机电工程管理与实务 5

一级建造师---机电工程管理与实务精讲通关主讲人：张凤众4．常用的焊缝无损检测方法焊缝的无损检测方法，一般包括射线探伤（X、γ）、超声波探伤、磁粉、渗透和涡流探伤等，其中射线探伤和超声探伤适合于焊缝内部缺陷的检测，磁粉、渗透和涡流适用于焊缝表面质量的检验。无损检测方法应根据焊缝材质与结构特性来选择。（1）射线探伤（X、γ）方法（RT）：是利用X、γ射线源发出的贯穿辐射线穿透焊缝后使胶片感光，焊缝中的缺陷影像便显示在经过处理后的射线照相底片上，是目前应用较广泛的无损检验方法，能发现焊缝内部气孔、夹渣、裂纹及未焊透等缺陷。射线探伤基本不受焊缝厚度限制，但无法测量缺陷深度，检验成本较高、时间长，射线对探伤操作人员有损伤。（2）超声波探伤（UT）：是利用压电换能器通过瞬间电激发产生脉冲振动，借助于声耦合介质传入金属中形成超声波，并在传播时遇到缺陷反射并返回到换能器，再把声脉冲转换成电脉冲，测量该信号的幅度及传播时间就可评定工件中缺陷的位置及严重程度。超声波比射线探伤灵敏度高、灵活方便、周期短、成本低、效率高、对人体无害，但显示缺陷不直观，对缺陷判断不精确，靠探伤人员经验和技术熟练程度影响较大。（3）磁性探伤（MT）：是利用铁磁性材料表面与近表面缺陷引起磁率发生变化，磁化时在表面上产生漏磁场，再采用磁粉、磁带或其他磁场测量方法记录与显示缺陷。主要用于检测焊缝表面或近表面缺陷。（4）渗透探伤（PT）：采用含有颜料或荧光粉剂的渗透液喷洒或涂敷在被检焊缝表面上，利用液体的毛细作用，使其渗入表面开口的缺陷中，然后清洗去除表面上多余的渗透液，干燥后施加显像剂，将缺陷中的渗透液吸附到焊缝表面上，观察缺陷的显示痕迹。此法主要用于焊缝表面检测或气刨清根后的根部缺陷检测。（5）涡流探伤（ET）：是利用探头线圈内流动的高频电流可在焊缝表面感应出涡流的效应，有缺陷会改变涡流磁场，引起线圈输出（如电压或相位）变化来反映缺陷。其检验参数控制相对困难，可检验导电材料表面或焊缝与堆焊层表面或近表面缺陷。1H412034了解焊接应力与焊接变形及其控制焊接残余应力和变形，严重影响焊接构件的承载力和构件的加工精度，应从设计、焊接工艺、焊接方法、装配工艺着手降低焊接残余应力和减小焊接残余变形。本条主要知识点是：焊接应力与变形产生机理，焊接残余应力的危害及降低焊接应力的措施，焊接变形的危害性及预防焊接变形的措施。一、焊接应力与变形产生机理焊接热输入引起材料不均匀局部加热，使焊缝区熔化，而熔池毗邻的高温区材料的热膨胀则受到周围材料的限制，产生不均匀的压缩塑性变形。在冷却过程中，已发生压缩塑性变形的这部分材料又受到周围材料的制约，不能自由收缩，在不同程度上又被拉伸而卸载；与此同时，熔池凝固，金属冷却收缩也产生了相应的收缩拉应力和变形。这种随焊接热过程而变化的内应力场和构件变形，称为瞬态应力与变形。在室温条件下，焊后残留于构件中的内应力场和宏观变形称为焊接残余应力与焊接残余变形。二、焊接残余应力的危害及降低焊接应力的措施（一）焊接残余应力的危害影响构件承受静载能力；影响结构脆性断裂；影响结构的疲劳强度；影响结构的刚度和稳定性；易产生应力腐蚀开裂；影响构件精度和尺寸的稳定性。（二）降低焊接应力的措施1．设计措施（1）尽量减少焊缝的数量和尺寸，在减小变形量的同时降低焊接应力。（2）防止焊缝过于集中，从而避免焊接应力峰值叠加。（3）要求较高的容器接管口，宜将插入式改为翻边式。2．工艺措施（1）采用较小的焊接线能量，减小焊缝热塑变的范围，从而降低焊接应力。（2）合理安排装配焊接顺序，使焊缝有自由收缩的余地，降低焊接中的残余应力。（3）层间进行锤击，使焊缝得到延展，从而降低焊接应力。（4）预热拉伸补偿焊缝收缩（机械拉伸或加热拉伸）（5）焊接高强钢时，选用塑性较好的焊条。（6）采用整体预热。（7）降低焊缝中的含氢量及焊后进行消氢处理，减小氢致集中应力。（8）采用热处理的方法：整体高温回火、局部高温回火或温差拉伸法（低温消除应力法，伴随焊缝两侧的加热同时加水冷）。三、焊接变形的危害性及预防焊接变形的措施（一）焊接变形的分类焊接变形可以区分为在焊接热过程中发生的瞬态热变形和室温条件下的残余变形。就残余变形而言，又可分为焊件的面内变形和面外变形。1．面内变形：可分为焊缝纵向收缩变形、横向收缩变形和焊缝回转变形。2．面外变形：可分为角变形、弯曲变形、扭曲变形、失稳波浪变形。（二）焊接变形的危害降低装配质量；影响外观质量，降低承载力；增加矫正工序，提高制造成本。（三）预防焊接变形的措施1．进行合理的焊接结构设计（1）合理安排焊缝位置。焊缝尽量以构件截面的中性轴对称；焊缝不宜过于集中。（2）合理选择焊缝尺寸和形状。在保证结构有足够承载力的前提下，应尽量选择较小的焊缝尺寸，同时选用对称的坡口。（3）尽可能减少焊缝数量，减小焊缝长度。2．采取合理的装配工艺措施（1）预留收缩余量法为了防止焊件焊接以后发生尺寸缩短，可以通过计算，将预计发生缩短的尺寸在焊前预留出来。为了保证预留的准确，应将估算、经验和实测三者相结合起来。（2）反变形法为了抵消焊接变形，在焊前装配时，先将焊件向焊接变形相反的方向进行人为的变形，这种方法称为反变形法。只要预计准确，反变形控制得当，就能取得良好的效果。反变形法常用来控制角变形和防止壳体局部下塌。（3）刚性固定法刚性固定法适用于较小的焊件，在焊接施工中应用较多，对角变形和波浪变形有显著的效果。为了防止薄板焊接时的变形，常在焊缝两侧加型钢、压铁或楔子压紧固定。此法在焊接大型储罐底板时采用较多。装配压力容器及球罐时，往往采用弧形加强板、日字形夹具进行刚性固定。（4）合理选择装配程序对于大型焊接结构，适当地分成几个部件，分别进行装配焊接，然后再拼焊成整体。这样，小部件可以自由地收缩，而不致引起整体结构的变形。如储罐底板焊接，可以先焊短焊缝，再焊长焊缝。3．采取合理的焊接工艺措施（1）合理的焊接方法。尽量用气体保护焊等热源集中的焊接方法。不宜用焊条电弧焊，特别不宜选用气焊。（2）合理的焊接规范。尽量采用小规范，减小焊接线能量。（3）合理的焊接顺序和方向。（4）进行层间锤击（打底层不适于锤击）。焊接案例1：背景资料：某公司以PC方式总承包一大型机电工程，总包单位直接承担全厂机电设备采购及全厂关键设备的安装调试，将其他工程分包给具备相应资质的分包单位承担。施工过程中发生下列事件：事件一：钢结构制作全部露天作业，任务还未完成时雨季来临，工期紧迫，不能停止施工；事件二：储油罐露天组对焊接后，经X射线检测，发现多处焊缝存在气孔、夹渣等超标缺陷，需返工；事件三：设备单机无负荷试运转时，发现一台大型排风机制造质量不合格；事件四：单位工程完工后，由建设单位组织总包单位、设计单位共同进行了质量验收评定并签字。问题：1．事件一中，雨季施工为什么易发生焊接质量问题？焊接前应采取哪些措施？原因：雨季空气湿度大（1分），焊条易受潮（1分）、焊缝积水或锈蚀（1分）。措施：焊条烘干（1分），焊条保温（如保温桶）（1分），焊件局部干燥（1分）、防雨措施（如防雨棚等）（1分），焊缝除锈或清理（1分）。材料人员焊条受潮思想不重视经验不足焊条型号不适未按规程做技术不过关未及时检查湿度影响电流不稳定焊接速度过快风影响电流过小过大清根不干净层间清理不干净工艺制定不合理环境工机具工艺方法焊缝出现气孔和夹渣2．参考样图绘制油罐焊缝出现气孔和夹渣的因果分析图焊接案例2：背景资料：某机电安装公司承担了某钢厂新厂区油罐组焊，燃气、氧气管道安装施工，设计要求焊缝进行射线无损探伤检查，强度试验采用气压试验方法。该公司在编制施工方案时，对油罐组焊、管道焊接方案采用综合评价法进行了技术经济比较，选定了最优方案。管道焊后经射线探伤发现，焊接合格率偏低。项目部组织人员按质量预控的施工因素进行了分析，经查验，工艺文件已按程序审批，并进行了技术交底。但焊接记录中有部分焊材代用，部分焊机不符合要求，焊缝外观检查有漏检。根据分析结果，找出了失控原因，经整改后焊接合格率得到了提高。项目部根据现场危险源辨识，编制了高处作业、机械操作、起重吊装、临时用电安全技术措施。问题：1．指出焊接方案的技术效率应从哪些方面进行比较。焊接技术效率比较的主要内容有：能否适应母材，焊接速度，熔敷效率，适应的焊接位置。熔敷效率：熔敷金属量与熔化的填充金属（通常指焊芯、焊丝、金属粉末）量的百分比。2．针对个别焊工的焊接合格率偏低状况，指出施工生产要素中哪些因素失控。引起焊接合格率偏低的因素有人员（焊工、质检人员）、机具（焊机）、材料（焊材）、工程管理环境（外观检查漏检）四个因素。3．项目部查验的技术交底记录包括哪些方面?技术交底内容主要包括：施工方法与工艺；技术要求；质量要求；安全要求。4．指出该公司编制的安全技术措施还有哪些不完善的地方。该公司应补充编制密闭容器内作业、射线探伤、气压试验，消防防火等安全技术措施。