焊接检验课全部内容

焊接接头的不完整性称为焊接缺欠，主要有焊接裂纹、未焊透、夹渣、气孔和焊缝外观缺欠等。这些缺欠减少焊缝截面积，降低承载能力，产生应力集中，引起裂纹；降低疲劳强度，易引起焊件破裂导致脆断。其中危害最大的是焊接裂纹和气孔。 同问

常见焊接缺陷即产生原因是什么？

①气孔：焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴。气孔可分为条虫状气孔、针孔、柱孔，按分布可分为密集气孔，链孔等。

气孔的生成有工艺因素，也有冶金因素。工艺因素主要是焊接规范、电流种类、电弧长短和操作技巧。冶金因素，是由于在凝固界面上排出的氮、氢、氧、一氧化碳和水蒸汽等所造成的。

②夹渣：焊后残留在焊缝中的溶渣，有点状和条状之分。产生原因是熔池中熔化金属的凝固速度大于熔渣的流动速度，当熔化金属凝固时，熔渣未能及时浮出熔池而形成。它主要存于焊道之间和焊道与母材之间。 ③未熔合：熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间未完全熔化结合的部分；点焊时母材与母材之间未完全熔化结合的部分，称之。

未熔合可分为坡口未熔合、焊道之间未熔合（包括层间未熔合）、焊缝根部未熔合。按其间成分不同，可分为白色未熔合（纯气隙、不含夹渣）、黑色未熔合（含夹渣的）。 产生机理：a. 电流太小或焊速过快（线能量不够）；b. 电流太大，使焊条大半根发红而熔化太快，母材还未到熔化温度便覆盖上去。C. 坡口有油污、锈蚀；d. 焊件散热速度太快，或起焊处温度低；e. 操作不当或磁偏吹，焊条偏弧等。 ④未焊透：焊接时接头根部未完全熔透的现象，也就是焊件的间隙或钝边未被熔化而留下的间隙，或是母材金属之间没有熔化，焊缝熔敷金属没有进入接头的根部造成的缺陷。

产生原因：焊接电流太小，速度过快。坡口角度太小，根部钝边尺寸太大，间隙太小。

焊接时焊条摆动角度不当，电弧太长或偏吹（偏弧）

⑤裂纹（焊接裂纹）：在焊接应力及其它致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面而产生缝隙，称为焊接裂纹。它具有尖锐的缺口和大的长宽比特征。按其方向可分为纵向裂纹、横向裂纹，辐射状（星状）裂纹。按发生的部位可分为根部裂纹、弧坑裂纹，熔合区裂纹、焊趾裂纹及热响裂纹。按产生的温度可分为热裂纹（如结晶裂纹、液化裂纹等）、冷裂纹（如氢致裂纹、层状撕裂等）以及再热裂纹。 产生机理：一是冶金因素，另一是力学因素。冶金因素是由于焊缝产生不同程度的物理与化学状态的不均匀，如低熔共晶组成元素S 、P 、Si 等发生偏析、富集导致的热裂纹。此外，在热影响区金属中，快速加热和冷却使金属中的空位浓度增加，同时由于材料的淬硬倾向，降低材料的抗裂性能，在一定的力学因素下，这些都是生成裂纹的冶金因素。力学因素是由于快热快冷产生了不均匀的组织区域，由于热应变不均匀而导至不同区域产生不同的应力联系，造成焊接接头金属处于复杂的应力——应变状态。内在的热应力、组织应力和外加的拘束应力，以及应力集中相叠加构成了导致接头金属开裂的力学条件。 ⑥形状缺陷

焊缝的形状缺陷是指焊缝表面形状可以反映出来的不良状态。如咬边、焊瘤、烧穿、凹坑（内凹）、未焊满、塌漏等。

产生原因：主要是焊接参数选择不当，操作工艺不正确，焊接技能差造成。 一、焊前检验 (一) 原材料检查

原材料检查包括对母材、焊条(焊丝) 、焊剂、保护气体、电极等进行检查；

检查是否与合格证及国家标准相符合，包装是否破损、过期等。 (二) 技术文件检查

对焊接结构设计及施焊技术文件的检查包括：

——要审查焊件结构是否设计合理、便于施焊、易保证焊接质量；

——检查工艺文件中工艺要求是否齐全、表达清楚；

——新材料、新产品、新工艺施焊前应检查是否进行了焊接工艺试验。 (三) 焊接设备检查

焊接设备质量检查包括： 焊接设备型号、电源极性是否符合工艺要求；焊炬、电缆、气管和焊接辅助工具；安全防护等是否齐全。 (四) 工件装配质量检查

主要检查：

装配质量是否符合图样要求；坡口表面是否清洁、装夹具及点固焊是否合理；装配间隙和错边是否符合要求；是否要考虑焊接收缩量。

(五) 焊工资格检查

检查焊工资格是否在有效期限内，考试项目是否与实际焊接相适应。 (六) 焊接环境检查

对焊接场所可能遭遇的环境因素：温度、湿度、风、雨等不利条件，检查是否采取可靠防护措施。 二、焊接中检验 (一) 焊接工艺

焊接中是否执行了焊接工艺要求，包括焊接方法、焊接材料、焊接规范(电流、电压、线能量) 、焊接顺序、焊接变形及温度控制。

(二) 焊接缺陷

多层焊层间是否存在裂纹、气孔、夹渣等缺陷，缺陷是否已清除。 (三) 焊接设备

焊接设备运行是否正常，包括焊接电源、送丝机构、滚轮架、焊剂托架、冷却装置、行走机构等。 三、焊后检验

——重点检验三项：外观检验、致密性检验、强度检验 (一) 外观检验

1．利用低倍放大镜或肉眼观察焊缝表面是否有咬边、夹渣、气孔、裂纹等表面缺陷。 2．用焊接检验尺测量焊缝余高、焊瘤、凹陷、错口等。

3．检验焊件是否变形。 切记：

大型立式圆柱形储罐焊接外观检验要求，对接焊缝的咬边深度，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10%；咬边深度的检查，必须将焊缝检验尺与焊道一侧母材靠紧。 (二) 致密性试验

1．液体盛装试漏：不承压设备，直接盛装些液体，试验焊缝致密性。

2．气密性试验：用压缩空气通入容器或管道内，外部焊缝涂肥皂水检查是否有鼓泡渗漏。

3．氨气试验：焊缝一侧通入氨气，另一侧焊缝贴上浸过酚酞一酒精、水溶液的试纸，若有渗漏，试纸上呈红色。

4．煤油试漏：在焊缝一侧涂刷白垩粉水，另一侧浸煤油。如有渗漏，煤油会在白垩上留下油渍。

5．氦气试验：通过氦气检漏仪来测定焊缝致密性。

6．真空箱试验：在焊缝上涂肥皂水，用真空箱抽真空，若有渗漏，会有气泡产生。适用于焊缝另一侧被封闭的场所，如储罐罐底焊缝。 (三) 强度试验

1．液压强度试验常用水进行，试验压力为设计压力的1.25一1.5倍。2．气压强度试验用气体为介质进行强度试验，试验压力为设计压力的1.l5一l.20倍 (四) 常用焊缝无损检测方法

——射线探伤方法(RT) 、超声波探伤(UT)、渗透探伤(PT) 、磁性探伤(MT)。

1．射线探伤方法(RT)

目前应用较广泛的射线探伤方法是利用(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。

主要用于发现焊缝内部气孔、夹渣、裂纹及未焊透等缺陷。

2．超声波探伤(UT)

利用压电换能器件，通过瞬间电激发产生脉冲振动，借助于声耦合介质传人金属中形成超声波，超声波在传播时遇到缺陷就会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，受探伤人员经验和技术熟练程度影响较大。

3．渗透探伤(PT)

当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时，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来，从而观察到缺陷的显示痕迹。

液体渗透探伤主要用于：检查坡口表面、碳弧气刨清根后或焊缝缺陷清除后的刨槽表面、工卡具铲除的表面以及不便磁粉探伤部位的表面开口缺陷。

4．磁性探伤(MT)

利用铁磁性材料表面与近表面缺陷会引起磁率发生变化，磁化时在表面上产生漏磁场，并采用磁粉、磁带或其他磁场测量方法来记录与显示缺陷的一种方法。

磁性探伤主要用于：检查表面及近表面缺陷。该方法与渗透探伤方法比较，不但探伤灵敏度高、速度快，而且能探查表面一定深度下缺陷。

17．试述射线探伤的原理及焊接缺陷的影像特征。

射线探伤可分别采用X 、γ两种射线，其探伤原理见图3。当射线通过金属材料时，部分能量被吸收，使射线发生衰减。如果透过金属材料的厚度不同（裂纹、气孔、未焊透等缺陷，该处发生空穴，使材料变薄）或体积质量不同（夹渣），产生的衰减也不同。透过较厚或体积质量较大的物体时衰减大，因此射到底片上的强度就较弱，底片的感光度就较小，经过显影后得到的黑度就浅；反之，黑度就深。根据底片上黑度深浅不同的影像，就能将缺陷清楚地显示出来。

γ射线的穿透能力比X 射线强，适合于透视厚度大于50mm 的焊件。

射线探伤常见焊接缺陷的影像特征见表9。

表9 射线探伤焊接缺陷影像特征

18．试述射线探伤的质量标准。

根据GB3323-87《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》的规定，射线探伤的质量

标准分为照相质量等级和焊缝质量等级两部分。

根据采用的射源种类及其能量的高低、胶片的种类、增感方式、底片的黑度、射源与胶片间的距离等参数，照相质量等级分为A 、AB 和B 三级，质量级别顺次增高。即后者比前者分辨相同尺寸的缺陷时，透照的厚度大。锅炉压力容器的缝照相质量为AB 级。 焊缝质量等级共分四级，Ⅰ级焊缝内缺陷最少，质量最高；Ⅱ、Ⅲ级焊缝内的缺陷依次增多，质量逐次下降，缺陷数量超过Ⅲ级者为Ⅳ级，Ⅳ级最差。缺陷数量的规定：Ⅰ级焊缝内不准有裂纹、未熔合、未焊透和条状夹渣（允许有少量气孔和点状夹渣 ）；Ⅱ、Ⅲ级焊缝内不准有裂纹、未熔合以及双面焊和加垫板的单面焊中的未焊透（允许有一定数量的气孔、条状夹渣和不加垫板单面焊中的未焊透）。

19．试述超声波探伤的原理及质量标准。 利用超声波探测材料内部缺陷的无损检验法称超声波探伤。超声探伤的原理，是利用焊缝中的缺陷与正常组织具有不同的声阻抗（材料体积质量与声速的乘积）和声波在不同声阻抗的异质界面上，通过超声波时会产生反射现象来发现缺陷的。探伤时由探头中的压电换能器发射脉冲超声波。通过声耦合介质（水、油、甘油或浆糊等）传播到焊件中，遇到缺陷后产生反射波，然后再用另一个类似的探头或同一个探头接收反射的声波，经换能器转换成电信号，放大后显示在荧光屏上或打印在纸带上。根据探头位置和声波的传播时间（荧光屏上回波位置）可求得缺陷位置；反射波的幅度可以近似地评估缺陷的大小，见图4。

射线探伤和超声探伤的技术特性比较见表11。

表11 射线探伤和超声探伤的技术特性比

较

质量标准：超声波探测焊缝的方向愈多，波束垂直于缺陷平面的机率愈大，缺陷的检出率也愈高，其评定结果也愈准确。

GB11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》中规定，根据对焊缝探测方向的多少，把超声波伤划分为A 、B 、C 三个检验等级，检验的完善程度逐级升高，其中B 级适合于受压容器。

焊缝质量等级分类见表10。表中数字为允许最大波幅长度。

20．试比较射线探伤和超声探伤各自的技术特性。

注：◎－很合适；○－合适；△－有附加条件时合适；×－不合适。

21．试述磁粉探伤的原理及质量标准。 利用在强磁场中，铁磁性材料表层缺陷产生的漏磁场吸引磁粉的现象，而进行的无损检验法称为磁粉探伤。

磁粉探伤原理：首先将被检焊缝局部充磁，焊缝中便有磁力线通过。对于断面尺寸相同、内部材料均匀的焊缝、磁力线的分布均匀的。当焊缝表面或内部有裂纹、气孔、夹渣等缺陷时，磁力线将绕过磁阻较大的缺陷，产生弯曲见图5a 。此时在焊缝表面撒上磁粉，磁力线将穿过表面缺陷上的磁粉，形成“漏磁”，磁粉就被吸附在缺陷上见图5b ，根据被吸附磁粉的形状、多少、厚薄程度，便可判断缺陷的大小和位置。内部缺陷由于离焊缝表面较远，磁力线在其上不会形成漏磁，磁粉不能被吸住，无堆积现象，所以缺陷无法显露。

（2）圆型缺陷磁痕 除线状缺陷磁痕以外的缺陷磁痕。

（3）分散缺陷磁痕 在一定区域内同时存在几个缺陷的磁痕。

质量标准：根据ZBJ04006-87标准的规定，缺陷磁痕的等级分7级分别见表12、表13。 表12 线状缺陷磁痕和圆状缺陷磁痕的等

级分类 （㎜）

表13 分散缺陷磁痕的等级分类

22．试述渗透探伤的原理及质量标准。 采用带有萤光染料（萤光法）或红色染料（着色法）的渗透剂的渗透作用，显示缺陷痕迹的无损检验法称为渗透探伤。

渗透探伤原理：将含有染料的渗透液涂敷在被检焊件表面，利用液体的毛细作用，使其渗入表面开口缺陷中，然后去除表面多余渗透液，干燥后施加显像剂，将缺陷中的渗透液吸附到焊件表面上来，通过观察缺陷显示

常用磁粉是四氧化三铁（Fe3O4）和三氧化

二铁（Fe2O3）。

缺陷磁痕按形状可分为三种：

（1）线状缺陷磁痕 其显示长度为宽度的3倍以上。

迹痕来进行焊接结构表面开口缺陷的质量评定。其基本步骤见图6。

为四个质量等级，Ⅰ级的质量最高，Ⅳ级最低，见表15。

各种焊接缺陷痕迹的显示特征见表14。

表14 各种焊接缺陷的显示特征

质量评定：焊缝质量根据缺陷痕迹的类型、迹痕的尺寸、显示迹痕的分布及间距、缺陷性质等进行评定。按照JBJ59、T 《焊缝渗透检验方法和缺陷迹痕的分级》的规定，分