建议●检测所需或有助于检测的标尺及辅助工具的使用●焊接作业过程中何时需要检测的指南●检测记录中所需记录内容的指南下面概要介绍上述各条。BS970规定，焊接检验员在开始具体的工作合同之前，必须：●熟悉与焊接作业有关的标准*、规则和规范(*可以是国家标准，也可以是客户自定的标准)●了解将被采用的焊接工艺●视力良好-符合EN473标准并每12个月检查一次BSEN970对目视焊接检测的正式资格并未给出具体建议。不过，通常的行业规矩是，检验员拥有普遍认可的焊接检验资质如CSWIP资格证书，并具有焊接检验的实照明BSEN970规定：最低照度为350勒克斯，但建议的最低照度是500勒克斯*。(*相当于正常工场条件或办公室照明条件)目测直接检查工件表面时，必须保证肉眼●与待测表面的距离不超过600毫米●观测方向与工件表面的夹角不小于30°。在无法直接进行目视检测时，可以采用诸如管道内窥镜或光纤检视系统等辅助工具帮助检测，具体做法应和检测委托方协商确定。同时，也可能需要提供辅助照明，以便在目测时目标具有足够的对比度，减轻工件表面杂质与背景之间的互相影响。其它可用来帮助目视检测的辅助工具有：●焊接量规(用来检查坡口角度、焊缝轮廓、角焊缝尺寸、咬边深度)●专门的焊缝量规和高低焊规BS970不仅给出了各类焊接量规的示意图，还对这些量规适合检测的场合、可能达到的检测精度作了详细说明。6.需要检测的阶段BSEN970写道，焊接检查通常在焊接刚完成后进行。这意味着对刚完成的焊接件进行目视检测是最起码的要求。不过BSEN970继续写道，检测的程度、哪些阶段需要进行检测应该根据《应用标准》确定，或由客户与承建商双方协议确定。对于需要达到较高安全标准的施工项目，如压力容器、管道和大型结构，在施工的各个阶段都必须进行焊接检测，即●焊接前●焊接后在每个阶段进行检测是焊接检验员的职责。后面的章节将对必须进行的一些典型检测作详细说明。焊接检验员在履行新的焊接检测合同前，必须熟悉相关的标准、规则和规范。他要在焊接施工的各个阶段用到这些文件，以便对具体的情况做出判断。需要用到的文件主要有：●《应用标准(或代码)》(对目视检测的许可标准，参见下面的注释)●质量控制计划或检测清单(检测类型和检测程度)●施工草图(集成或临时装配细节及尺寸要求)●质量控制程序(公司质量控制程序，如文件控制、材料处理、电极存储与发放、焊接工艺规范等等)难以精确定义的要求有：许可形状，畸变，表面损伤，焊滴数量，等等。“良好手艺”是指一个称职的工人在特定工作条件下使用正确的工具不用费劲就可达到的标准。在实际操作中，判定什么是良好手艺的主要因素与施工项目洁度等具体许可标准，以便需要时对焊缝进行美观处理(通过打磨或抛光)。●状况良好●已经按照适当或指定的质量控制程序进行了标定。●了解有关工作场所的所有安全规范●确保所需的安全设备随手可用并且状况良好焊接前的职责预热(如需要)焊接过程中的职责处于良好状态(没有损伤及污染)已被批准并发给焊接工人(及检验员)符合焊接工艺规范(以及设计图)采取的行动确保天气状况适合/符合有关规定(不会影响焊接质量)焊接过程符合焊接工艺规范预热(如需要)最低温度维持在焊接工艺规范的水平上层间温度最高温度符合焊接工艺规范焊接耗材符合焊接工艺规范并按程序控制焊接参数电流、电压、移动速度符合焊接工艺规范打底焊道经目测达到规范许可(单面焊接，接头填充前)按许可的方法进行并达到良好手艺标准焊道间的清理达到良好手艺标准焊工已经正式注册，对将要用的焊接工艺具有合格资质检查行动焊接认定每个焊缝都标注上焊工的标识，每个焊缝均按设计图或焊接图进行标注焊缝外观确保所有焊缝都适合无损检测(轮廓、清洁度等);对焊缝进行目视检测，按规则进行判定尺寸测量查看尺寸是否符合设计图或有关规则设计图确保任何修改已包括在最新修改的设计图上无损检测确保所有的无损检测已经完成，报告已经登录保存修复按程序进行监测焊后热处理(如需要)监测其处理过程符合程序(检查图表记录)压力/加载试验(如需要)确保实验设备已经标定；监测实验过程以确保其符合程序/规范；确保试验报告/记录保存完整文件记录确保所有报告/纪录保存完整，装订成册对检测记录和检验报告的要求没有统一的标准，不同的检测合同和施工类型会有不在需要作检测记录时，必须确保有关项目在指定的阶段已被检测并符合许可标准。检测记录格式不一，可能对检测清单上的每个项目都要有签名，可能只对整个质量计划要有签名，也可能对每个项目都要有一个单独的检测报告。对单独的检测报告，BCEN970列出了以下一些典型的条目：●制造商/承建商的名称●项目已经检测的证明●接头类型●焊接程序●许可标准/规则●所有不合格的缺陷类型及其位置(有时会明确指定附上准确的草图或照片)●检验员名字及检验日期第二章名词注解和定义说明以下有关技术名词和定义来自英国标准BS499-1:1991《焊接技术名词和标识符号-热切割，钎焊和焊接常用术语》。钎焊钎焊是通常用于金属材料的连接，在加热过程中或加热后，将熔化的填料导入并保留在待连接的两个部件表面之间的空隙并通过毛细作用将两个部件连接在一起。通常情况下，填料金属的熔点高于450℃但低于母材的熔点。熔钎焊一种和熔化焊接类似的用于金属的连接方法，但是采用熔点低于母材的焊丝。它没有钎焊过程中的毛细作用和熔化焊接过程中的母材的熔化。接头单一部件经过特殊加工和装配通过钎焊或焊接连接在一起而形成的连接件。焊缝通过焊接而形成的金属。焊接两个或多个金属部件在通过加热、加压或者两种都存在的情况下连接在一起，在部件之间形成连续金属过渡。接头类型示意图定义对接接头两个部件的端部之间的连接，接头区域两个部件之间的平面夹角在135-180°之间T型接头一个部件的端部和另一个部件平面之间的连角接接头两个部件的端部形成夹角为30-135°的接头端部接头两个部件的端部形成夹角为0-30°的接头十字接头两个平板或者棒材沿同一轴线垂直地焊接到另一个板材的平面上搭接接头两个搭接在一起的板材在夹角为0-5°的情况下形成的接头2焊缝的类型对接焊缝角焊缝对接焊对接接头T型接头角接焊缝自熔性焊缝(Autogenousweld)在不加焊丝的情况下，通过TIG、等离子、电子束、激光或者氧乙炔火焰等加热熔化而获得的焊缝。两个搭接的部件之间通过在其中一个部件上的小孔边缘形成角焊缝，将其与另一个部件在小孔处的平面连接在一起而形成的焊缝。塞焊通过填丝填充一个部件中的小孔，通过搭接的方式将其与另一部件在小孔处连接在一起。全熔透焊缝焊缝金属完全熔透接头，而且焊根完全焊透。在美国称为完全熔透焊缝(CJP)(见半熔透焊缝未完全熔透的焊缝。在美国称为不完全熔透焊缝(PJP)。均匀型在这类接头中，焊缝金属和母材在机械性能和化学成份之间没有明显的差别。例如采用与母材相同的焊条来焊接碳钢。非均匀型在焊接接头中，焊缝金属和母材在机械性能和化学成份之间有明显的差别。例如采用镍基合金焊条来焊接修复铸铁部件。异种金属接头在接头中，母材之间在机械性能和化学成份之间有明显的差别。例如碳钢和奥氏体不锈钢之间的焊接。母材通过焊接、熔钎焊或钎焊焊接的金属。金属焊丝焊接、熔钎焊或钎焊焊接过程中添加的金属。焊缝金属所有在焊接过程中熔化并保留在焊缝中的金属。受焊接和热切割过程中加热影响，但是没有熔化的母材。熔合线熔化焊接时焊缝金属和热影响区之间的界线，它是焊缝连接处的另一种称呼。焊缝区包含焊缝金属和热影响区的区域。焊面朝向实施焊接工作面的焊缝表面。焊根第一道焊接距离焊工最远的部分。焊趾焊面和母材之间或者不同焊接道次之间的边界。由于焊趾通常是高应力的集中区域，也是不同类型裂纹(如疲劳裂纹和冷裂纹)的萌生处，因此这是一个焊缝中非常重要的部分。为了降低应力集中，焊趾和母材之间的过渡必须平滑。余高高出焊趾连接平面的焊缝金属。另外，非标准的称呼为过度填充或者增强部分。焊缝区焊面母材母材焊趾热影响区焊缝金属焊根熔合线余高余高热影响区对已经准备或装配就位的部件所作的加工准备，以便通过焊接或者钎焊使有关部件实现连接。坡口的角度焊接前，焊接件边缘加工坡口的角度。采用手工金属电弧焊接(MMA)时，坡口的角度为：●40-50°-单一坡口焊接件上熔合面平面之间的夹角。在单V或单U和双V或者U型坡口情况下，它是坡口夹角的两倍。在单一或者双边坡口，单一或者双J坡口情况下，它和坡口夹角相同。钝边焊根区域熔合面未开坡口或斜面的部分。钝边的高度和焊接方法、母材和应用要求有关。在碳钢全熔透焊接时，钝边的高度为1-2mm(对大多数焊接方法而言)。间隙两个待焊接件边缘、端部或者表面之间的最小距离。它的大小和焊接方法和具体应用有关。在碳钢全熔透焊接时，间隙通常为1-4mm。根部半径单J或者U型坡口和双J或U型坡口熔合面曲线部份的半径。在采用MMA,MIG/MAG和氧乙炔火焰焊接碳钢时，对单U和双U型坡口时根部半径通常为6mm。对单J和双J型坡口，根部半径通常为8mm。坡口底部平台(Land)J型坡口和U型坡口中，钝边和曲线部分之间的平台。平台的长度可以为零。这种平台用于铝合金的MIG焊接。开放式直角对接坡口这种坡口通常用于单面或者双面焊接薄壁部件。如果焊根的间隙为零(部件紧密接触),就变为紧密接触直角对接焊缝(通常不建议使用，因为容易出现未熔透的缺角单V型坡口V型坡口是焊接过程用的最多的坡口，它可以通过火焰切割或者等离子切割来加工(成本低，速度快)。对厚板，通常采用双V型坡口，这样填充所要的丝材较少，焊接的残余应力两边平衡，产生的变形较小。双V型坡口两边坡口的深度可以是一样的(对称型双V型坡口)也可以是不一样的(非对称型双V型坡口)。通常情况下，正面坡口的深度为板材厚度的三分之二，背面坡口的深度为板材厚度的三分之一。这种非对称型坡口采用背面开挖可以获得平衡的焊接道次，变形较小。在采用单V型坡口时候只需要从一面焊接，而双V型坡口需要从两面焊接 (这点对所有的双面坡口都相同)。坡口面夹角单U型坡口U型坡口只能通过机加工来获得(加工速度慢，成本高)。但是和V型坡口比较，这种坡口的精度更高，因而最终的工装配合效果更好。和单V型坡口相比，焊接时需要填丝较少，在这种情况下产生的变形较小，因此通常用于较厚板材的焊接。同样和V型坡口类似，在厚板情况下，采用双U型坡口。通常情况下，这种坡口在坡口底部焊根不需要平台(铝合金除外加工)。背面有支撑的单V型坡口采用背面支撑时，可以增加焊接电流获得全焊透焊缝，从而在烧穿背面支撑板的情况下提高沉积速度提高生产效率。背面支撑板可以是永久性也可以是临时性的。永久性支撑板子的材料和要焊接的木材一样，通常可以采用固定焊接将其固定在焊接的板子上。这类焊缝的主要问题是抗疲劳性能低及在母材和支撑板子之间的隙缝可能导致应力腐蚀。另外，由于焊根处的隙缝的缘故，采用无损检测方法检测焊缝质量比较单J型坡口双J型坡口所有这些坡口(单/双面坡口和J型)也可以用于T型接头。在焊接厚板时，通常采用双面坡口。采用这一类坡口的主要好处是只有一个焊接面需要加工(加工成本低，可以允许小的错位)。关于焊接坡口有关的详细说明，可查阅标准BSENISO9692。全熔透焊缝半熔透对接焊缝设计焊喉尺寸通用的计算公式为：实际焊喉尺寸=设计焊喉尺寸+余高全熔透对接焊缝在表面打磨后实际焊喉尺寸=不等厚度板的对接焊缝：设计焊喉尺寸=实际焊喉尺寸=焊设计焊喉尺寸=一根焊条、焊枪在一次焊接通过时所熔化或沉积的金属。单道次焊接焊缝多道次焊接焊缝由一道或多道次焊接所形成的焊缝金属。.对接焊的接头类型(基于焊接的可及性来分类)单面焊接缝双面焊接缝和对接焊缝和点焊不同，角焊缝的横截面呈三角形。和对接接头不同，角焊缝通常由以下尺寸来表征：实际焊喉厚度与连接外部焊趾的直线平行的沿焊缝表面切线方向的直线和经过最大熔深点的直线之间的垂直距离。设计焊喉厚度用于设计用的最小焊喉厚度，又称为有效焊喉厚度。通常在设计图纸中用'a'表焊脚长度从实际或者投影的熔合面到焊趾之间沿熔合面所测量的距离。在设计图纸中通常焊脚长度焊脚长度平面角焊缝(Mitrefilletweld)角焊缝的表面为平面，两个焊脚尺寸相同而且在允许的尺寸范围内。这类焊缝的截面通常可看为具有设计焊喉尺寸为'a'和焊脚尺寸为‘z'的等边直角。其中设计焊喉尺寸和焊脚长度之间的关系为：凸面角焊缝(Convexfilletweld)焊缝表面凸起。上面的有关焊脚长度和焊喉尺村之间的关系对这类焊缝仍然有效。由于表面有余高，因此实际焊喉尺寸大于设计的焊喉尺寸。凹面角焊缝(Concavefilletweld)角焊缝的表面成凹面。上面的有关焊脚尺寸和焊喉尺村之间的关系对这类焊缝不适合。另外，设计的焊喉尺寸和实际的焊喉尺寸相同。由于焊面和母材之间的过渡比较平滑，和前面几种对比，这类焊缝在焊脚处的应力集中降低。因此这类焊缝特别适用于对疲劳性能要求较高的应用情况。不对称型角焊缝(Asymmetricalfi在角焊缝中，水平焊脚和垂直焊脚尺寸不相等。由于焊缝的横截面不再为等边三角形，因此上面的有关焊脚尺寸和焊喉尺寸之间的关系不再适用。这种角焊缝的熔深比一般角焊缝大。采用热输入较大的焊接方法(埋弧焊和喷射传输MAG)来制作。这种焊缝通常通过高熔深的弧焊方法在不增加沉积的焊缝金属的情况下获得需要的焊喉尺寸，这样可以降低残余应力。为了使焊缝熔深保持稳定，焊接速度必须保持恒定。因此，这类焊缝通常采用自动化的焊接方法。另外，由于焊缝深宽比较高，焊缝中心出现中心线裂纹(热裂纹)的风险增加。为了把这类焊缝和前面的相区分，焊喉尺寸通常用's'表示而不用'a'。对接和角焊缝的组合，通常用于全熔透的T型接头和不等厚板的对接。在坡口上通过焊接工作时的位置、焊缝倾角和焊缝旋转角定义的焊缝的位向(具体细节见焊根线和水平基准面上正向X轴之间的夹角(沿反时针焊缝旋转角在焊缝横截面平面内焊缝中心线和正向Z轴或与Y轴平行线之间沿反时针方向的示意图根据ISO6947的定义水平垂直位置水平施焊(用于角焊缝),朝向盖面的水平位置水平施焊，和焊缝的中心线平行，垂直向上垂直向下水平施焊，仰焊，立焊缝中心线，水平仰焊位置水平施焊，仰焊，朝向底部的盖面 焊接位置的容许度在焊缝金属沉积过程中，焊条沿横向摆动。这种方法通常用于垂直向上焊接。线性焊缝采用很少摆动或无摆动情况下完成的焊缝。第三章焊接缺陷第三章焊接缺陷缺欠：和理想焊缝之间的偏差缺陷：超过标准规定的不可接受的缺欠BSENISO6520-1对缺欠的定义该标准对焊缝的几何缺欠做了详细的定义，将其分为六组：1)裂纹2)孔洞3)固体夹杂4)熔合和熔深不足5)形状和尺寸缺欠6)其它缺欠缺欠的正确鉴定非常重要，这样可以确定产生的原因和防止的方法与措施。定义固体材料局部由于冷却和应力的影响发生局部断裂而产生的缺陷。由于裂纹的几何形状在裂纹尖端能导致很大的应力集中，从而增加断裂破坏的可能性，因此它的影响比其它缺陷的影响更大。裂纹的类型·发散型(裂纹从一点向四周发散)·分支裂纹(从一个裂纹衍生出的一组互相连接的裂纹)这些裂纹可能出现在：●焊缝金属Y●热影响区(HAZ)●热裂纹(即凝固裂纹，液化裂纹)·沉淀引起的裂纹(即出现在抗蠕变钢中的二次加热裂纹)●冷裂纹(即氢致裂纹)●结晶裂纹：由于焊接过程中的凝固而形成的裂纹，出现在焊缝金属中(沿焊缝中心线)。·液化裂纹：它是由于焊接过程中将材料加热到足够高的温度，引起晶粒之间的低●焊缝金属具有高的碳含量或者高的杂质含量(如硫)●正在凝固的焊缝具有较高的深宽比(焊缝深而窄)Y结晶裂纹容易出现在混合物中，该混合物的凝固温度较宽。在钢中，在杂质元素(如硫和磷化物)含量比较高的情况下这种情形就容易出现。这些元素在结晶过程中形成偏析，结果在大部分金属都已凝固的情况下在晶粒间仍存有很薄的液化层。焊缝冷焊接前焊工应确保焊面的干燥和清洁，无油污、氧化物和其它污染。这对防止热裂纹的产生非常重要。表面氧化层会具有高的硫含量，油污会提供碳和硫。另外，含有低熔点金属如铜、锡、铅和锌等的污染也应该避免。焊根(焊缝下面)裂纹焊趾裂纹氢裂纹主要出现在热影响区的粗晶粒区，通常也称为冷裂纹、延迟裂纹或者焊道下/焊趾裂纹。焊道下裂纹通常和熔合面平行，裂纹的扩展通过穿晶和晶间两种方式进行。对于焊趾裂纹，主残余拉伸应力的方向会引起裂纹向远离熔合界线、具有氢致裂WeldingImperfY1氢含量>15ml/100g焊缝金属2应力>0.5屈服应力3温度<300℃4敏感的微观组织>400HV硬度敏感的微敏感的微高浓度氢上述任何一种条件不满足，裂纹都不会产生。因此，裂纹的产生可以通过控制其中一种或多种因素来避免：·采用预热(降低冷却速度从而避免敏感组织的形成)·维持特定的不同道次焊接的温度(和预热效果相同)·加热已完成的焊缝(使氢从焊缝区扩散，降低氢的含量)·采用焊后热处理(降低残余应力，防止敏感性组织的形成)●选用正确的焊接方法/焊材从而降低氢含量(例如用TIG代替MMA,用碱性焊●采用多道次代替单道技术(通过自回火降低微观组织的敏感性，使氢从焊缝区·使用一个回火焊道或热焊道(和上面相同)·使用奥氏体或镍及焊丝(避免敏感性组织形成，使氢扩散离开敏感区域)●使用干燥的保护气体(降低氢含量)·去除接头区域的锈(避免铁锈中的水分带来的氢污染)●降低残余应力·打磨改进焊缝的形态(降低在焊趾部位的应力集中)Y层状撕裂只出现在轧制的的钢板中，这类裂纹的主要特征是它具有高低不平台阶状的形状。裂纹在接头中的出现会和以下因素有关：●在板材厚度方向有收缩热应变●板材中有沿板材表面平行分布的平面状夹杂物。个个凸在平面状非金属夹杂物上的收缩应变引起面状夹杂物逐渐分层，形成方形孔洞，组成裂纹的水平部分。随着应变的增加，裂纹的垂直方向部分形成。这两个过程结合起来形成裂纹的台阶状特征。通常有两种方法来控制接头中这种裂纹的形成：·使用纯净的具有在厚度方向合格性能的钢材(Z类)●综合考虑接头设计，控制约束及焊接道次的顺序以降低开裂的风险。Y孔洞成丛生孔(局部)蠕虫状孔洞枝晶收缩残留在焊缝金属的呈球形的气孔。Y●分离状的●均匀分布的孔洞●丛生孔洞(局部)●线性分布的孔洞●拉长的气孔●表面孔洞产生原因受潮的焊剂/被侵蚀的焊条油脂/碳水化合物/焊面受水污染焊面加工干净保护气体中的残留气体焊条、焊丝或母材中用的脱氧剂不正确或量不够弧焊电压太高或弧长太大降低电压和弧长由表面油漆或表面处理中来的气体保护气体流量太高导致焊接熔池Y定义焊缝金属在凝固过程中由残留的气体所形成的长条或管状的孔洞。它们以单独或成群方式出现。产生原因工作面分层由于接头的设计使工件表面因陡峭过渡而形成死角间隙备注蠕虫状孔洞是通过残留在正在凝固的晶体之间的气体而逐渐形成的横截面为圆型的长条状孔洞。这些蠕虫状的长条气孔在射线照片上呈鱼骨状或人字型。有些孔洞会贯通到焊缝表面。定义在焊缝表面的孔洞。产生原因工件表面或焊条受潮或污染焊剂活性低(MIG/MAG)使用高活性的焊剂硫化物因采用高锰的焊条而形成。另外应注意易切削钢(高硫)通常不应该焊接由于电弧过长或气流(MIG/MAG)使气体保护失效改进现场防风保护，降低电弧长度保护气体流量过高，产生涡流Y备注表面丛生孔洞的来源和均匀分布的孔洞类似。定义在焊缝完成结束的地方形成的收缩孔洞。产生的主要原因是凝固过程中的收缩。产生原因防止方法焊工技能不佳，使用的焊接电流过大重新培训焊工焊坑填充的焊丝未有效工作(逐渐衰减)(TIG)使用正确的焊坑填充工艺和技术备注由于TIG焊接的热输入低，焊坑的填充是TIG焊接过程中的一个特殊问题。为了填充焊坑，必须降低焊接电流，通过连续的电流衰减缓缓将电弧熄灭。定义残留在焊缝金属中的外来物质。固相熔渣夹杂焊剂夹杂孤立颗粒氧化物夹杂钨铜在焊接过程卷入的熔渣。它通常呈不规则形态，和气孔的形态不一样。产生原因防止方法多道次焊接的下表面清渣不完全改进不同焊接道次之间的清渣熔渣流到电弧的前面渣。焊工需要使用正确的焊条角度。熔渣被卷到工作面打磨保持焊接工作面平整备注采用MMA焊接方法焊接时，焊缝金属中总会有细小的夹杂物。通常情况下，只有大块或尖锐有棱角的夹杂物才会产生有害的影响。定义在焊接过程中卷入并残留下来的焊剂。这类缺欠通常具有不规则的形状，因此和气孔的形状不同。只出现在使用焊剂的焊接过程中(即MMA,SAW和FCAW).产生原因防止方法由于涂层破坏而未熔融的焊剂使用状态良好的焊条焊剂未熔化，残留在焊缝中流和电压，确保稳定和满意的焊接状态定义在焊接过程中残留下来的氧化物。氧化物夹杂通常和气孔的形状不同，呈不规则形状。产生原因防止方法工件表面有氧化皮/锈一种特殊的氧化物夹杂物为折皱形成的氧化物。这种缺陷通常出现在铝合金中。定义在TIG焊接过程中卷入并残留下来的金属钨的颗粒。由于金属钨的密度高于周围的金属，能吸收更多X光/伽马辐射，因而通常在探伤的底片上呈现白Y产生原因钨电极和熔池结触焊丝和钨电极的尖端发生接触避免焊丝和电极的接触从熔池来的飞溅物污染钨电极的尖端降低焊接电流，调整保护气体流量使用电流高于所选定的电极类型和尺寸降低焊接电流，使用较大直径的电极钨电极延伸过长，导致电极过热电极的保护罩没有拧紧保护气体流量不足，或者现场侧吹风力过大导致钨电极端部氧化调整保护气体流量，保护焊缝表面，确保在电弧熄灭后保持保护气体5秒钟替换电极，确保电极尺寸和焊接电流组合正确保护气体不够(例如MAG焊接采用Ar-O2或Ar-CO2混合气体)使用正确的保护气体在焊缝金属和母材之间或者不同道次的焊缝金属之间熔合不足。Y定义产生原因热输入太低增加电压和或者焊接电流，降低焊接速度熔融金属流到电弧前面调整电极的角度和工作位置，增加焊接速度焊接面有氧化物改进接头坡面的加工，确保焊接面干净降低电感，即使这会增加飞溅定义产生原因焊接电流过低，导致熔池流动性低增加焊接电流焊接速度过高降低焊接速度不同道次的焊缝金属沉积位置不精确重新培训焊工定义产生原因防止方法热输入低度感过大置(电流密度小)换到垂直向上焊接钝边过大降低钝边高度根部间隙过小确保根部间隙设置正确焊条角度不当或者焊条的运动不当相关培训并具有合格的技能根部错位过大确保错位降到最小Y熔深不足不完全熔透实际熔深和设计熔深的差异。产生的原因根部钝边过高，跟部间隙不足，或者背面清根时不彻底改进清根技术，确保材料焊前准备符合焊热输入低度大，熔池金属流到电弧前面调整有关参数，考虑采用喷射传输MMA焊条过大(电流密度小)使用小尺寸的焊条备注如果接头的性能要求不高，即强度要求低而且接头所在区域没有疲劳载荷，这时未熔透的焊缝也可以接受。在这种情况下，根部的未熔透可被认为是结构的一部分，而不是一种缺欠(这通常要根据设计或者标准要求来决定)。焊根一边或者两边的端面没有熔化。从焊根背面检查时，可以很清楚地看到一边或者两边未熔化的边缘。产生原因和防止方法和焊根未熔合相同。Y6形状和尺寸缺欠定义在焊缝焊趾处形成的，在母材上或前一道焊缝上的不规则沟槽。通常情况下，它通过深度、长度和尖锐度来表征。咬边咬边咬边产生原因由于焊接电流过高或者焊接速度过高引起上面边缘熔化降低能量输入，尤其是在接近自由边缘时，容易引起过热在水平垂直位置制造焊脚尺寸>9mm的角焊缝技术过度/不正确的摆动降低摆动宽度或者采用多道次焊接焊条角度不当保护气体选择不当(MAG)针对选定的材料和厚度，确保使用正确的保护气体(MAG)备注在焊接修复咬边时，必须小心控制热输入。如果修复焊道尺寸过小，冷却速度会定义焊缝金属余高是指在角焊缝中产生的多余的凸起的焊缝金属，在对接焊缝中高于母材厚度部分的焊缝金属。这些多余部分只有在其尺寸超出规定的范围时才被视为缺产生的原因降低热输入坡口加工太浅增加坡口加工的深度焊条运动和沉积顺序不当提高焊工技能焊条尺寸不对使用小尺寸焊条焊接速度太慢确保焊接速度正确焊条角度不当确保焊条角度正确使用极性不对(直流正接DC-VE,通常采用“增强”来表征余高会引起误解，因为在普通钢中，多余的焊缝金属并不增加对接情况下的接头强度。在余高出现的情况下，焊趾变得更为陡峭，从而增加定义焊根部的熔深过大，超过规定的极限。它可以是连续的，也可以是断续的。产生原因焊接热输入太高降低焊接电压/或焊接电流，增加焊接速度焊缝坡口加工不正确，例如根部间隙过大，边缘加工太薄，无背面支改进焊接前的坡口加工和准备使用不适合于焊接位置的焊条使用适用于焊接位置的焊条焊工技能不过关重新培训焊工备注怎样保证焊接前坡口加工的精度和尺寸一致是个难题，尤其在管道对接焊接的情况下的，对技能的要求很高。在焊接工作空间有限或者坡口较小的情况下变得更为困难。可以采用暂时的或永久的背面支撑来帮助控制熔深。Y定义由于金属流动到母材表面而没有融合在焊趾处所形成的一种缺欠。产生的原因重新培训焊工高热输入/焊接速度低，引起角焊缝表面流动降低热输入或者对于单道角焊缝，限制焊接工作位置不当换到平焊位置焊接焊条表面涂层不当，导致熔池流动性过大备注对于角焊缝，重叠通常伴随着咬边出现，因为如果熔池流动性过大，熔池的上面会流动离开，在上面形成咬边，在底部形成重叠。如果在角焊缝水平垂直的情况下熔池过大，在重力的作用下焊缝金属会崩塌，产生这两种缺陷(表面咬边，底部重叠)。这种缺陷通常又称为“下陷”。在两块焊接在一起的板之间的错位。两块板的平面平行，但不在同一平面。产生的原因工装时的误差或者由其它焊缝引起的变形采用恰当的工夹具，仔细检查焊接前的部件的工装精度热轧钢板或型材的平整度不够焊接前，检查轧制型材的精度备注错位其实不是真正的缺欠，只是一个结构加工的问题。不过，即使很少的错位也可以大大增加焊缝局部的前切力，产生弯曲应力。Y定义两个焊接在一起的部件的错位，它们之间不平行或者不在所要求的角度。产生原因和防止方法和线性错位相同。定义由于焊缝表面填丝金属填充不足而在焊缝表面形成的一种连续或间断性的通道。产生原因焊缝金属不足焊缝表面不规则重新培训焊工备注和咬边不同，这种缺欠会直接影响焊缝的承载能力。而咬边在焊缝边缘形成一个能引起应力集中的陡峭的沟槽。Y焊缝宽度波动过大。产生的原因严重的电弧漂移采用交流代替直流，尽量降低电弧长度不规则的焊缝表面重新培训焊工备注尽管这种缺欠不会影响焊缝的完整性，但它会影响热影响区的宽度，降低接头的承载能力(在细晶粒钢的情况下),或者降低抗腐蚀性能(在双相不锈钢的情况下)。Y定义由于收缩在对接焊焊根出现的很浅的沟槽。出现原因电弧能量不足，不能生产凸起的焊道工装和坡口加工不正确范WPS背面气体支撑压力过大(TIG)降低气体压力焊工技能不合格重新培训焊工熔渣流入到支撑板的沟槽中适当倾斜工件，防止熔渣流动备注可以采用支撑板来控制焊根表面的形态。定义由于熔池的塌陷而在焊缝中形成的孔洞。产生原因焊接速度太低增加焊接速度焊接电流太大降低焊接电流重新培训焊工根部钝边打磨过多应仔细留意，重新培训焊工确保工装精度和要求符合规范Y备注这是一种常见的缺欠，是由于焊工技能不合格而造成的。可以通过焊接来修复，但需要很仔细的工作和很高的技能。定义由于起弧或者电弧击伤邻近焊缝金属的母材表面形成的损伤。通常是由于焊条、固定部件或者电流回路夹具接触材料表面而形成局部熔合。产生原因焊接工作空间有限增加焊接工作空间(调整安装的次序)焊条固定装置或者焊枪没有绝缘建立定期检查焊枪和焊条固定部件的制度没有提供一个在焊枪不使用时放置焊枪或固定部件的绝缘平台提供一个绝缘的平台电流回路连线松动定期固定回路连线夹具在没有绝缘焊接电流的情况下调节送丝速度(MAG焊接)重新培训焊工备注当发生弧击时，会产生硬度较高的可能有裂纹的热影响区。这些会导致部件在服役时产生裂纹。通常情况下，采用打磨去除比焊接修复要好。Y定义在焊接过程中飞溅出来的块状焊缝金属或丝材粘附到母材或者已经凝固的焊缝金属表面形成的缺欠。产生原因焊接电流过高降低焊接电流电弧过长降低电弧长度磁吹降低电弧长度或采用交流电源GMAW焊接工艺参数设置不当调整参数设置(但是必须保证全熔合)焊条受潮保护气体选择不对(100%CO₂)可能的话，增加氩气的含量。但含量过高备注飞溅是一种与外观有关的缺欠，不影响焊缝的结构完整性。通常它是由焊接电流过高而形成的。它的出现是焊接工艺参数不正确的标志，因此，它通常会伴随着出现由热输入过高引起的其它缺陷。需要指出的是，在开放式电弧/自熔性焊材这类焊接法中，它是不可避免的一种现象。可以采用防飞溅物粘附的化合物喷涂在母材表面上，来大大减少飞溅物在母材表面的粘附，并使清理更容易。定义由于去除临时焊接在工件表面上的附件所引起的局部表面破裂损伤。这个区域应该磨掉，然后进行表面渗透检验或者磁粉探伤，然后再用批准的焊接工艺规范焊接回填至原来的形状。需要指出的是，有些应用场合不允许母材表面有对焊层。磨痕定义由于打磨形成的局部损伤。撞痕定义由于使用金属锉刀或其它的金属工具而在母材表面形成的局部损伤。局部薄化定义由于过度打磨而在局部形成的厚度减薄。反向焊接的错位定义从相反方向完成的两个焊道的中心线的差别。回火颜色(可见的氧化膜)定义焊缝区轻微氧化的表面，通常出现在不锈钢中。Y焊缝缺欠可能严重影响焊缝的结构完整性。因此工件在服役使用前，应该用无损检测方法确定缺欠的位置，判断它们的影响，采用适当的措施防止再次发生。对于一个固定的结构所能允许的缺欠的尺寸和类型通常称为缺欠接受标准。它通常在有关应用标准和规范中有明确规定。所有焊接缺陷标准和规范都不接受裂纹。只有在极个别特殊的情况下，经过各方同意确信裂纹不会引起结构失效的情况下，对已经存在的裂纹可以不采取措施。但是这个判定很难，需要用断裂力学测量和计算的结果来进行。需要指出的是，缺欠的接受标准会随着应用的不同而变化。对于同一个应用，在大多数情况下不同的标准所规定的指标也不一样。因此，在检测不同的应用时，采用合同中要求的标准和规范非常重要。当发现有超标的焊缝缺欠时，必须采取措施去除。如果缺欠在表面，首先要确定缺欠是否很浅，是否可以通过打磨去除。另外，应该确定在表面缺欠去除后，焊缝局部减薄很小，不需要填补。如果缺欠太深，必须打磨去掉，然后添加新的焊缝金属确保获得需要的焊喉尺采用焊接修复代替去掉的焊缝金属必须采用已经认证的焊接工艺规范。焊接修复工艺规范的测试批准取决于所用的标准和规范。在有些情况下，可以采用用于制作新的焊缝的焊接工艺规范进行焊接修复。但如果对质量的要求很高，焊缝的评估测试必须采用这样的工艺过程：先开挖，然后再焊接修复。不管如何，焊缝的评估测试必须按照有关标准来进行。Y第四章破坏性试验对于用于焊接工艺评定的样品，欧洲焊接标准要求它需先经无损检测，然后进行破坏性试验。之所以称之为破坏性试验，是因为在提取各种试验样品之后，焊接接头就被破坏了。破坏性试验可分为两类，即：●用于测量力学性能的试验--定量试验●用于评估接头质量的试验--定性试验力学试验是定量的，因为它测量力学性能的量，如拉伸强度、硬度和冲击韧性。定性分析是用来检验接头是否没有缺陷，质量良好。这类试验有弯曲试验，宏观检验和断裂试验(钎角断裂和缺口破断)。材料制造商和供应商使用各种类型的力学性能试验来证实板材、管材、锻件等具备其相应等级所规定的最低的性能值。设计工程师根据某材料等级所规定的最低的性能值为基础进行设计。成本效益最好的设计方法是假定焊接接头的性能不低于母材的性能。用于焊接工艺评定的定量(力学)试验是为了证明接头的性能满足设计要求。下面的章节重点介绍几个广泛用于焊接接头的破坏性试验和试验方法。试验目的焊接工艺评定试验总要进行横向拉伸试验以证明接头强度满足设计标准。试验样品欧洲焊接标准协会所规定的典型的横向拉伸试样如下图所示。MATERIALSJOINING国际标准如EN895在规定横向拉伸试样的具体尺寸时，要求去除多余的焊缝金属，并避免表面划痕。试样的厚度可以加工成和接头的厚度相同。但如果接头很厚时，需要制取若干个横向拉伸试验样品以测试整个厚度的拉伸性能。试验方法试验前需要准确测量试样的尺寸。然后将试样的两头放入拉伸试验机的夹具里，增加载荷一直到试样断裂为止。拉伸强度的计算是将测得的最大的载荷除以试验前测得的样品的横截面积。试验的目的是测量接头的拉伸强度，从而证明用母材的性能进行设计是合理的。可接受的准则如果试样在焊缝处断裂，并且所得到的强度不低于母材的规定的最低值，则该接头的质量可以接受。美国标准ASMEIX规定，如果试样在焊缝或熔合区外断裂，并且所测得的强度不低于母材规定的最低值的95%,则该接头强度可以接受。2.2全焊缝拉伸试验试验目的作为焊接工艺评定的一部分，有时需要测量焊缝金属的强度，尤其是对高温设计。试验不仅测量拉伸强度，而且测量屈服强度(或名义强度)和拉伸塑性。焊接材料制造厂家也定期进行全焊材拉伸试验来证明焊条和填充焊丝的强度满足标准所指定的要求。试验样品正如名称所示，试验样品全部是从焊缝制取，平行其纵轴。标品规距内的材料必须100%是焊缝金属。直径d个规距L。从用于焊接工艺评定试件中制取圆形拉伸样品从焊条分类试件中制取圆形拉伸样品试验方法如同横向拉伸试验一样，一直增加载荷直到样品断裂为止。通过将延伸计附着在样品的平行长度上可以测量屈服和名义强度。它还能精确测量规距随着载荷增加的伸长。典型的载荷-伸长曲线和它们的主要特征如下图所示。MATERIALSJOINING最终强度断裂塑型钢锯齿型屈服点limit弹性极限应力，应变，单位长度的伸长应变，规定的永久变形的载荷-伸长曲线拉伸延展性用下面两种方法来表示，即：●规距伸长的百分比●断面缩小的百分比。不具有明显屈服点的钢(或其它金属)MATERIALSJOINING试验前规距耳Plastic塑性变形Gaugelength试验后规矩Originaldiameterd试验前直径三直径减少断裂处直径采用V型缺口试样进行摆锤式冲击试验(夏比试验)是国际公认的评价材料抗脆断能力的方法。它通过测量在冲击载荷作用下，在一个标准尺寸样品的缺口处裂纹产生和扩展所消耗的能量。设计工程师需要确保用于某一构件的钢具有足够断裂。因此，冲击试验的温度必须同该部件的设计温度一致。随着温度的降低，碳-锰钢和低合金钢的抗脆性断裂的能力会急剧变化。一种在室温有非常高韧性的钢在低于零度时可能非常脆，如下图所示。MATERIALSJOINING温度范围温度范围47焦耳转变范围28焦耳能量吸收脆性断裂0试验温度，摄氏度每一温度须对三个试件进行试验转变温度定义为上平台(最大韧性)和下平台(完全脆断)之间的中间温度。在上图中，转变温度是-20℃。试验样品试验样品的尺寸已经国际标准化。全尺寸样品的大小如下图所示。也有一些较小尺寸的标准样品，如10mm×7.5mm和10mmx5mm。(0.394)样品从焊接的试验板材制取。缺口的位置应根据试验的要求，但通常在焊缝的中部，或在热影响区各个不同的位置，如下图所示.MATERIALSJOINING从双面V型坡口对接焊缝制备的摆锤式冲击试验V型缺口试样的典型缺口位置在一个隔热的槽里盛入液体并将其控制在要试验的温度。然在试样的温度稳定了几分钟后，将其迅速移到试验机的砧座上，迅速释放摆动锤。这样样品缺口的背部经受冲击载荷。ScaleScale刻度表样品砧座MATERIALSJOINING当摆捶撞击试样时，其吸收的能量通过摆捶指针在机器刻度表上的位置显示出来。测量的能量值以焦尔(或美制的英尺-磅)为单位给出。对于同一缺口位置，要重复进行三个试验。这是因为看起来相同的试验，测得的结果总会有所偏差，尤其对于焊接试件。接受准则记录每一个实验结果，计算在同一条件下三个重复试验结果的平均值。然后将这些值同应用标准或客户要求的值进行比较，以确定这些要求是否满足。在冲击试验后，对样品进行观察会获得样品韧性特征的其它信息。这些信息可以包括在试验报告里。它们包括：全脆性断裂。a+b=横向伸长塑性断裂a+b=横向伸长塑性断裂NOLOGY非常脆的样品会表现出很整齐的破断，破断的两部份都呈现很平整的断面，几乎完全没有横向伸长。一个具有良好韧性的样品仅会显示很小程度的裂纹扩展，样品不会断裂但会有较大的横向伸长。2.4硬度试验试验目的金属的硬度是指其抵抗塑性变形的能力。它是通过测量该金属被某一特定类型压头压出的压痕来确定。硬度高于某一极限的钢焊缝在加工时或在服役中易于产生裂缝。对于某些钢材和某种应用，焊接工艺合格检验要求对试验焊缝进行硬度测量，以确保焊缝所有区域的硬度不会超过规定的范围。用于宏观观察的样品也可以用来对焊缝各个部位的硬度进行测量，这被称为硬度普试验方法硬度试验有三种常用的方法，即：●维氏硬度试验-使用呈正方形的金刚石棱锥形压头。●洛氏硬度试验-使用金刚石圆锥形压头或钢球。●布氏硬度试验-使用球形压头。通过测量压痕的大小来确定硬度值。压痕越小，金属越硬。维氏硬度试验方法如下图所示。MATERIALSJOINING加载臂样品载荷对用于宏观显微观察焊缝而制做的样品，维氏和布氏方法适合于进行硬度测绘。典型的硬度测试需要用压头测量基体金属(在焊缝两边)、焊接金属和横穿整个热影响区(在焊缝的两边)的材料。布氏硬度的压头太大，不能精确测量热影响区特殊区域的硬度。它主要是用于测量母材金属的硬度。MATERIALSJOINING一个典型的硬度测试布局如下图所示(使用维氏硬度计)在试验报告上，硬度值以数字表示，同时后面加以字母来表示试验的方法。例240HV10:硬度240,维氏硬度方法，10公斤压痕载荷。22HRC:硬度22,洛氏硬度方法，金刚石圆锥压痕(刻度C)试验目的断裂韧性数据可以让工程师进行断裂力学分析，诸如：●计算在某一特定温度和某一应力情况下，产生脆性断裂的临界裂纹尺寸。●计算在某一特定温度和已知裂纹尺寸的情况下产生脆性断裂的应力。如果在服役的设备中检查出有裂纹时，断裂韧性数据对作出合适的决定是必不可少的。试验样品CTOD样品呈长方形(或正方形)条状，垂直于对接焊缝的轴向。在条状样品的中部预制一个V-型缺口。缺口的位置在试验的部位-焊缝金属或热影响区。MATERIALSJOINING在缺口的底部锯一个浅的切口。然后将试样放到试验机上，施加交变的弯曲载荷直到在切口处形成一个浅的疲劳裂纹。样品要相对地大-通常横载面呈tx2t,长度大约是10t(t=焊缝的全厚度)。试件的细节如下图所示。t试验方法CTOD试验通常是在低于室温下进行。通过将试样浸入到一个液体槽里来控制其温度。该液体要控制在试验温度。在缺口的背部施加载荷，造成样品弯曲并且在裂纹的尖端造成应力集中。将一个钢夹装置卡在加工缺口的开口处。当载荷逐渐增加时，该钢夹装置将给出裂纹张开宽度的增加值。对于每一个试验条件(缺口的位置和试验温度),通常需重复进行三次试验。下面的示意图给出了CTOD试验的主要特点。MATERIALSJOINING断裂韧性通过在未发生脆性断裂的情况下裂纹尖端张开的距离来表示。钢夹装置给出裂纹张开宽度随载荷增加而增加的曲线。可以从此曲线计算出CTOD接受准则使用标准或客户规定的表征塑性撕裂的最低的CTOD值。也许试验的目的是为了获得CTOD值用于工程关键性评估。一个韧性很好的焊缝可以允许裂口通过裂尖塑性撕裂的方式张开很大。而对于脆性焊缝，在施加的载荷还很低、裂纹还没有任何扩张的情况下焊缝就会发生断裂。CTOD值以毫米表示。典型的数据是CTOD<<~0.1mm=脆性断裂；CTOD>~1mm=材料表现极高的韧性。MATERIALSJOINING2.6弯曲试验试验目的弯曲试验的样品通常是从用于焊接工艺检验的焊接试件制备。有时是从焊工资格考试的试件制备。对样品进行弯曲是一种用来检验对接焊缝是否存在低塑性区域的简易方法。此方法不能精确测量塑性，但如果试样能够承受一定程度的弯曲到而不发生断裂或龟裂，则可证明该材料具有满意的塑性。试样有四种类型的弯曲试样，即：●表面弯曲制取样品时使其轴方向垂直于厚度可达~12毫米的对接焊缝。弯曲试验时焊缝的表面受到拉应力。同上，制取样品时使其轴方向垂直于厚度不超过12毫米的对接焊缝。弯曲试验时焊缝的根部受到拉应力。制取样品时使其轴方向垂直于厚度大于约12毫米的对接焊缝，厚度(焊缝方向)大约10毫米，高度等同于焊缝的厚度(侧面受拉应力)。试样的轴向和对接焊缝的纵轴平行。样品的厚度约12毫米。焊缝的表面或者根部承受拉应力。MATERIALSJOININGAAA试验方法焊接工艺检验(和焊工考核)中规定的抗弯试验通常是‘操纵式’弯曲试验。‘操纵式’是指施加在样品上的应变被均匀的控制在有一定半径的轧辊周围。用于某一特殊试验的轧辊的半径由两个因素决定，一是试验材料的类型，二是在未焊条件下预期的材料塑性。轧辊的半径通常表示为样品厚度的倍数。对于碳-锰钢，典型半径为4t(t是样品的厚度)。但对具有较低的拉伸塑性的材料，轧辊的半径可能会大于10t。试验方法的标准会规定样品必须经受的最小弯度角，通常是120°。接受标准弯曲试件需要显示出足够的塑性，不会在弯曲的外表面出现裂缝或明显的龟裂/空洞迹象。有些标准允许长度小于3毫米的‘微小痕迹’。MATERIALSJOINING2.7断裂试验试验目的通过使试件断裂和检查断口来评估角焊缝的质量，判断有无缺陷。应用标准可以规定用这种评估角焊缝质量的方法代替宏观检查。在欧洲标准里，此方法可以用于焊工资格考试，但不用于焊接工艺检验。试样从试验焊缝切割一块长度很短的样品(通常≥50毫米)。如下图所示，在焊缝的纵向加工一个缺口。缺口的形状可以是正方形，V型或U型。试验方法通过施加冲击载荷(捶击)或压载荷使得样品在焊缝的喉部断裂，如下图所示。焊接或应用标准会规定试验的数目(通常4个)。MATERIALSJOINING接受准则焊工考核标准或应用规范会规定对缺陷可接受的原则。缺陷包括接头根部未焊透，固体夹杂，在断面上可以看到的气孔。试验报告应该叙述断面的形貌以及任何缺陷的位置。2.7.2对接焊缝断裂(“小缺口破断’试验)试验目的试验的目的和角焊缝断裂试验一样。在欧洲标准里，这个试验可以用来替代射线照相以对焊工资格进行考核，但不用于焊接工艺的合格考试。试样试样从对接焊缝制取，缺口位于焊缝的中部，这样断裂的路径是在焊缝的中部。典型的试件类型如下图所示。MATERIALSJOINING试验方法通过捶击或三点弯曲使试件断裂。接受准则焊工考核标准或应用规范会规定对缺陷可接受的标准。缺陷包括未熔合，固体夹杂，在断面可看见的气孔。试验报告应该叙述断面的形貌以及任何缺陷的位置。欧洲标准要求制备对接焊缝和角焊缝的横载面试样用于焊缝工艺合格试验。有时候在焊工资格考试中，也会要求用这些试样来评价焊缝的质量。这方面在本课程的有关章节会详细叙述。对用于焊接工艺检验的试验焊缝和焊工资格考试用的焊缝进行破坏性试验，欧洲焊接标准有下面一些标准。EN875金属材料焊缝的破坏性试验-冲击试验-试验样品位置，缺口去向以及EN895金属材料焊缝的破坏性试验-横向拉伸试验。EN910金属材料焊缝的破坏性试验-弯曲试验。EN1321金属材料焊缝的破坏性试验-焊缝的宏观和显微观察。BSEN10002金属材料-拉伸试验。第一部分：室温试验方法。BSEN10002金属材料的拉伸试验。第五部分：高温试验方法。MATERIALSJOINING第五章无损检测第五章无损检测2射线照相法射线照相法用于焊接的无损检测时，须用一束具有穿透能过试件的射线被某种传感器接收，从而测出到达传感器的相对强度分布。大多数时候，这种传感器就是射线感光胶片。不过现在各种电子设备正日益取代胶片，这些仪器使实时射线成像成为可能，大多数机场使用的安检设备就是典型的例子。数字化射线照相技术可以用计算机来存储射线图像。由于基于胶片的射线照相术仍然是迄今为止在焊接检穿透性的射线可以由高能电子束发生器产生，这就是人们所称的X射线；也可以由原子核分裂(核裂变)产生，即所谓的伽马射线。还有其它形式的射线存在，但它们用于焊接的工业射线照相法的X射线的光子能量范围是30keV(千电子伏特)到20MeV(百万电子伏特)。常规的X射线管可以产生不超过400keV的射线，按输出功率可以做成固定装置或便携式装置。电子伏特数越高或输出功率越高，其装置就越笨重。超过400keV的X射线是由电子感应加速器或线性加速器产生的，这些装置一般只能在固定的设施内应用。所有的X射线发生器产生的射线在一定频率范围内其频谱是连续的，反映了电子束中电子能量的分布状况。低能射线比较容易被吸收，可产生对比度与灵敏度都比伽马射线(在后面讨论)更好的射线图。常规的X射线装置可对厚度不超过60mm的钢板进行高质量的检测，电子感应加速器和线性加速器对钢的穿透能力超过300mm。早期在工业射线照相法中使用的伽马射线源一般是由线源的放射性不很高，因而以现代标准衡量，即使输出能量不高时它们的物理尺寸也要相当大，由此产生的射线照片往往质量欠佳。由于镭裂变反应的产物是放射性的氡，因而镭射线源对使用者极其有害。随着原子能时代的进步，人们已经可以制造人工同位Y子能量，每种同位素的量子能量各不相同。在焊接射线照相检测法中常用的4种同位素，按放射能量依次是：铥90,镱169,铱192和钴60。对钢，铥90可用来检测的厚度达到7mm左右，这相当于90keV的X射线。由于铥90具有很高的定向放射性，可用来穿透12mm左右的钢。铱192可能是焊接射线照相检测中最常用的同位素，具500keV的X射线，可用来检测厚度为10-75mm的钢。钴60的能量大致相当于钴60放射源不便携带。它可用来检测厚度为40-150mm的钢。与X射线相比，采用同(a)携带方便(b)不需要电源2.4焊缝的射线照相在一定程度上会超过焊接材料)和各种形式的气孔可很容易地由射线照相方法检测出YY永久记录危害健康，人身安全(重要)需要有资质的工人及药品不适合平面类型缺陷的检测实时照相对细小裂缝的检测能力较差可放置在管道内(生产率高)需要对工件的两侧都能可及穿透性好设备投资及运行较昂贵同位素又半衰期(成本)超声在特定的材料中传播时速度是固定不变的，不同的材料对应于不同的速度。在均质材料中，超声波沿直线传播。当超声波从一种具有特定声速传播的材料中跨入另一种具有不同声速传导的材料时，在两种材料的界面处会发生声波的折射和反射。这时超声波遵循的物理原理和光波相同。超声波在具有不同声学特性的两种材料界面处发生折射，由此人们可以制造超声探头，来发送超声波使其沿任何给定的角度(在一定限度内)向材料内传播。又由于超声波会在具有不同声学特性的两种材料界面处产生反射，人们可利用超声波来探测焊接缺陷。超声波在特定材料中以固定速度沿直线传播，借助适当的仪器人们还可以用超声波来进一步确定某个反射信号的精确位置。移动超声探头时仔细观察反射信号的形状和行为，同时结合上面所得到的缺陷位置信息和试件的历史信息，操作者就可判断出反射信号究竟是代表熔合不足的夹杂还是裂缝。人工超声检测仪器包括：A)缺陷探测器，它由以下部分组成：1)一个脉冲发生器2)一个含延时控制的扫描基线可调的发生器3)一个完全校正的阴极射线管显示屏4)一个已标定的放大器(由逐级增益控制或衰减器组成)B)一个超声探头，由以下部分组成：1)一个能将电震荡转换成机械振动及将机械振动转换成电震荡的压电晶体元件Y2)一个探头，一般是一个Perspex塑胶块，用于粘接固定压电晶体3)电子及机械晶体的阻尼装置，以防止过度的噪音这样的仪器结构轻巧，十分便于携带。自动或半自动的完全相同，只是增加了更多的检测频道，不过相应地也就变得更加笨重。自动系统的探头被做成阵列，需要有相应的操纵器，以便将探头的位置信息传给计算机。自动系统会产生非常庞大的数据，这要求计算机需具有很大的内存功能。自动超声仪器的最新发展减少了操作者在检测给定长度的焊接时所需记录的信息量。简化后的探头阵列大大降低了进行特定检测时设置自动监测系统的复杂性。目前在诸如管道建设等需要进行大量类似检测的场合，自动超声系统已经成为射线照相法的强有力竞争对手，其单位系统投资图6用剪切波超声探头进行检测的一个例子3.2超声检测便携(不需主电源)电池无永久记录对缺陷直接定位(3维)主要只对铁素体材料有效需要很高的技能操作安全(对周围的人无危害)需要标定仪器瞬间就有结果需要特定的标定块很高的穿透能力不适合于针状孔洞从工件的一侧就能测试表面状况很关键(清洁光滑)擅场于发现平面缺陷不能检测表面缺陷由于死区的缘故，材料厚度应>8mm在对铁素体材料施加较高水平的磁通量时，贯通表面或接近表面的缺陷会造成“磁场泄漏”。这些泄漏的磁场会吸引磁粉颗粒(精细分离的磁铁粒子)附着于缺陷周围，从而使缺陷被检测出来。磁粉颗粒有的肉眼可见，有的须经荧光染色后提高相对于基体 Y的对比度。相反地，也可以对基体进行轻微喷涂，形成白色背景，以形成与磁粉相反的反差。荧光磁粉具有最高的的检测灵敏度。磁粉通常悬浮于液体中，通过喷涂散布于检测表面。在某些时候，可以通过适当的空气喷射来散布干燥的磁粉颗粒。磁粉检测法只适用于铁素体材料，并低于居里温度(大约650C)。垂直于磁场方向的线性不连续缺陷会引起最大的磁泄漏。这意味着在进行全面彻底的检测时，必须施加两次磁场，每次的磁场方向互相垂直。就检测成本和检测速度而言，磁粉检测法是很经济的，对操作者设备便宜只对磁性材料有效表面处理要求低可在无电源时使用无永久记录能检测1-2mm内的亚表面缺陷需要标定设备检测速度快，瞬时就有结果需要测试两个方向Y热试验(用干燥的磁粉)需要足够的磁冲击-最少500勒克司可用于暗室中(UV紫外线光)任何具有良好湿润性的液体都可作为渗透剂。渗透剂在毛细管力的作用下会被引导到贯通表面的裂缝处。即使部件表面的剩余渗透剂被清除，进入狭窄裂缝的渗透剂仍能留存。应用适当的显影剂，裂缝内的渗透剂会“出血”。如果渗透剂和显影剂具有适当的反差，裂缝处就会出现肉眼可见的症状。使用肉眼可见的染色剂或荧光剂可获得足够反差。荧光染色剂的使用可大大提高这一方法的检测分辨率。不过这一方法在极端温度条件下不适用。在低温时(低于5℃),渗透媒介(通常是油)会变得很稠，渗透时间大大延长，从而使检测灵敏度很低。在高温时(高于60C)渗透剂会变干燥，从而使这一方法完全失效。图11用染色渗透法发现的裂纹Y5.1染色渗透法适用于所有材料(非多孔材料)只能检测表面的缺陷便携需要细致的准备工作不适合于多孔材料的表面简单受温度影响大便宜重复检测次数有限灵敏度高可能有化学危险品所需技能相对较低(结果解读简单)无永久记录从施加染色剂到结果显示需一定时间检测过程较繁锁在评价各种无损检测方法的相对价值时，必须记住，绝大多数的灾难性失效起源于部件的表面。因此，磁粉检测法和染色渗透法的价值绝不可低估。对于靠近表面的缺陷，其对应的超声信号往往被部件边界的信息所掩盖，因而超声检测法并不能很容易地检测出来。这时就必须由适当的裂缝检测方法来补充，以最大限度地提高检测的可靠焊接工艺评定和焊工考核在制造结构件和压力容器中进行焊接时，焊接接头一定要保证可靠，并且具有合适的使用性能。焊接质量的控制是通过制定焊接工艺规范来实施。该规范以书面的形式给出详细的焊接条件。严格遵守这些条件，就能保证所需的性能。尽管焊接工艺规范是为焊工准备的文件，焊接检验员也需要熟悉此文件。因为他们需要根据此文件来检查焊工是否遵守规范的要求。焊工必须了解焊接工艺规范，必须具备焊出无缺陷焊缝的能力。在允许进行实际焊接作业前，焊工必须证明他们有此能力。在大多数实际应用中，工业界的做法是使用合格的焊接工艺规范。如果根据焊接工艺所生产的试验焊缝被证明满足应用标准(和客户/最终客户)规定的要求，则此工艺通常被认为合格。证明接头的力学性能满足要求是检验合格的主要目的。另一个重要目的是要证明接头没有缺陷。按照和生产试验焊缝相同条件而焊接的产品，其焊缝应该具有类似的性能，因此是适合于实际服役的。图1是一个典型的按照欧洲焊接标准格式书写的焊接工艺规范。它给出了所有需要规定的焊接条件的细节。欧洲和美国所制定的标准对以下内容作了详细的规定：●如何生产试验焊接缝并保证其具有规定的性能●如何检验试验焊缝●什么样的焊接条件需要包括在焊接工艺规范里MATERIALSJOINING●一个合格的试验焊接缝所允许的焊接条件ENISO15614金属材料焊接工艺的规定和合格要求-焊接工艺试验美国机械工程协会(ASME)第九章：关于压力系统(容器和管道)美国焊接协会(AWS)D1.1:关于钢结构的焊接焊接工艺规范往往是基于焊缝接头的性能来规定的。不●通过采用标准的焊接工艺来确保合格-试验焊缝已被证明合格并被其它生产厂家●基于原来的焊接经验-以前多次生产过的接头并且在使用中已被证明具有合适的通过试验焊缝以达到欧洲标准认可的工艺(类似于美国机械工程协会第9章和美国焊接协会)需要一套流程。典型的步骤如表一所示。一个成功的工艺评定试验只有在获得了合格的焊算完成。图2是焊接工艺评定试验纪录的一个样本。WORLDCENTREFORMATERIALSJOINING一旦获得一个焊接工艺评定试验记录，焊接工程师就能写出要生产的各种各样接头的合格的焊接工艺规范。允许写进一个合格的焊接工艺规范的焊接条件称为合格范围。此范围取决于生产试验件的焊接条件。它是焊接工艺评定试验记录的一部分。在欧洲和美国的焊接标准里，焊接条件被称为焊接参数，它们由关键参数和非关键参数组成。这些参数定义如下：●关键参数：能影响焊缝的力学性能(如果超过了标准允许的范围，焊接工艺规范需要重新评定认可)。●非关键参数：这些参数必须在焊接工艺规范里规定，但它们对焊缝的力学性能没有很大影响。当改变这些参数时，无需重新评定验收，但须重新书写焊接工艺关键参数对力学性能有很大影响，因此是控制参数。它们决定了合格的范围并且决定什么应该写入焊接工艺规范。如果一个焊工使用焊接工艺规范的合格范围外的条件进行作业，生产出的接头就有达不到要求的性能的危险。此时，有两种选择：●使用同那些质量可疑的焊缝相同的焊接条件生产另一个试验焊缝。然后按照有关的焊接工艺评定试验程序，对此焊缝进行测试，来证明其性能满足规定要求。●切除掉那些质量可疑的焊缝，按照指定的焊接工艺规范重新焊接。绝大多数被定级为“关键”的焊接参数在欧洲和美国焊接标准里是相同的，但其合格范围可能不同。有些应用标准会规定其自己的关键参数。因此，在验收工艺和书写焊接工艺规范时必须考虑这个因素。一些关键参数的例子(参照于欧洲焊接标准)在表2中给出。3焊工资格认证WORLDCENTREFORMATERIALSJOINING使用合格的焊接工艺规范是控制焊缝质量的可行方法。但是，只有当焊工有能力理解并按照它进行焊接时，此方法才有效。焊工还需要具有稳定的生产合格焊缝(无缺陷)的技能。焊接标准规定了一个焊工如要证明他具备了规定的技能，就必须能制作怎样的试验焊缝。只有这样，他才能从事生产适合某种特殊材料和类型的焊缝。制定这些要求的主要欧洲标准有：EN287-1焊工合格考试-熔焊第一部分：钢ENISO9606-2焊工合格考试-熔焊第二部分：铝和铝合金EN1418焊接人员-焊接操作者设置熔焊和电阻焊以便于全机械和自动焊接金属材料的资格考试。规定焊工资格考试的主要美国标准有：美国机械工程协会第九章，用于压力系统(容器和管道)美国焊接协会D1.1,用于钢材的结构焊接美国焊接协会D1.2,用于铝材的结构焊接欧洲标准的资格认证考试规定，焊工必须制作试验焊缝，以证明自己能理解焊接工艺规范。如果试验焊缝经规定的试验被证明质量合格，那他就能通过考试。对于手动和半自动焊接，考试的重点在于证明使用焊条和焊枪的能力。对于机械化和自动化焊接，考核的重点是要证明焊接操作者有能力控制特殊类型的美国焊接标准允许对焊工生产的第一批焊缝进行无损探伤试验来证明其具有生产合格焊缝的能力。表3给出了欧洲标准要求考核焊工的几个步骤。WORLDCENTREFORMATERIALSJOINING焊工允许在其焊工合格证书所记录的资格范围内进行实际焊接作业。资格的范围是基于焊接标准对焊工合格关键参数所规定的界限。焊工合格关键参数当该参数的变化超过焊接标准所规定的范围时，对焊工技能的要求就要高于其在生产试验焊缝所展示的技能。在焊工资格中定义为关键参数的有些焊接参数和焊接工艺评定中定义的关键焊接参数类型相同，但前者的合格范围可能更广。有些关键参数是专门对于焊工资格的。表4给出了一些焊工资格关键参数的例子一个焊工的资格是从焊接试验样品那天起有效。如果满足下面的条件，欧洲标准允许资格证书有效两年：●焊接协调员或其他负责人能够证实该焊工一直工作在初始资格范围内。●每六个月证实该焊工工作在初始资格范围内。每过两年，考官或考试机构可以延长一个焊工的资格证书，但该延长必须满足下列条件，即：●能提供参加焊接作业及所采用的焊接工艺规范的记录或证据，这些记录和证据可被追踪和验证。●能提供支持证