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1、焊接质量无损检测技术,新疆燃气（集团）有限公司压力容器检测中心 王 晖 2014.11,内容,一、无损检测技术概述 二、常见焊接缺陷介绍 三、焊缝质量无损检测常用方法和标准 四、压力管道设计中有关焊缝无损检测注意事项 五、钢结构（钢梁、钢柱）焊缝无损检测要求 六、钢制压力管道焊缝无损检测要求,一、无损检测技术概述,1、什么是无损检测技术？ 无损检测以不损害被检验对象的使用性能为前提，应用多种物理原理和化学现象，对各种工程材料、零部件、结构件进行有效的检验和测试，借以评价它们的连续性、完整性、安全可靠性及某些物理性能。,2、无损检测的三个发展阶段,NDI（无损探伤）： 主要用于产品的最终检验，在
2、不破坏产品的前提下，发现零部件中的缺陷，以满足工程设计中对零部件强度设计的需要。 NDT（无损检测）： 不但要进行最终产品的检验，还要测量加工过程工艺参数，诸如：温度、压力、密度、浓度、成分、组织结构、残余应力、晶粒大小。 NDE（无损评估）： 除了进行上述检验外，还要掌握使用材料的负载条件、环境条件等，综合评价材料完整性，判断材料及构件的性能和可靠性。,3、无损检测的应用领域,航空航天、石油化工、核发电站、铁道、造船、冶金、建筑、机械等领域。 无损检测的涉及领域： 材料的物理性质、制造工艺、产品设计、断裂力学、自动控制、数据处理、模式识别等多种学科和专业技术领域。各种无损检测方法的基本原理几
3、乎涉及到现代物理学的各个分支。,4、无损检测技术的评价对象,批量性产品质量事件的评价 重要零部件失效分析评价和安全性预测评价 新产品、新工艺、新技术在产品试制和试用中的评价 5、无损检测评价内容和方法 无损检测技术的评价内容主要是安全性评价。其中应力、缺陷和材料的力学性能是评价的三要素。 根据不同的失效模式（静态失效模式和动态失效模式），可将安全性评价分为断裂安全评价、塑性破坏安全评价和疲劳安全评价三种。,6、无损检测评价内容和方法,无损检测技术的评价内容主要是安全性评价。其中应力、缺陷和材料的力学性能是评价的三要素。 根据不同的失效模式（静态失效模式和动态失效模式），可将安全性评价分为断裂安
4、全评价、塑性破坏安全评价和疲劳安全评价三种。,7、无损检测方法的分类,8、各类无损检测原理简介,射线法（X射线和中子射线照相法） 将X射线发生器发射的射线透照被检件，透射线被检测对象传递或衰减，用以成像检查内部结构或缺陷。 来自反应堆、加速器或同位素源的中子束照射被检件时，可用图像显示被检件的中子透射或衰减，或用来发现X射线不能检出的内部结构或缺陷。,超声法,超声脉冲直接射入被检件，超声回波（透射衰减）能指出缺陷、界面和不连续性的存在和位置。,磁粉法,将被检件或被检区域磁化，施加磁粉使覆盖整个表面区域，当任一处的表面或近表面缺陷导致磁场畸变而泄漏时，相应的畸变泄漏的磁场便吸附积聚磁粉。,渗透法
5、,将渗透液覆盖于检测表面，使其渗入表面裂纹，然后清除表面上的多余液体，再施加显像剂。使其成为薄的粉层将裂纹中的液体吸出，使其着色，从而将其检出。 涡流法 被检件局部感应交流回路（涡流），由探头测量感应电流磁场的感抗反应，指示次表面缺陷。,声发射法,利用物体内部缺陷在外力或残余应力作用下，本身能动地发射出声波来判断发射地点的部位和状态。 根据声发射信号的特点和AE波的外部条件，既可以了解缺陷的目前状态，也能了解缺陷的形成过程和发展趋势，这是其它无损检测诊断方法难以做到的。,二、常见焊接缺陷介绍,1、焊接缺陷定义 焊接过程中在焊接接头产生的金属不连续、不致密或连接不良的现象。 2、制造过程中常见焊
6、接缺陷 （1）焊缝尺寸不符合要求; （2）焊缝表面缺陷； （3）焊缝金属不连续； （4）焊接接头性能不符合要求。,3、典型焊接缺陷介绍,（1）咬边 由于焊接参数不当，或操作方法不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷。见图35。,（2）凹坑,焊后在焊缝表面或焊缝背面形成的低于母材表面的局部低洼部分，见图37。 （3）未焊满 由于填充金属不足，在焊缝表面形成的连续或断续的沟槽。,单面熔化焊时，由于焊接工艺不当，造成焊缝金属过量透过背面，而使焊缝正面塌陷，背面凸起的现象，见图38,（4）下塌,（5）气孔 是指焊接时，熔池中的气体未在金属凝固前逸出，残存于焊缝之中所形成的空穴。,（6）夹渣 夹渣是指
7、焊后熔渣残存在焊缝中的现象。,（7）未焊透 是指母材金属之间没有熔化，焊缝金属没有进入接头的部位根部造成的缺陷。,（8）未熔合 是指焊缝金属与母材金属和焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。,（9）裂纹 是指材料局部断裂形成的缺陷。,三、焊缝质量无损检测常用方法和手段,1、超声检测 焊缝质量超声检测主要用于检测焊接接头中的内部缺陷，如气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹等焊接缺陷。对于焊缝中的裂纹、未熔合等面状危害性缺陷，超声波比射线有更高的检出率。 常规超声检测不存在对人体的危害，它能提供缺陷的深度信息和检出射线照相容易疏漏的垂直于射线入射方向的面积型缺陷。能即时出结果；与射线检测互补。 焊缝超声
8、检测示意图,超声波探伤仪 探头 超声波试块,超声检测的特点 （1）面积型缺陷检出率高，体积型检测率低 （2）适宜检测厚度较大的工件 （3）适于检测各种试件 （4）检验成本低，速度块，仪器体积小 （5）无法得到缺陷的直观图像，定性困难，定量精度不高 （6）检测结果无直接见证记录 （7）对缺陷在工件厚度方向上定位准确 （8）材质、晶粒度对探伤有影响 （9）工件不规则的外形和一些结构会影响检测 （10）不平或粗糙的表面会影响耦合和扫查，从而影响检测精度和可靠性,焊缝超声检测常用标准 GB/T11345-2013焊缝无损检测 超声检测技术、检测等级和评定（2014年6月1日实施，代替原GB/T 113
9、45-1989钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级） GB/T 29712-2013 焊缝无损检测 超声检测 验收等级 GB/T 29711-2013焊缝无损检测 超声检测 焊缝中的显 示特征 JB/T4730.3-2005承压设备无损检测第3部分 超声 检测,JB/T4730.3-2005承压设备无损检测第3部分 超声检测 1、适用范围 适用于母材厚度为8mm400mm全焊透熔化焊对接焊接接头的超声检测。母材厚度为6mm8mm全焊透熔化焊对接焊接接头的超声检测应按照附录G(规范性附录)的规定进行。锅炉、压力容器及压力管道有关的支承件和结构件以及螺旋焊接接头的超声检测也可按本条的规定进行。钛
10、制压力容器对接焊接接头超声检测参照附录M（资料性附录）的规定进行，奥氏体不锈钢压力容器对接焊接接头超声波检测参照附录N（资料性附录）的规定进行。 适用于壁厚大于或等于4mm，外径为32mm159mm或壁厚为4mm6 mm，外径大于或等于159mm的锅炉、压力容器管子和压力管道环向焊接接头。,不适用于铸钢焊接接头、外径小于159mm的钢管对接焊接接头、内径小于或等于200mm的管座角焊缝的超声检测，也不适用于外径小于250mm或内、外径之比小于80%的纵向焊接接头超声检测。 不适用于铸钢、奥氏体不锈钢锅炉、压力容器管子和压力管道环向焊接接头的超声检测。 2、超声检测技术等级选择 超声检测技术等级
11、分为A、B、C三个检测级别。A级为最低级别，低灵敏度；B级为中等灵敏度；C级为最高级别，高灵敏度。超声检测技术等级选择应符合制造、安装、在用等有关标准及设计图样规定，压力管道焊接接头超声检测技术等级一般选择B级。,3、质量等级评定,GB/T11345-2013焊缝无损检测 超声检测技术、检测等级和评定,1、GB/T 11345新老标准的部分差异 1）旧标准GB/T 11345-1989是包括检测技术和评定等级方法两部分。而这次更新的标准与国际接轨：把检测技术和评定等级方法分开，各自形成一个独立的新标准。实际上GB/T 11345-2013里面是不包含评定等级的详细内容，而是需要引用GB/T 2
12、9712-2013 焊缝无损检测 超声检测 验收等级。如果有规定要求检测方对缺欠的显示特征进行评定，则需要引用GB/T 29711-2013焊缝无损检测 超声检测 焊缝中的显示特征 2）验收等级与评定方法的区别，这个区别是根本性的，GB/T 11345-2013的验收等级的评定方法和GB/T 11345-1989完全不一样。GB/T 11345-2013的评级方法引用GB/T 29712-2013 焊缝无损检测 超声检测 验收等级，验收等级的评定包含两个主要内容：第一是检测灵敏度，第二是缺欠测长。旧标准GB/T 11345-1989采用的是：相对灵敏度测长法和端点峰值测长法。,新旧标准的测长法
13、对比，新标准的测长法操作性更强，大幅减低操作人员的随意性，测长结果会更一致。 GB/T 11345-1989有一个漏洞，就是不计多个缺欠的累计长度，如果一条焊缝上有多个缺欠的显示，但是只要每个缺欠不超标，也能通过验收。 GB/T 11345-2013已经堵住了这个漏洞，这意味着：在特定的单位焊缝长度内，如果缺欠数量过多，即使单独每个都可以验收，也有可能因为缺欠的累计长度超标，而不符合验收等级。 3）验收等级：目前GB/T 11345-2013有两个验收等级，分别是2级和3级，验收等级的灵敏度设定比较复杂，它是根据焊缝母材厚度、缺欠显示长度与板厚之间的倍数关系而变化的。而GB/T 11345-1
14、989质量验收等级分为、四个等级，并与新标准无对应关系。 总体来说，新标准GB/T 11345-2013 会综合考虑检测母材的板厚、缺欠回波波幅、显示长度、累计长度等因素进行等级评定，与旧标准GB/T 11345-1989 对比，验收等级的评定更为复杂、合理，对检测人员的标准熟悉度要求更高了。 4）检测等级区别 GB/T 11345-2013 规定来四个检测等级（A、B、C和D），检测等级从A级到C级，通过增加扫查探头的种类、数量、扫查次数和探头移动区域来提高缺欠的检出率，检测等级D适用于特殊情况，在符合通用要求的情况下，制定书面工艺规程。 和GB/T 11345-1989对比，相同检测等级下
15、，探头种类、数量、扫查次数均增多，探头移动区域增大。,2、射线检测,射线检测最主要是探测试件内部的宏观几何缺陷。射线照相法是指用X射线或r射线穿透试件，以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法。 射线照相操作步骤 一般把被检的物体安放在离X射线装置50厘米到一米的位置处,把胶片盒紧贴在试样的背后,让射线照射适当长的时间进行曝光.把曝光后的胶片在暗室中进行显影、定影、水洗、干燥，将干燥的底片在观片灯的显示屏上观察，根据底片的黑度和图像来判断存在缺陷的种类，大小和数量，随后对缺陷按照标准进行评定和分级。,便携式X射线探伤机,管道环焊缝X射线拍片常用透照方式 双壁单影：射线源和胶片分别位于工件两侧,环
16、形对接焊接接头透照次数确定方法 1、小径管对接接头100%检测的透照次数：采用倾斜透照椭圆成像时，当T/ Do0.12时,相隔90透照2次。当T/ Do0.12时,相隔120或60透照3次。垂直透照重叠成像时，一般应相隔120或60透照3次。 2、对外径Do100mm的对接环形焊接接头进行100%检测，所需的最少透照次数与透照方式和透照厚度比有关，这一数值可从图中直接查出。 1）计算法（较复杂） 2）图表法（实用）,射线照相法的特点 1）检测结果有直接记录-底片 2）可以获得缺陷的投影图像，缺陷定性定量准确 3）对体积型缺陷检出率高，而面积型缺陷的检出率受到多种因素影响 4）适于检测厚度较薄的工件而不适宜较厚的工件 5）适宜检测对接焊缝，检测角焊缝效果较差，不适宜检测板材、棒材、锻件。 6）有些试件结构和现场条件不适合射线照相 7）对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸（高度）的确定比较困难。 8）检测成本高 9）射线照相检测速度慢 10）射线对人体有害,焊缝质量射线
