焊接质量检测

第七章焊接质量检测•第7章焊接质量检测•7.1外观检测、致密性检测及水压试验•7.1.1外观检测•一、焊缝外形尺寸要求•焊缝外形应均匀，焊道与焊道、焊道与基本金属之间应平滑过渡。•I形坡口对接焊缝，焊缝宽度c＝b＋2a。•非I形坡口对接焊缝其焊缝宽度c=g＋2a。图7-1I形坡口图7-2非I形坡口•焊缝最大宽度cmax和最小宽度cmin的差值，在任意50mm焊缝长度范围内不得大于4mm，整个焊缝长度范围内不得大于5mm。•在任意300mm连续焊缝长度内，焊缝边缘沿焊缝轴向的直线度f如图7-4所示。•焊缝表面凹凸，在焊缝任意25mm长度范围内焊缝余高hmax－hmin的差值不得大于2mm见图7-5。图7-4焊缝边缘直线度图7-5焊缝余高差•二、焊缝尺寸的测量•焊缝尺寸的测量是按图样标注尺寸或技术标准规定的尺寸对实物进行测量检查。•1．对接焊缝尺寸的测量•检查对接焊缝尺寸的方法是用焊接检测尺测余高h和宽度c。图7-6用焊接检测尺测量焊缝余高和宽度•当组装工件存在错边时，测量焊缝的余高应以表面较高一侧为基准进行计算。•当组装工件厚度不同时，测量焊缝余高也应以表面较高一侧母材为基准计算，或保证两母材之间焊缝呈圆滑过渡。图7-7对接错边时计算余高图7-8工件厚度不同的对接焊缝（a）计算余高h（b）焊缝圆滑过渡•2.角焊缝尺寸的测量•（1）角焊缝尺寸的测量方法•1）测量焊脚尺寸K1、K2•2）测量角焊缝厚度a•3）测量管接头的角焊缝尺寸图7-9角焊缝尺寸（a）凹形角焊缝（b）凸形角焊缝•7.1.2致密性试验•贮存液体或气体的焊接容器都有致密性要求。•常用致密性试验来发现贯穿性裂纹、气孔、夹渣、未焊透等缺陷。•7.1.3水压试验•一、试验装置及过程图7－14水压试验示意图1—水槽2—试压泵3—压力表4—安全阀5—直通阀；6—容器7—压力表8—排气阀9—排水阀•二、试验介质及要求•供试验用的液体一般为洁净的水，需要时也可采用不会导致发生危险的其它液体。•三、试验压力•试验压力是进行水压试验时规定容器应达到的压力，其值反映在容器顶部的压力表上。•水压试验时试验压力为tTpp25.1•7.2射线检测•7.2.1射线的产生、性质及其衰减•射线检测是利用X射线或γ射线具有的可穿透物质和在物质中有衰减的特性来发现缺陷的一种无损检测方法。•一、X射线的产生及其性质•X射线是由X射线管产生。图7-15X射线的产生示意图1—高压变压器2—灯丝变压器3—X射线4—阳极5—X射管6—电子7—阴极•二、射线的衰减•当射线穿透物质时，由于物质对射线有吸收和散射作用，从而引起射线能量的衰减。•7.2.2射线照相法•一、射线照相法的原理•射线照相法是根据被检工件与其内部缺陷对射线能量衰减程度不同，而引起射线透过工件后的强度不同，使缺陷在射线底片上显示出来。•二、焊缝透照方法•1．纵缝单壁透照法•射线源位于工件前侧，胶片位于另一侧。•2．单壁外透法•射线源位于被检工件外侧，胶片位于内侧。•3．射线源中心法•射线源位于工件内侧中心处，胶片位于外侧。•4．射线源偏心法•射线源位于被检工件内侧偏心处，胶片位于外侧。•5．椭圆透照法•射线源和胶片位于被检工件外侧，焊缝投影呈椭圆显示。•6．垂直透照法•射线源和胶片位于被检工件外侧，射线垂直入射。•7．双壁单影法•射线源位于被检工件外侧，胶片位于另一侧。•8．不等厚透照法•材料厚度差异较大，采用多张胶片透照。•三、射线检测的基本操作•1．工件检查及清理•检查工件上有无妨碍射线穿透或妨碍贴片的物体，如果有，应尽可能去除。检查工件表面质量，经外观检测合格才能进行射线检测。•2．划线•按照规定的检查部位、比例、一次透照长度，在工件上划线。•3．像质计和标记摆放•按照标准摆放像质计和各种铅标记。•4．贴片•采用可靠的方法如磁铁、绳带等将胶片固定在被检位置上，胶片应与工件表面紧密贴合。•5．对焦•将射线源安放在适当位置，使射线束中心对准被检区中心，并使焦距符合要求。•6．散射线防护•按照有关规定进行散射线的防护。•7．曝光•在以上各步骤完成后，并确定现场人员放射防护安全符合要求，方可按照所选择的曝光参数操作仪器进行曝光。•7.2.3底片质量评定•一、焊接缺陷在底片上的影像•1．裂纹•底片上裂纹的典型影像是轮廓分明的黑线。•2．未焊透•未焊透的典型影像是细直黑线，两侧轮廓都很整齐。•3．夹渣•非金属夹渣在底片上的影像是黑点，黑条或黑块，形状不规则，黑度变化无规律，轮廓不圆滑。•4．气孔•气孔在底片上的影像是黑色圆点，气孔的轮廓比较圆滑，其黑度中心较大，至边缘减小。•5．未熔合•根部未熔合的典型影像是一条细直黑线，线的一侧轮廓整齐且黑度较大，另一侧可能规则也可能不规则。•二、焊缝质量的分级规定•1．级别划分•焊缝质量分为Ⅰ﹑Ⅱ﹑Ⅲ﹑Ⅳ四个等级。•2．缺陷性质•分为五种：裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气孔。•3．缺陷性质的评级规定•Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级焊接接头。•7.3超声波检测•7.3.1超声波检测设备•一、超声波探头的种类•1．直探头（纵波探头）•声束垂直于被探工件表面入射的探头称为直探头。它可发射和接收纵波，故又称为纵波探头。图7-29直探头结构•2．斜探头（横波探头）•利用透声斜楔块使声束倾斜于工件表面射入工件的探头称为斜探头。图7-30斜探头结构•3．A型脉冲反射式超声波检测仪的工作原理•4.耦合剂•在探头与工件表面之间施加的一层透声介质称为耦合剂。图7-31A型脉冲反射式超声波检测仪原理•7.3.2超声波检测方法•一、直探头检测法•直探头检测法是采用直探头将声束垂直入射工件检测面进行检测。由于该法是利用纵波进行检测，故又称纵波法。•二、斜探头检测法•斜探头检测法是采用斜探头将声束倾斜入射工件检测面进行检测。由于它是利用横波进行检测，故又称横波法。•三、扫查方法•1．锯齿形扫查•探头以锯齿形轨迹作往复移动扫查，同时探头还应在垂直于焊缝中心线位置上作±10°～15°的左右转动，以便使声束尽可能垂直于缺陷。•2．平行扫查•探头在焊缝边缘或焊缝上（C级检测，焊缝余高已磨平）作平行于焊缝的移动扫查。•3．斜平行扫查•探头与焊缝方向成一定夹角（10°～45°）的平行扫查，该法有助于发现焊缝及热影响区的横向裂纹和与焊缝方向成倾角度的缺陷。•4．基本扫查方法•当用锯齿形扫查、平行扫查或斜平行扫查发现缺陷时，为进一步确定缺陷的位置、方向、形状、观察缺陷动态波形或区分缺陷信号的真伪，可采用四种基本扫查方式。•7.3.3焊缝质量评定•一、缺陷性质的判别•1．气孔•单个气孔回波高度低，波形为单峰，较稳定。•密集气孔会出现一簇反射波，其波高随气孔大小而不同。•2．裂纹•缺陷回波高度大，波幅宽，常出现多峰。•3．夹渣•点状夹渣的回波信号类似于点状气孔。条形缺陷回波信号呈锯齿状。•4．未焊透•未焊透一般位于焊缝中心线上，有一定得长度。•5．未熔合•当声波垂直入射该缺陷表面时，回波高度大。•6．咬边•一般情况下咬边反射波的位置出现在直射波和一次波的前边。•二、焊缝质量的评定•（1）最大反射波幅位于Ⅱ区的缺陷•（2）最大反射波幅不超过评定线的缺陷，均评为Ⅰ级。•（3）最大反射波幅超过评定线的缺陷,检测者判定为裂纹等危害性缺陷时，无论其波幅和尺寸如何，均评为Ⅳ级。•（4）反射波幅位于Ⅰ区的非裂纹性缺陷，均评为Ⅰ级。•（5）反射波幅超过判废线进入Ⅲ区的缺陷，无论其指示长度如何，均评定为Ⅳ级。•7.4磁粉检测•7.4.1磁粉检测原理及其特点•一、磁粉检测原理•铁磁性材料制成的工件被磁化，工件就有磁力线通过。没有缺陷，磁力线在其内部是均匀连续分布的。存在缺陷时，必将引起磁力线的分布发生变化。•通过磁痕就可将漏磁场检测出来，并能确定缺陷的位置（有时包括缺陷的大小、形状和性质等）。磁痕的大小是实际缺陷的几倍或几十倍，从而容易被肉眼察觉。•磁粉检测的优点：•（1）能直观显示缺陷的形状、位置、大小，并可大致确定其性质；•（2）具有高的灵敏度，可检出缺陷最小宽度可为1µm；•（3）几乎不受试件大小和形状限制；•（4）检测速度快，工艺简单，费用低廉。•磁粉检测的局限性：•（1）只能用于铁磁性材料；•（2）只能发现表面和近表面缺陷，可探测的深度一般在1～2mm；•（3）不能确定缺陷的埋深和自身高度；•（4）宽而浅的缺陷难以检出；•（5）检测后常需退磁和清洗；•（6）试件表面不得有油脂或其他能粘附磁粉的物质。•7.4.2磁化方法•一、直接通电磁化法•直接通电磁化法是将工件直接通以电流，使工件周围和内部产生周向磁场，适合于检测长条形如棒材或管材等工件。•直接通电磁化法也是一种周向磁化法，常用来检测与工件（轴线平行的缺陷。图7-39直接通电磁化法1－工件2－电流3－磁力线4－电极•二、交流线圈法•用交流线圈法对工件进行磁化后，所产生的磁力线与工件的轴线平行，常用来检测与工件或焊缝轴线垂直的缺陷。图7-40交流线圈磁化法•三、复合磁化法•复合磁化法是纵向和周向磁化同时作用在工件上，使工件得到由两个互相垂直的磁力线作用而产生的合成磁场，以检查各种不同角度的缺陷。图7-41复合磁化法•四、中心导体法•是用非铁磁性的导电材料（如铜棒）作芯棒，穿过环形工件，电流从芯棒上通过，在其周围产生周向磁场，用来检测工件的纵向缺陷。•五、触头法和磁轭法•触头法是一种局部磁化法，常用于检测压力容器等焊缝的纵向缺陷。图7-44触头法•六、旋转磁化法•旋转磁场磁化法是采用相位不同的交流电对工件进行周向和纵向磁化图7-46旋转磁化法a）交叉磁轭的结构b）旋转磁场的方向变化•7.4.3磁粉检测介质•一、磁粉•（一）磁粉的种类•1.非荧光磁粉•非荧光磁粉是在白光下能观察到磁痕的磁粉。•2.荧光磁粉•荧光磁粉是以磁性氧化铁粉、工业纯铁粉、或羰基铁粉等为核心，外面包覆一层荧光染料所制成，可明显提高磁痕的可见度和对比度。•二、磁悬液•将磁粉混合在液体介质中形成磁粉的悬浮液称为磁悬液。•7.4.4磁粉检测过程•一、预处理及工作安排•1.预处理•（1）清除•（2）打磨•（3）分解•（4）封堵•（5）涂敷•2.工序安排•（1）磁粉检测的工序应安排在容易产生缺陷的各道工序之后进行。•（2）对于有产生延迟裂纹倾向的材料，磁粉检测应安排在焊接后24h进行。•（3）磁粉检测工序应安排在涂漆、发蓝、磷化和电镀等表面处理之前进行。•二、工件磁化•选择适当的磁化方法及磁化规范，利用磁粉检测设备使工件带有磁性，产生漏磁场进行磁粉检测。•三、施加磁粉•（一）连续法和剩磁法•1.连续法•在外加磁场磁化的同时，将磁粉或磁悬液施加到工件上进行磁粉检测的方法。•2.剩磁法•剩磁法是停止磁化后，将磁悬液施加到工件上进行磁粉检测的方法。•四、检测•对磁痕进行观察和分析，非荧光磁粉在明亮的光线下观察，荧光磁粉在柴外线灯照射下观察。•1.缺陷的磁痕•裂纹、发纹、条状夹杂物、气孔和点状夹杂物•2.非缺陷的磁痕•五、退磁•常用的退磁方法有交流退磁法和直流退磁法。•六、磁痕观察•磁痕的观察和评定一般应在磁痕形成后立即进行。•七、后处理•7.4.5焊缝质量评定等级线性缺陷痕迹圆形缺陷痕迹（评定框尺寸为35mm×100mm）Ⅰ不允许d≤1.5，且在评定框内不大于1个Ⅱ不允许d≤3.0，且在评定框内不大于2个Ⅲ≤3d≤4.5，且在评定框内不大于4个Ⅳ大于Ⅲ级l表7-7焊接接头的磁粉检测质量分级•7.5渗透检测•7.5.1渗透检测原理•一、渗透检测原理•由于毛细现象的作用，渗透液渗入到各类开口于表面的细小缺陷中，清除附着于试件表面上多余的渗透液，经干燥后再施加显像剂，缺陷中的渗透液重新被吸附到零件表面上，形成放大了的缺陷显示，在黑光下或白光下观察，缺陷处可分别相应地发出黄绿色的荧光或呈现红色显示，作出缺陷的评定。•二、渗透液•渗透液是一种含有着色染料或荧光染料且具有很强的渗透能力的溶液•能渗入表面开口的缺陷并被显像剂吸附出来，从而显示缺陷的痕迹。•三、去除剂•渗透检测中，用来除去被检工件表面多余渗透液的溶剂称为去除剂。•四、乳化剂•乳化剂用于乳化不溶于水的渗透液，