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1、 焊接质量检测与控制 焊缝外观检查与无损探伤 三、无损探伤三、无损探伤二、二、 焊缝外观检验焊缝外观检验一、焊接质量检测概论一、焊接质量检测概论四、焊接质量控制四、焊接质量控制内容概要前 言 为了确保焊接结构的完整性、可靠性、 安全性和使用性，除了对焊接技术和焊接工艺的要求以外，焊接质量检测也是焊接结构质量管理的重要一环。焊接质量检测在生产中具有保证生产正常进行的职能，具有提供质量信息管理的职能，因此，焊接质量检测与焊接生产是平行互动的，是开展焊接生产质量管理的主要具体工作。一、焊接质量检测概论一、焊接质量检测概论1.1.焊接质量检测的职能焊接质量检测的职能2.2.焊接质量检测方法焊接质量检测
2、方法3.3.检测中常见的焊缝缺陷检测中常见的焊缝缺陷4.4.焊接检验过程焊接检验过程一、焊接质量检测概论一、焊接质量检测概论1 焊接质量检测的职能1.1 质量保证的职能 质量保证职能也就是把关职能，通过对焊接原材料、工序、半成品和成品的检测，做到不合格的原材料不投产，不合格的工序和半成品不流转到下一道工序，不合格的产品不出厂。1.2 缺陷预防的职能 检测获得的信息和数据是质量控制的依据，进而发现生产过程中的质量问题，通过检测及早发现焊接缺陷、了解焊接接头的性能，以确保焊接产品的质量和安全使用是焊接质量检验的主要目的。1.3 结果报告的职能 产品测试过程中得到的各种数据和记录，经过分析，形成一定
3、形式的书面报告存档备查。同时把对这些数据和记录所作的分析和评价结果报告有关部门，为改进焊接工艺、提高产品质量、加强管理提供质量信息和依据。 一、焊接质量检测概论一、焊接质量检测概论2 焊接质量检测方法2.1 按焊接质量检测数量分：2.1.1 抽检 在焊接质量比较稳定的情况下，例如自动焊、摩擦焊、氩弧焊等，当工艺参数调整好之后，在焊接过程中质量变化不大，比较稳定，可以对焊接接头质量进行抽查检测。抽查检测焊缝的质量只能相对比较和评价焊接质量。2.1.2 全检 对所有焊缝或者产品进行100%的检查。一、焊接质量检测概论一、焊接质量检测概论2.2 按焊接质量检测方法分：2.2.1 破坏性检测 a力学性
4、能试验 包括拉伸试验、硬度试验、弯曲试验、疲劳试验、冲击试验等。 b化学分析试验 包括化学成分分析、腐蚀试验等。 化学成分分析方法主要有光谱分析法、X射线荧光分析法等。 c金相检验 包括宏观金相试验、微观金相试验。 宏观金相是用肉眼或放大镜检视金相试样宏观组织和宏观缺陷的方法。2.2.2 非破坏性检测 a外观检验 包括尺寸检测、几何形状检测、表面伤痕检测等。 b密封性试验 包括气密性试验、载水试验、氨气试验、煤油泄露试验等。 c耐压试验 包括水压试验及气压试验等。 d无损探伤 包括渗透探伤、磁粉探伤、射线探伤和超声探伤等。 一、焊接质量检测概论一、焊接质量检测概论3 检测中常见的焊缝缺陷 焊接
5、过程中，在焊接接头上产生的金属不连续、不致密或连接不良的现象称为焊接缺陷。一般来说，评定焊接接头质量是以焊接接头存在缺陷的性质、大小、数量和危害程度作为依据的。3.1 按广义分类，焊接缺陷基本上可归纳为如下三类：3.1.1 尺寸上的缺陷 包括焊接结构的尺寸误差和焊缝形状不佳等。3.1.2 结构上的缺陷 包括气孔、夹渣、非金属夹杂物、熔合不良、未焊透、咬边、裂纹、表面缺陷等。3.1.3 性质上的缺陷 包括力学性能（抗拉强度、屈服点、伸长率、硬度、冲击吸收功、塑性、疲劳强度、弯曲角度等）和化学性质（化学成分和耐腐蚀性）等不能满足焊件的使用要求的缺陷。一、焊接质量检测概论一、焊接质量检测概论4 焊接
6、检验过程4.1 焊前检验 检验的目的：预先防止和减小焊接时产生焊接缺陷的可能性。 检验的内容：原材料、焊接结构设计鉴定、焊接的其他工作检查（焊工、能源、工具等）。4.2 焊中检验 主要内容：焊接参数、焊缝尺寸、夹具工作状态、结构装配质量等。4.3 焊后检验主要内容：外观及内在质量、性能检验（力学、腐蚀、金相、致密性、强度等）、焊接产品服役质量的检验、焊接检验档案的建立。一、焊接质量检测概论一、焊接质量检测概论次数粒度外特性仪表失灵坡口角度焊后热处理层间温度预热温度焊接速度电流电压焊接顺序注意力焊条烘干时间钝边高度间隙表面清理焊缝位置厚度焊接性风向成分风速湿度温度气候锈蚀湿度成分思想状况看错图样
7、感觉错误视力体力技术调节特性故障检修焊缝质量不 合 格设 备人极性刻度误差动特性空载电压工龄证书类别经验培训年龄工 艺成分湿度风装配温度环境焊接热处理母材接头材 料焊材使用状况特性焊剂二、焊缝外观检验二、焊缝外观检验1 焊缝的外观检查焊缝的外观检验是用肉眼及放大镜，主要检测焊接接头的形状和尺寸，检测过程中可使用标准样板和量规。1.1 目视检查的项目1.1.1 焊接后的清理质量 在整条焊缝及其边缘应无焊渣、飞溅、及阻碍外观检查的附着物。1.1.2 焊接缺陷检查 在整条焊缝及热影响区附近，应无裂纹、夹渣、焊瘤、 烧穿等缺陷，气孔、咬边应符合有关标准的规定。 1.1.3 几何形状检查 重点检查焊缝与
8、母材连接处以及焊缝形状和尺寸急剧变化的部位。 1.1.4 焊缝的伤痕补焊二、焊缝外观检验二、焊缝外观检验2特种设备焊接操作人员考核细则中的相关规定二、焊缝外观检验二、焊缝外观检验2特种设备焊接操作人员考核细则中的相关规定二、焊缝外观检验二、焊缝外观检验2特种设备焊接操作人员考核细则中的相关规定三、无损探伤三、无损探伤1.1.无损探伤概论无损探伤概论2.2.射线探伤射线探伤3.3.超声波探伤超声波探伤4.4.磁粉探伤磁粉探伤5.5.渗透探伤渗透探伤三、无损探伤三、无损探伤1 无损探伤概论从字面上理解，无损探伤就是在不损坏试件的前提下，对试件进行检查和测试的方法。照此说法，人们用视觉或听觉所进行的
9、一些检查也算做无损检测，例如用眼睛检查工件外观质量，用耳朵听小锤敲击钢轨发出的声音判断钢轨是否有缺陷等，但目前国内并未把这些方法算作无损检测，因此，对现代无损检测应有更严格的意义。现代无损探伤的定义是：在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构、性质、状态进行检查和测试的方法。无损检测是以现代科学技术的发展为基础的。 三、无损探伤三、无损探伤 1.1无损探伤分类： 射线检测（简称RT）、超声波检测（简称UT）、磁粉检测（简称MT）和渗透检测（简称PT）是开发较早，应用较广泛的探测缺陷的方法，称为四大常规检测方法。到目前为止，这四种方法仍是承
10、压类特种设备制造质量检验和在用检验最常用的无损检测方法。其中RT、UT主要用于探测试件内部缺陷，MT和PT主要用于探测试件表面缺陷，其他用于承压类特种设备的无损检测方法有涡流检测（简称ET）、声发射检测（简称AE）等。三、无损探伤三、无损探伤 1.2 无损探伤的应用特点：无损检测应用时，应掌握以下几方面的特点：a 无损检测要与破坏性检测相结合 要对工件、材料、机器设备作出准确的评价，必须把无损检测的结果与破坏性检测的结果结合起来加以考虑。 b 正确选用实施无损检测的时机 例如：要检查高强钢焊缝有无延迟裂纹，无损检测就应安排在焊接完成24h以后进行。要检查热处理后是否产生热裂纹，就应将无损检测放
11、在热处理之后进行。 c 选用最适当无损检测方法 例如：检查试件表面细小的裂纹，就不应选择射线和超声波检测，而应选择磁粉和渗透检测。 d 综合应用各种检测方法例如，超声波对裂纹缺陷探测灵敏度较高，但定性不准，而射线的优点是对缺陷定性比较准确。两者配合使用，就能保证检测结果既可靠又准确。三、无损探伤三、无损探伤2 射线探伤 X射线是波长很短的电磁波。X射线是从X射线管中产生的，X射线管是一种两极电子管。X射线发生原理如图1-1所示。产生X射线的必备条件是具有加速电子的手段和具有阻止电子运动的靶。 阳极 高电压 阴极电子-+X射线发生器工件及胶片X射线产生示意图X射线三、无损探伤三、无损探伤2.1
12、X射线照相原理 如图2-2所示，厚度为T厘米的物体中有厚度为T厘米的缺陷时，射线穿透无缺陷部位，透过射线强度为D，而射线穿透有缺陷的部位，透过射线强度为I+I，曝光得到的底片黑度应为D+D，把曝过光的胶片在暗室中经过显影、定影、水洗和干燥。再将底片放在观片灯上观察，根据底片上的黑度变化所形成的图像，就可判断出有无缺陷，以及缺陷的种类、形状、数量、大小等，这就是射线照相法的原理。 三、无损探伤三、无损探伤三、无损探伤三、无损探伤2.2 特种设备焊接操作人员考核细则中的相关规定A5.2.3 无损检测 (1)试件的射线检测按照JB/T 4730承压设备无损检测标准进行，射线检测技术不低于AB级，焊缝
13、质量等级不低于级（注A-8）； 注A-8：从事机电类设备结构件焊接焊工考试试件允许按照产品设计、制造技术规范规定的无损检测标准进行检测。(2)堆焊试件表面按照JB/T 4730承压设备无损检测标准采用渗透检测，焊缝质量等级为级。三、无损探伤三、无损探伤2.3 评片基础知识2.3.1 评片环境条件和器材要求 评片室 观片灯 黑度计 评片尺 放大镜 记号笔等2.3.2 底片观察和评定 a黑度符合规定 b灵敏度符合规定（象质计位置及象质指数达到要求） c标记齐全，不掩盖被检焊缝 d有效评定区内不存在妨碍评定的伪缺陷三、无损探伤三、无损探伤2.4 焊缝外观缺陷影像识别咬边：沿焊缝边缘断续或连续的黑线咬
14、边：沿焊缝边缘断续或连续的黑线1 1焊瘤：多余的焊接金属，呈现亮的影像焊瘤：多余的焊接金属，呈现亮的影像2 2烧穿：较大的圆形黑色影像。烧穿：较大的圆形黑色影像。3 3裂纹：黑直线有的带锯齿中间宽两端尖。裂纹：黑直线有的带锯齿中间宽两端尖。4 4未熔合未熔合 ：偏离焊缝中心与焊缝平行的黑条，：偏离焊缝中心与焊缝平行的黑条，有一定宽度，一侧较直，另一侧不规则。有一定宽度，一侧较直，另一侧不规则。5 5三、无损探伤三、无损探伤三、无损探伤三、无损探伤2.5 射线检测的优缺点射线检测的优缺点a检测结果有直接记录底片；b可以获得缺陷的投影图像，缺陷定性、定量准确；c体积型缺陷检出率很高。而面积缺陷检出
15、率受到多种因素影响；d适宜检验较薄的工件，而不适宜较厚的工件；e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；f有些试件结构和现场条件不适合射线照相；g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；h检测成本高；i射线照相检测速度慢；g射线对人体有伤害。 三、无损探伤三、无损探伤2.6 射线的安全防护射线的危害：射线具有生物效应，超辐射剂量可能引起放射性损伤，破坏人体的正常组织出现病理反应，可致癌，可遗传，可造成婴儿畸形和发育不良等。射线的防护方法射线防护，就是在尽可能的情况下采取措施，在保证完成射线探伤任务的同时，使此操作人员接受的剂量当量不超过限值，并且应尽
16、可能地降低操作人员和其他人员的吸收剂量。主要防护措施有以下三种：屏蔽防护、距离防护和时间防护。三、无损探伤三、无损探伤三、无损探伤三、无损探伤3 超声波探伤 机械振动在弹性介质中的传播叫机械波，机械波按振动频率分为声波、超声波和次声波。 a次声波：频率20Hz，人耳听不到； b声波：频率2020000Hz，人耳能听到； c超声波：频率20000Hz，人耳听不到。 3.1 超声波的主要特性： a具有良好的方向性，可定向发射； b传播过程中会因扩散和介质吸收和散射而发生衰减； c在异质界面上能产生反射、折射和波型转换； d频率高能量高，在大多介质中传播能量损失小，穿透厚度大。 三、无损探伤三、无损
17、探伤3.2 超声波检测主要设备器材： 超声波探伤仪 超声波探头 各种试块3.3 超声波检测的适用范围： 适用于检测各种金属材料、工件的内部缺陷，常用于管、板、棒材和焊缝。可用于测厚。3.4 超声波的类型按介质质点振动方向分类： a纵波：介质质点振动方向与传播方向平行的波。在固、液、气体中传播； b横波：介质质点振动方向与传播方向垂直的波。只在固体中传播； c表面波：沿固体表面传播的波。三、无损探伤三、无损探伤3.5 超声波检测原理超声波检测原理3.5.1 垂直探伤法垂直探伤法 垂直探伤法原理如图3-3。当把脉冲振荡器发生的电压加到晶片上时，晶片振动，产生超声波脉冲。如果被检物是钢工件的话，超声
18、波以5900m/s的固定速度在钢工件内传播，超声波碰到缺陷时，一部分从缺陷反射回到晶片，而另一部分未碰到缺陷的超声波继续前进，一直到被检物底面才反射回来。因此，缺陷处发射的超声波先回到晶片，底面反射的超声波后回到晶片。回到晶片上的超声波又反过来被转换成高频电压。电信号被接收和放大后进入示波器。示波器将缺陷回波和底面回波显示在荧光屏。因此，在示波管上可以得到相应的图形，从这个图形上可以看出有没有缺陷、缺陷的位置及其大小。三、无损探伤三、无损探伤3.5.2 倾斜入射横波检测法原理如图4-4所示。 在斜射法探伤中，由于超声波在被检物中是斜向传播的，超声波是斜向传到底面，所以不会有底面回波。因此，不能
19、再用底面回波调节来对缺陷进行定位。而要知道缺陷位置，需要用适当的标准试块来把示波管横坐标调整到适当状态。通常采用JB/T4730标准规定的CSK-A试块来进行调整。三、无损探伤三、无损探伤3.6 超声波检测的优缺点a超声波检测的优点和局限性概括如下：b面积型缺陷的检出率高，而体积型缺陷的检出率较低；c适合检验厚度较大的工件，不适合检验较薄的工件；(常应用于一、二级钢结构焊缝的内部检测)d应用范围广，可用于各种试件；e检测成本低、速度快，仪器体积小、重量轻，现场使用较方便；f无法得到缺陷直观图像，定性困难，定量精度不高；g检测结果无直接见证记录；h对缺陷在厚度方向上的定位较准确；i材质、晶粒度对
20、探伤有影响；g工件不规则的外形和一些结构会影响检测；k不平或粗糙的表面会影响耦合和扫查，从而影响精度和可靠性。三、无损探伤三、无损探伤4 磁粉检测4.1 磁粉检测原理 铁磁性材料被磁化后，其内部产生很强的磁感应强度，磁力线密度增大几百倍到几千倍。如果材料中存在不连续性（包括缺陷造成的不连续性和结构、形状、材质等原因造成的不连续性），磁力线便会发生畸变，部分磁力线有可能逸出材料表面，从空间穿过，形成漏磁场。漏磁场的局部磁极能够吸引铁磁物质。 图5-5所示，为试件中裂纹造成的不连续性，使磁力线畸变。由于裂纹中空气介质的磁导率远远低于试件的磁导率，使磁力线受阻，一部分磁力线挤到缺陷的底部，一部分穿过
21、裂纹，一部分排挤出工件的表面后再进入工件。如果这时在工件上撒上磁粉，漏磁场就会使磁粉，形成与缺陷形状相似的磁粉堆积，我们称其为磁痕，从而显示缺陷。三、无损探伤三、无损探伤三、无损探伤三、无损探伤4.2 磁粉检测的优缺点磁粉检测的优缺点a适宜铁磁材料探伤，不能用于非铁磁材料检验；b可以检出表面和近表面缺陷，不能用于检查内部缺陷；c检测灵敏度很高，可以发现极细小的裂纹以及其他缺陷；d检测成本很低，速度快；e工件的形状和尺寸对探伤有影响，有时因其难以磁化而无法探伤。三、无损探伤三、无损探伤5 渗透检测原理渗透检测原理5.1 渗透检测的基本原理是：零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透液后，在毛细
22、管作用下，经过一定时间，渗透液能够，渗进表面开口的缺陷中；经去除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，同样，在毛细管作用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中；在一定的光源下（紫外线光或白光），缺陷处的渗透液痕迹被显示，（黄绿色或鲜艳红色），从而探测出缺陷的形貌及分布状态。 渗透检测操作的基本步骤有四个：渗透、清洗、显像和观察。三、无损探伤三、无损探伤5.2 渗透检测的分类根据渗透液所含燃料分类可分：荧光法和着色法。5.2.1荧光渗透检测时，缺陷显示为深紫蓝色背景上的明亮的黄绿色。5.2.2着色渗透检测时，缺陷显示为白色背景上的红色显示。裂纹显示为连续的直线形或锯齿
23、形显示。四、焊接质量控制1.焊接质量管理体系的概念 企业为实现质量管理，制定质量方针和质量目标，分解产品质量形成过程，设置必要的组织机构，明确责任制度，配备必要的设备和人员，并采取适当的控制方法促使影响产品质量的五大因素都得到控制，以减少、消除、特别是预防质量缺陷的产生，所有这些形成的一个有机整体就是质量管理体系。 质量体系的审核是质量审核的一种形式，是实现质量管理方针所规定目标的一种管理手段。四、焊接质量控制承压设备制造过程质量控制点2.质量控制点的设置2.1设置控制点的原则a 对产品的适用性有严重影响的关键质量特性和部位b对工艺上要求严格，对下道工序的工作有严重影响的关键质量特性和部位c对质量不稳定，出现不合格品较多的工序或项目d 对用户反馈的重要不良项目e对紧缺物资或可能对生产安排有严重影响的关键项目焊接生产是焊接结构质量控制的最重要内容和环节。四、焊接质量控制3 主要控制系统和控制环节3.1 材料质量控制系统3.2 工艺质量控制系统3.3 焊接质量控制系统3.4 无损检测质量控制系统3.5 产品质量检验控制系统
