第8章焊接质量

第8章焊接质量主要内容：8.1焊接质量的重要性；8.2焊缝的外观检查；8.3焊缝的超声波检测；8.4焊缝的射线检测8.1焊接质量的重要性影响钢结构安全的三因素是:设计，材料和连接。连接方式主要是焊接和栓接。震惊全国的重庆綦（qi）江彩虹桥事故，就是由焊接和栓接问题共同引发的。通常，一个钢结构的连接，大约95%以上的工作量是焊接。所以，也可以认为：影响钢结构安全的三因素是:设计，材料和焊接。相对而言，正规设计和材料按规定复验，问题较少一些。另外，所谓“钢结构设计问题”，主要还是焊缝设计问题，设计深度不够，缺少节点的焊接接头详图，而把详图设计推给了施工单位。这样，施工单位为了省工节料，就存在着把要求全焊透的T型接头，不开坡口，改为角焊缝的可能性。这样，可以认为：影响钢结构安全的主要因素是焊接接头质量。因此，钢结构焊接质量检验，应是整个钢结构工程验收的“重中之重”。建筑钢结构的焊缝，根据建筑钢结构的重要性、实际承受载荷的特性、焊缝的形式、工作环境和应力状态分类：一级二级三级它们对质量要求、检验比例和检验标准都不一样，本章中就这三个质量等级标准进行讲述。焊缝质量等级的规定：1、在需要进行疲劳计算的构件中，凡对接焊缝均应焊透，其质量等级为：1）作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T型对接与角接组合焊缝，受拉时为一级，受压时应为二级；2）作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级。2、不需要计算疲劳的构件中，凡要求与母材等强的对接焊缝应予焊透，其质量接等级当受拉时应不低于二级，受压时宜为二级。3、重级工作制和起重量Q≥50t的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘之间以及吊车桁架上弦杆与节点之间的T形接头焊缝均要求焊透，焊缝形式一般为对接与角接组合焊缝，其质量等级不应低于二级。4、不要求焊透的T形接头采用的角焊缝或部分焊透的对接焊缝，以及搭接连接采用的角焊缝，其质量等级为：1）对直接承受动力荷载且需要验算疲劳的结构和吊车起重量等于或大于50t的中级工作制吊车梁，焊缝的外观质量标准应符合二级；2）对其它结构，焊缝的外观质量标准可为三级。三级最低，只要求外观检查和尺寸检查。二级要求部分作超声波探伤检查。一级最高，要求全部做探伤检查。制作质量一、二级的焊缝，工艺上必须保证全焊透。具体要根据焊接方法、焊接设备性能、板材厚度、操作水平等因素确定。对于手工电弧焊大于δ＞6mm时焊缝质量二级以上，就需开坡口了；埋弧焊对接缝就要看是否留间隙、是否有焊剂垫或衬垫（铜垫、垫板）等，根据具体条件确定施焊工艺。总之一二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤；且一级焊缝不许有咬边、未焊满、根部收缩等缺陷。8.2焊缝的外观检查检查工具焊缝检验尺、钢直尺检查方法1）焊工施焊完毕后，应将熔渣和两侧飞溅清理干净，进行自检，并按规定打上焊工代号钢印，然后交检验员检验，经检验合格后，方可转入后道工序；2）应对焊缝表面缺陷，如裂纹、表面气孔、咬边、弧坑和焊瘤等进行宏观检查，必要时（可疑处）用五倍以上放大镜仔细观察。焊缝外形尺寸（焊缝宽度、宽度差、焊缝高度、高度差）应用焊接检验卡尺进行检查；3）测量咬边深度，用钢直尺测咬边长度；4）检查焊缝的错边量。如钢板焊后产生角变形，可用钢直尺量得空隙尺寸，用三角函数计算出角变形度数（可预先计算好，列出空隙尺寸与度数的对应值）；5）用钢直尺从基准线量至焊缝隙中心，经测量焊缝的不直度和中心偏移量。表面的质量要求：1）焊缝外观形状、尺寸、平直度应符合技术标准和设计图纸的规定；2）焊缝表面和热影响区不得有裂纹，未熔合、夹渣、气孔、烧穿和焊瘤。自动焊表面不得有未焊透、咬边和凹坑、焊缝上的熔渣和两侧的飞溅必须清楚干净；3）焊缝与母材应圆滑过渡；4）T形角焊缝的焊脚尺寸应符合技术标准和设计图样的要求，外形应平滑过渡；5）焊缝的咬边深度不得大于0.5mm，咬边的连续长度不得大于100mm，焊缝两侧咬边的总长度，不得超过该焊缝长度的15%。6）焊缝不得有低于母材的凹瘤，低于母材的凹瘤深度不得大于0.5mm，凹瘤的连续长度不得大于10mm，凹瘤的总长度不得大于该焊缝总长度的10%。焊缝尺寸及其偏差的规定1）平焊缝余高应≤3mm，余高差≤2mm；2）对接焊缝的宽度，其下限以填满焊缝坡口而不产生边缘未熔合为原则，其上限为坡口宽度加4mm，宽度差≤3mm；3）焊缝的不直度不得大于3mm，且不应有明显突变，在1m长度上只允许一个S型弯曲，且弯曲度不得大于3mm；4）焊缝错边量应＜10%S（S为板厚）；5）角焊缝两焊脚高度差≤2mm，焊缝中心凹凸度≤1.5mm；6）角焊缝的焊脚高度差应≥施焊件的厚度，当S＞8mm时，角焊缝焊脚高度应不小于8mm；7）焊缝外观质量合格，流入下一道工序；不合格，由检验员填写《报验单》让操作人员在相应的位置上返修；A：焊瘤返修：在焊瘤处用砂轮机打磨；B：夹渣返修、气孔返修、裂纹返修：清楚缺陷，检修缺陷的清除，坡口的准备，用手工补焊，采用与母材原评定中焊条按工艺评定的有关规定进行补焊；C：咬边、弧坑返修：用直径2.5mm电焊条手工补焊咬边处。其他具体要求：P149~150参见表166《焊缝外观质量允许偏差》表167《焊缝焊脚尺寸允许偏差》表168《焊缝余高和错边允许偏差》8.3焊缝的超声波检测项目一级焊缝（主要是对接焊缝）二级焊缝（主要是T接焊缝）探伤比例100%UT至少20%UT标准GB11345-89《钢焊缝超声波探伤方法及质量分级法》GB11345-89检验等级及评定等级B级检验II级和II级以上B级检验III级和III级以上设计要求为一、二级焊缝与焊缝质量等级及检验等级对照表检验等级根据标准要求：钢结构焊缝采用B级检验，也可根据委托要求和设计说明进行调整。项目焊接球节点网架螺栓球节点网架箱形结构隔板的电渣焊是否做UT是是是标准《焊接球节点钢网架焊缝超声波探伤及其质量分级法》《螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤及其质量分级法》检验范围检测焊缝宽度的包罗线，确认每个角落都焊透，确认焊缝中无裂纹及超标的夹渣、气孔检验区域检验区域的宽度应是焊缝本身再加上焊缝两侧，各相当于母材厚度的30%的一段区域，这个区域最小是10mm，最大是20mm。探伤面的处理及探头移动区域探伤面应清除飞溅、铁屑、油垢、氧化皮及其他杂物，探伤面应平整光滑，便于探头自由扫查，其表面粗糙度不应超过6.3μmm，必要时进行打磨；探头移动区域直射法0.75P一次反射法1.25P其中P=2δK，δ—板厚；P跨距；K—探头、斜探头的折射角仪器校准扫查速度和扫查方式及缺陷长度的评定和标记：1）扫查速度应不大于150mm/s，相邻两次探头移动间距保持至少有探头宽度15%的重叠；2）扫查方式一般为锯齿型，为确定其缺陷位置、方向和形状，观察缺陷的动态波形，或区分缺陷讯号与伪讯号，也可采用前后、左右、转角、环绕等四种探头的基本扫查方式3）缺陷长度的测定一般用6dB法，即最大反射波幅，6db范围的探头移动距离视为缺陷的只是长度l；4）以缺陷指示长度的起点确定缺陷长度的位置，以最大反射波高的位置确定与焊缝线相垂直及深度方向的位置。缺陷的评定分级1）最大反射波幅位于II区的缺陷，其指示长度小于10mm按5mm计；2）相邻两缺陷各向间距小于8mm时，两缺陷的指示长度之和作为单个缺陷的指示长度；3）最大反射波幅位于II区的缺陷，根据其指示长度按下表进行评定：评定等级检验等级B板厚：4~300mmIt/3以下，最小10mm最大30mmII2t/3以下，最小12mm最大50mmIII3t/4以下，最小16mm最大75mmIV超过III级4）多个II区的合格缺陷累计长度L，即缺陷累计长度等级评定按下表执行：评定等级B级IL不大于被检焊缝长度的10%IIL不大于被检焊缝长度的20%IIIL不大于被检焊缝长度的30%IV超过III级者5）最大反射波幅不超过评定线的评为I级；6）最大反射波幅在评定线以上，且检验人员判定为裂纹及裂纹相似的缺陷，不考虑其波幅和尺寸如何，均评为IV级；7）I区的缺陷，除裂纹以外的缺陷都视为I级；8）III区的缺陷不考虑其指示长度如何，都是为IV级I区：评定线与定量线之间的区域II区：定量线与判废线之间的区域III区：判废线以上的区域UT完毕要提交超声波探伤报告包括：①工程情况：工程名称、委托单位、编号；②工件情况：工件名称、材料牌号、编号、数量；③检测条件：探伤仪型号、探头类型、探头标称频率、晶片尺寸、耦合剂、对比试样等；④检测结果：缺陷位置、缺陷分布示意图、缺陷等级及其他；⑤检测人员、审核人员、报告签发人姓名及资格等级、检测日期、检测单位等；⑥焊缝探伤的示意图。8.4焊缝的射线检测射线检验在建筑钢结构中应用不多，但在桥梁钢结构中应用很多。执行的标准《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》（GB3323）检验等级为A、B级；评定等级：一级焊缝达到II级和II级以上，二级焊缝达到III级或III级以上。射线照相技术分两种等级：A级普通法；B级优化法；B级法用于A级灵敏度不够的时候，若存在比B级更优的技术，签约双方可通过规定适宜的全部检测参数采用比B级更优的技术。射线照相技术的选定，应由签约各方商定。射线检验的一般要求1）电离辐射的防护2）表面处理和检验时机3）射线底片上的焊缝定位4）射线底片上的焊缝定位5）工件标识6）胶片搭接7）像质计（IQI）类型和位置8）像质评定9）最低像质值10）人员资格推荐的射线照相检验技术---透照布置1）射线源在工件一侧，胶片在工件另一侧图1平板单壁透照布置（纵缝）S—射源；F---胶片2）射线源在工件外侧，胶片在工件内侧。图2曲面工件单壁透照布置（环缝）图3曲面工件单壁透照布置（管座填角焊缝，插入式）图4曲面工件单壁透照布置（管座填角焊缝，骑座式）3）射线源位于工件内侧中心，胶片在外侧；图5曲面工件单壁透照布置（环缝，周向曝光法）图6曲面工件单壁透照布置（插入式管座焊缝，周向曝光法）图7曲面工件单壁透照布置（骑座式管座焊缝，周向曝光法）4）射线源位于工件内侧偏心处，胶片在外侧图8曲面工件单壁透照布置（环缝，偏心内透法）图9曲面工件单壁透照布置（插入式管座焊缝，偏心内透法）图10曲面工件单壁透照布置（骑座式管座焊缝，偏心内透法）5）椭圆成像透照法图11曲面工件双壁双影透照布置（椭圆法）射线源和胶片均在工件外侧6）垂直透照法图12曲面工件双壁双影透照布置（垂直投影法）射线源和胶片均在工件外侧7）射线源位于工件外侧，胶片在另一侧图13曲面工件双壁单影透照布置（IQI靠近胶片）图14双壁单影透照布置（射线源紧贴工件表面）图15纵焊缝双壁单影透照布置图16双壁单影透照布置（三通填角焊缝）图17T型接头角焊缝透照布置透照布置一图18T型接头角焊缝透照布置透照布置二8）不等厚材料透照法图19不等厚对接接头的多胶片法射线检验报告每次透照或成批透照，应作出检验报告，提供所用射线照相技术的有关数据以及有助于评定结果的具体条件；检验报告应至少包括：检验单位；产品名称；材料；热处理；焊接接头形式；材料厚度；焊接工艺；检验规范（包括验收要求）；透照技术、等级和所要求的IQI灵敏度；透照布置；所用标记系统；布片图；射源类型、焦点尺寸、设备型号；胶片、增感屏和滤板；管电压、管电流或源活度；曝光时间和射源至胶片距离；冲洗方法、即手工/自动；IQI类型和位置；检验结果：包括底片黑度和IQI数值；经特殊商定的与本标准的偏差；操作者的姓名、资格和责任者资格；透照日期和报告日期。8.5焊缝的磁粉检测MT用途：在建筑钢结构里有两处常用MT：一是厚工件反面清根并打磨后，用MT判断清根的结果；另一个是重要焊缝用MT检测有无表面裂纹。标准：JB/T6061-92《焊缝磁粉检验方法和缺陷磁痕的分级》磁粉检测适用范围适用于检测铁磁性材料表面和近表面的缺陷（因此对于奥氏体不锈钢和有色金属等非铁磁性材料不能用磁粉检测的方法进行探伤，而马氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢具有磁性，可以进行磁粉检测。）磁粉检测可以发现表面和近表