焊缝的外观质量检验

工作任务一焊缝的外观质量检验一、焊接检测的职能与依据焊接检测必须按照焊接结构的设计说明书进行，或者按照合同的约定进行，通过焊接检验才能保证生产正常进行，确定焊接产品的合格性。（一）焊接检验的职能1、焊接检测的步骤1）明确质量要求依据焊接技术标准和生产工艺的考核指标，确定检测项目和各个项目的质量标准，确定检测员的职责，使检测员熟悉检测项目。2）进行项目检测选用一定方法和手段测试被检测的对象或产品，得到质量特性值和结果。3）评定检测结果将检测得到的结果同质量要求比较，确定检测对象或产品的级别，判断其合格与否。4）报告检测结果产品不论合格与否，都要用书面或标记形式作出结论。（二）焊接质量检测具体可归纳为三个职能：1、质量保证职能万吨远洋轮电气质量保证的职能通过对焊接原材料、工序、半成品和成品的检测，做到不合格原材料不投入生产，不合格半成品不留转到下一道工序，不合格的成品不出厂。2、缺陷防御的职能检测获得的信息和数据是质量控制的依据，通过检测能及早发现质量问题，并找出原因并及时纠正、预防或减少不合格焊缝的生产。3、结果报告的职能把检测的数据和记录作为分析和评价结果，报告有关部门，为改进焊接工艺，改善检测手段，加强检测力量，完善检测的标准化工作是十分必要的。（二）焊接检测的依据1、焊接结构设计说明书根据焊接结构设计说明书，对产品在制造中焊接接头的各项技术要求，如接头的等级要求、力学性能指标、焊接参数等进行必要检测。2、焊接技术标准焊接技术标准规定了焊接产品质量要求和质量评定方法，是从事检测指导性文件。3、工艺文件工艺文件包括焊接工艺规程、焊接检测规程、焊接检测工艺卡等，他们具体规定了检测方法和检测程序。4、订货合同用户对焊接质量的要求在合同中应明确指出，可作为图样和技术文件的补充规定。5、焊接施工图样图样是最为简便的检测文件，尤是工序检测。6、焊接质量管理制度企业的管理制度包含质量的检测，可以直接或者间接作为焊接检测的依据。二、常用结构件类型及焊缝质量等级（见下表1）焊接结构件类型实例焊缝质量等级名称工作参数接头形式检验方法核容器、航空航天器件、化工设备中的重要构件核工业用的储运六氟化铀、三氟化氯、氟化氢等容器工作压力：40Pa~1.6MPa工作温度：-196~200℃对接1、外观检查2、射线检查3、液压试验4、气压试验或密封性试验5、真空密封性试验Ⅰ级二、常用结构件类型及焊缝质量等级（见下表2）焊接结构件类型实例焊缝质量等级名称工作参数接头形式检验方法锅炉、压力容器、球罐、化工机械、采油平台、潜水器、起重机械钢制球形储罐工作压力：≤4MPa对接角接1、外观检查2、射线或超声波检查3、磁粉或渗透检查4、液压试验5、气压试验或密封性试验Ⅱ级二、常用结构件类型及焊缝质量等级（见下表3）焊接结构件类型实例焊缝质量等级名称工作参数接头形式检验方法船体、公路钢桥、液化气钢瓶海洋船壳体工作压力：40Pa~1.6MPa工作温度：-196~200℃对接、角接1、外观检查2、射线或超声波检查3、致密性试验Ⅲ级二、常用结构件类型及焊缝质量等级（见下表4）焊接结构件类型焊缝质量等级名称接头形式检验方法一般不太重要的结构钢制门、窗对接角接搭接外观检查Ⅳ级三、焊接检测方法的分类及应用焊接检测方法很多，一般可按下述方法分类：（一）按焊接检测数量分为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。因此，抽查检测焊缝的质量，不能完全反映所有焊缝的质量，只能相对比较和评价焊接质量。抽查检测的数量，一般用百分比表示，依据同类焊缝或者同类产品的缺陷率确定。船舶上焊缝大概20%抽检。2、全检对所有的焊缝或者产品进行100%的检查。例如锅炉、压力容器焊缝就是100%检查。（二）按焊接检测方法分类1、破坏性检测包括拉伸试验、硬度试验、弯曲试验、疲劳试验、冲击试验等。2、化学分析试验包括化学成分分析、腐蚀试验等。3、金相检验包括宏观检验、微观检验等。2、非破坏性检测1）外观检查包括焊缝尺寸检测、几何形状检测、外表伤痕检测等、2）耐压试验包括水压试验及气压试验等。3）密封性试验（1）气密性试验（2）载水试验（3）沉水试验（4）煤油渗漏3、无损检测（射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测）三、焊缝的常规检测焊缝的常规检测是焊接结构完全检测的第一步，它除了对焊缝外观检测以外，也为以后的其他方法的检测提供了初步的判断的依据。（一）焊缝的外观检测焊缝的外观检测可用肉眼及放大镜，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、目视检测的方法目视检测工作容易、直观、方便、效率高。因此，应对焊接结构的所有可见焊缝进行目视检测。对于结构庞大，焊缝种类或形式较多的焊接结构，逐次检查。（1）直接目视检测也称为近距离目视检测，这种检测用于眼睛能充分接近被检物体，直接观察和分辨缺陷形态的场合。（2）远距离目视检测用于眼睛不能接近被检物体，必须借助望远镜、内孔管道镜等进行观察的场合。2、目视检测的项目（1）焊后清理质量所有焊缝及其边缘，应无焊渣、飞溅及阻碍外观检查附着物。（2）焊接缺陷检验在整条焊缝和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规定。（3）几何形状检查重点检查焊缝与母材连接处及焊缝形状和尺寸急剧变化部位。（4）焊接的伤痕补焊重点检查装配拉筋板拆除的部位，勾钉吊卡焊接的部位、母材引弧部位、母材机械划伤部位等。目视检测若发现裂纹、夹渣、焊瘤等不许存在的缺陷，应清除、补焊或修磨，使焊缝表面质量符合要求。（二）焊缝尺寸的检测焊缝尺寸的检测是按图样标注的尺寸或技术标准规定的尺寸对实物进行测量检查。尺寸测量工作可与目视测量工作同时进行，也可在目视测量之后进行。1、对接接头焊缝尺寸的检测一般情况下，施工图样只标注坡口尺寸，不表明焊后尺寸要求。对接接头尺寸应按有关标准规定或技术要求测量检查。检查对接接头焊缝的尺寸，方法简单，可直接用直尺或焊接检测尺测量出焊缝的余高和焊缝高度。当组装焊件存在错边时，测量焊缝的余高应以表面较高的一侧母材为基准进行计算。当组装焊件厚度不同时，测量焊缝余高也应以较高的一侧母材为基础进行计算，或保证两母材之间焊缝呈圆滑过渡。2、角焊缝尺寸的检测角焊缝尺寸，包括焊缝的计算厚度、焊角尺寸、凸度和凹度等。测量角焊缝的尺寸，主要是测量焊角的尺寸K1、K2和角焊缝厚度。然后通过测量结果计算焊缝的凸度和凹度，如图所示。一般对于角焊缝检测，首先要对最小尺寸部位进行测量，同时对其他部位进行外观检查，如焊缝破口应填满金属，并使其圆滑过渡、外形美观、无缺陷。检查时应注意更换焊条的接头部位，有严重的凸度哈凹度时，应及时修磨或补焊。四、焊缝检测中常见焊接缺陷（一）焊接缺陷及其分类在焊接接头上产生的金属不连续、组织不致密或连接不良的现象，统称为焊接缺陷。一般来说，焊接接头的质量取决于焊接缺陷的性质、大小、数量和危害程度。焊接缺陷一般可分为以下三类：1、尺寸上的缺陷包括焊缝尺寸不符合要求及焊缝形状不佳。2、结构上的缺陷包括气孔、夹渣、未熔合、未焊透、咬边、裂纹等。3、性质上的缺陷包括力学性能与化学性质不符合要求的缺陷等。常见缺陷的基本特征与产生原因如下表。（二）常见焊接缺陷的基本特征1、焊接变形工件焊后一般都会产生变形，如果变形量超过允许值，就会影响使用。焊接变形产生的主要原因是焊件不均匀地局部加热和冷却。因为焊接时，焊件离焊缝愈近，温度愈高，膨胀也愈大。但加热的金属因受到周围温度低的金属阻止，不能自由膨胀；而冷却时又由于周围金属的牵制不能自由地收缩。结果这部分加热的金属存在拉应力，而其它部分的金属则存在与之平衡的压应力。当这些应力超过金属的屈服极限时，将产生焊接变形；当超过金属的抗拉强度时，则会出现裂缝。2、焊缝的外部缺陷1）焊缝余高过高如下图所示,当焊接坡口的角度开得太小或焊接电流过小时，均会出现这种现象。焊件焊缝由于应力集中易发生破坏，因此，为提高压力容器的疲劳寿命，要求将焊缝的余高铲平。2）焊缝过凹如下图所示，因焊缝工作截面的减小而使接头处的强度降低。3）焊缝咬边在工件上沿焊缝边缘所形成的凹陷叫咬边，如图下所示。它不仅减少了接头工作截面，而且在咬边处造成严重的应力集中。4）焊瘤熔化金属流到溶池边缘未溶化的工件上，堆积形成焊瘤，它与工件没有熔合，见下图。焊瘤对静载强度无影响，但会引起应力集中，使动载强度降低5）烧穿如下图所示。烧穿是指部分熔化金属从焊缝反面漏出，甚至烧穿成洞，它使接头强度下降。以上五种缺陷存在于焊缝的外表，肉眼就能发现，并可及时补焊。如果操作熟练，一般是可以避免的。3、焊缝的内部缺陷1）夹渣焊缝中夹有非金属熔渣，即称夹渣。夹渣减少了焊缝工作截面，造成应力集中，会降低焊缝强度和冲击韧性。2）未熔合熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未能完全熔化结合的部位。易造成应力集中。3）气孔焊缝金属在高温时，吸收了过多的气体（如H2）或由于溶池内部冶金反应产生的气体（如CO），在溶池冷却凝固时来不及排出，在焊缝内部或表面形成孔穴，即为气孔。它减少了焊缝有效工作截面，降低接头强度。若有穿透性或连续性气孔存在，会严重影响焊件密封性。4）裂纹焊接过程中或焊接以后，在焊接接头区域内所出现的金属局部破裂叫裂纹。裂纹可能产生在焊缝上，也可能产生在焊缝两侧的热影响区。有时产生在金属表面，有时产生在金属内部。下图为横向裂纹。左图为中心裂纹5）未焊透未焊透是指工件与焊缝金属或焊缝层间局部未熔合的一种缺陷。未焊透减弱了焊缝工作截面，造成严重的应力集中，大大降低接头强度，它往往成为焊缝开裂的根源。上图为根部裂纹焊缝检验尺（三）产生焊接缺陷的原因类别名称材料因素结构因素工艺因素热裂纹结晶裂纹1、焊缝金属中的合金元素含量较高。2、焊缝金属中的P、S、C、Ni含量较高。3、焊缝金属中的Mn/S比例不合适。1、焊缝附近的刚度较大，如大厚度、高拘束度的金属。2、接头形式不合适，如熔深较大的对接接头和各种角接头、丁字接头抗裂性差。3、接头附近的应力集中，如密集、交叉的焊缝。1、焊接线能量过大，使近缝区的过热倾向大，晶粒长大。2、熔深与熔宽比过大。3、焊接顺序不合适，焊缝不能自由收缩。液化裂纹母材中的S、P、B、Si含量较多。1、焊缝附近的刚度较大，如大厚度、高拘束度的构件。2、接头附近的应力集中，如密集、交叉的焊缝。1、焊接线能量过大，使近缝区的过热倾向大，晶界熔化。2、熔池形状不合适，凹度太大。高温失塑裂纹——焊接线能量过大，使温度过高，容易产生裂纹。类别名称材料因素结构因素工艺因素冷裂纹氢致裂纹1、钢中的C或合金元素含量增高，使淬硬倾向增大2、焊接材料中的含氢量较高1、焊缝附近的刚度较大（如材料的厚度大、拘束度高）2、焊缝布置在应力集中区3、坡口形式不合适（如V形坡口的拘束应力较大）1、接口熔合区附近的冷却时间（800~500℃）小于出现铁素体800~500℃临界冷却时间，线能量过小2、未使用低氢焊条3、焊接材料未烘干，焊口及工件表面有水分、油污及铁锈4、焊后未进行保温处理淬火裂纹1、钢中的C或合金元素含量增高，使淬硬倾向增大2、对于多组元合金的马氏体钢，焊缝中出现块状铁素体1、对冷却裂倾向较大的材料，其预热温度未作相应的提高2、焊后未立即进行高温回火3、焊条选择不合适层状撕裂1、焊缝中出现片状夹杂物（如硫化物、硅酸盐和氧化铝等）2、母材基体组织硬脆或产生时效脆化3、钢中的含硫量过多1、接头设计不合理，拘束应力过大（如T形填角焊、角接头和贯通接头）2、拉应力沿板厚方向作用1、线能量过大，使拘束应力增加2、预热温度较低3、由于焊根裂纹的存在导致层装撕裂的产生名称材料因素结构因素工艺因素再热裂纹1、焊接材料的强度过高2、母材中的Cr、Mo、V、B、S、P、Cu、Nb、Ti的含量较高。3、热影响区粗晶区域的组织未得到改善（未减少或消除马氏体组织）1、结构设计不合理造成应力集中（如对接焊缝和填角焊缝重叠）2、坡口形式不合适导致较大的拘束应力1、回火温度不够，持续时间过长2