焊接工艺——焊接质量检验
时间:2022-09-04关注:
焊接质量检验是保证焊接产品质量的重要措施,是及时发现、消除缺陷并防止缺陷重复出现的重要手段。焊接质量检验自始至终贯穿于焊接结构的制造过程中。
一、焊接质量检验的过程和分类
焊接质量检验过程由焊前检验、焊接过程中的检验和焊后成品检验三个阶段组成。完整的焊接质量检验能保证不合格的原材料不投产,不合格的零件不组装,不合格的组装不焊接,不合格的焊缝必返修,不合格的产品不出厂,层层把住质量关。
1.焊前检验
焊前检验是焊接质量检验的第一个阶段,包括检验焊接产品图样和焊接工艺规程等技术文件是否齐备;检验母材及焊条、焊丝、焊剂、保护气体等焊接材料是否符合设计及工艺规程的要求;检验焊接坡口的加工
质量和焊接接头的装配质量是否符合图样要求;检验焊接设备及其辅助工具是否完好,检验焊工是否具有上岗资格等内容。焊前检验的目的是预先防止和减少焊接时产生缺陷的可能性。
2.焊接过程中的检验
焊接过程中的检验是焊接质量检验的第二个阶段,它包括检验在焊接过程中焊接设备的运行情况是否正常、焊接工艺参数是否正确;焊接夹具在焊接过程中的夹紧情况是否牢固以及多层焊过程中对夹渣、气孔、未焊透等缺陷的自检等。焊接过程中检验的目的是防止缺陷的形成和及时发现缺陷。
3.焊后成品检验
焊后成品检验是焊接质量检验的最后阶段,它通常在全部焊接工作完毕(包括焊后热处理),将焊缝清理干净后进行。
焊接检验的方法很多,可分为无损检验和破坏性检验两类,其具体分类如图1214所示。通常所指的焊接质量检验主要是指焊后成品检验。至于具体产品检验方法的选用,应根据产品的使用条件和图样的技术要求进行。
二、无损检验
无损检验是指不损坏被检查材料或成品的性能和完整性而检测缺陷的方法。它包括外观检验、密封性检验、耐压试验、无损探伤(渗透探伤、磁粉探伤、超声波探伤、射线探伤)等。
1.外观检验
外观检验是一种简便而又实用的检验方法。
它是用肉眼或借助于标准样板、焊缝检验尺、量具或用低倍(5倍)放大镜观察焊件,以发现焊缝表面缺陷的方法。外观检验的主要目的是为了发现焊接接头的表面缺陷,如焊缝的表面气孔、表面裂纹、咬边、焊瘤、烧穿及焊缝尺寸偏差、焊缝成形等。检验前须将焊缝附近10——20mm内的飞溅和污物清除干净。焊缝检验尺用法举例如图12-15所示。
2.密封性检验
密封性检验是用来检查有无漏水、漏气和渗油、漏油等现象的试验。密封性检验的方法很多,常用的方法有气密性检验、煤油试验等。主要用来检验焊接管道、盛器、密闭容器上焊缝或接头是否存在不致密缺陷等。
(1)气密性检验 常用的气密性检验是将远低于容器工作压力的压缩空气压入容器,利用容器内外气体的压力差来检查有无泄漏的。检验时,在焊缝外表面涂上肥皂水,当焊接接头有穿透性缺陷时,气体就会逸出,肥皂水就有气泡出现而显示缺陷。这种检验方法常用于受压容器接管、加强圈的焊缝。
若在被试容器中通入含1%(体积分数)氨气的混合气体来代替压缩空气效果更好。这时应在容器的外壁焊缝表面贴上一条比焊缝略宽、用含5%硝酸汞的水溶液浸过的纸带。若焊缝或热影响区有泄漏,氨气就会透过这些地方与硝酸汞溶液起化学反应,交流处试验纸呈现出黑色斑纹,从而显示出表始所在。这种方法比较准确、迅速,同时在低温下检查焊缝的密封性。
(2)煤油试验 在焊缝表面(包括热影将区部分)涂上石灰水溶液,干燥后便呈白色。再在焊缝的另一面涂上煤油。由于煤油渗透力较强,当焊缝及热影响区存在贯穿性缺陷时,煤油就能透过去,使涂有石灰水的一面显示出明显的油斑,从而显示缺陷所煤油试验的持续时间与焊件板厚、缺陷大小及煤油量有关,一般为15-20min,如果在规定时间内,焊缝表面未显现油班,可认为焊缝密封性合格。
3.耐压检验
耐压检验是将水、油、气等充入容器内慢慢加压,以检查其泄漏、耐压、破坏等的试验。常用的耐压试验有水压试验、气压试
(1)水压试验 水压试验主要用来对锅炉、压力容器和管道的整体致密性和强度进行检验。
试验时,将容器注满水,密封各接管及开孔,并用试压泵向容器内加压,
试验压力一般为产品工作压力的1.25——
1.5倍,试验温度一般高于5℃(低碳钢)。在升压过程中,应按规定逐级上升,中间作短暂停压,当压力达到试验压力后,应恒压一定时间,一般为10——30min,随后再将压力缓慢降至产品的工作压力。这时在沿焊缝
边缘15——20mm的地方,用国头小抽轻轻角击检查,当发现焊缝有水珠、水露或有溶湿现象时,应标记出来,待容器却压后作退修处理,直至产品水压试验合格为止。
(2)气压试验、气压试验和水压试验样,是检验在压力下工作的焊接容器和管道的焊建效密性和强度、气压试验比水压试验更为灵敏和迅速,但气压试验的危险性比水压试验大。试验时,先将气体(常用压缩空气)加压至试验压力的10%,保持5-10min,并将肥皂水除至焊建上进行初次检查,如无浓漏,继续升压至试验压力的50%,其后按10%的级差升压至试验压力并保持10-30min,然后再降到工作压力,至少保持30min并进行检验,直至合格。
由于气体须经较大的压缩比才能达到一定的高压,如果一定高压的气体突然降压,其体积将突然肺胀,其释放出来的能量是很大的。若这种情况出现在进行气压试验的容器上,实际上就是出现了非正常的爆破,后果是不堪设想的。因此,气压试验时必须严格遵守安全技术操作规程。
4.无损探伤
无损探伤是检验焊缝质量的有效方法,主要包括渗透探伤、磁粉探伤、射线探伤、超声波探伤等。其中射线探伤、超声波探伤适合于焊缝内部缺陷的检验,渗透探伤、磁粉探伤则适合于焊缝表面缺陷的检验。无损探伤已在重要的焊接结构中得到了广泛使用。
(1)渗透探伤 渗透探伤是利用带有荧光染料(荧光法)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,它可用来检验铁磁性和非铁磁性材料的表面缺陷,但多用作非铁磁性材料焊件的检验,渗透探伤有荧光探伤和着色探伤两种方法。
1)荧光探伤 检验时,先将被检验的
焊件浸渍在具有很强渗透能力的有荧光粉的
边缘15——20mm的地方,用国头小抽轻轻角击检查,当发现焊缝有水珠、水露或有溶湿现象时,应标记出来,待容器却压后作退修处理,直至产品水压试验合格为止。
(2)气压试验、气压试验和水压试验样,是检验在压力下工作的焊接容器和管道的焊建效密性和强度、气压试验比水压试验更为灵敏和迅速,但气压试验的危险性比水压试验大。试验时,先将气体(常用压缩空气)加压至试验压力的10%,保持5-10min,并将肥皂水除至焊建上进行初次检查,如无浓漏,继续升压至试验压力的50%,其后按10%的级差升压至试验压力并保持10-30min,然后再降到工作压力,至少保持30min并进行检验,直至合格。
由于气体须经较大的压缩比才能达到一定的高压,如果一定高压的气体突然降压,其体积将突然肺胀,其释放出来的能量是很大的。若这种情况出现在进行气压试验的容器上,实际上就是出现了非正常的爆破,后果是不堪设想的。因此,气压试验时必须严格遵守安全技术操作规程。
4.无损探伤
无损探伤是检验焊缝质量的有效方法,主要包括渗透探伤、磁粉探伤、射线探伤、超声波探伤等。其中射线探伤、超声波探伤适合于焊缝内部缺陷的检验,渗透探伤、磁粉探伤则适合于焊缝表面缺陷的检验。无损探伤已在重要的焊接结构中得到了广泛使用。
(1)渗透探伤 渗透探伤是利用带有荧光染料(荧光法)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,它可用来检验铁磁性和非铁磁性材料的表面缺陷,但多用作非铁磁性材料焊件的检验,渗透探伤有荧光探伤和着色探伤两种方法。
1)荧光探伤 检验时,先将被检验的
焊件浸渍在具有很强渗透能力的有荧光粉的
油液中,使油液能渗入细微的表面缺陷,然后将焊件表面清除干净,再微上显像粉(MgO)。此时,在暗室内的紫外线照射下,残留在表面缺陷内的荧光液就会发光(显像粉本身不发光,可增强荧光液发光),从而显示了缺陷的痕迹,荧光探伤示意图如图12-17所示。
图12-17 荧光探伤
1一蒙外线元源 2-键光板 )一紧外线4一被检验件件 5-充满炎光物质的缺角2)着色探伤 着色探伤的原理与荧光
探伤相似,不同之处只是着色探伤是用着色剂来取代荧光液而显现缺陷。
检验时,将擦干净的焊件表面涂上一层红色的流动性和渗透性良好的着色剂,使其渗入到焊键表面的细微缺陷中,随后将焊件表面擦净并涂以显像粉,浸入缺陷的着色剂遇到显像粉,便会显现出缺陷的痕迹,从而确定缺陷的位置和形状。
着色探伤的灵敏度较荧光探伤高,操作也较方便。
(2)磁粉探伤 磁粉探伤是利用在强磁场中,铁磁性材料表面缺陷产生的漏磁场吸附磁粉的现象而进行的无损检验方法。磁粉探伤仅使用于检验铁磁性材料的表面和近表面缺陷。
检验时,首先将焊缝两侧充磁,焊缝中便有磁感应线通过。若焊缝中没有缺陷,材料分布均匀,则磁感应线的分布是均匀的。当焊缝中有气孔、夹渣、裂纹等缺陷时,则磁感应线因各段磁阻不同而产生弯曲,磁感应线将绕过磁阻较大的缺陷。如果缺陷位于得建去面或接近表面,则磁感应线不仅在焊键内厚弯曲,而且将穿过焊键表面形成漏诚,在缺陷两端形成新的S极、N极产生漏磁场,如图12-18所示,当焊建表面微有甜性粉末时,漏磁场就会吸引磁粉,在有缺箱的地方形成磁粉堆积,探伤时就可根据磁粉堆积的图形情况等来判断缺陷的形状、大小和位置。避粉探伤时,磁感应线的方向与缺陷的相对位置十分重要。如果缺陷长度方向与磁感应线平行则缺陷不易显露,如果磁感应线方向与缺陷长度方向垂直时,则缺陷最易显露。因此,磁粉探伤时,必须从两个以上不同的方向进行充磁检测
磁粉探伤有干法和湿法两种。干法是当焊缝充磁后,在焊缝处撒上干燥的磁粉;湿法则是在充磁的焊缝表面涂上磁粉的混浊液。
(3)超声波探伤 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。它是利用超声波(即频率超过20kHz,人耳听不见的高频率声波)在金属内部直线传播时,遇到两种介质的界面会发生反射和折射的原理来检验焊缝缺陷的。
检验时,超声波由工件表面传入,并在工件内部传播。超声波在遇到工件表面、内部缺陷和工件的底面时,均会反射回到探头,由探头将超声波转变成电信号,并在示
发器炎光屏上出现三个脉冲信号:始脉冲(工件表面反射波信号)、缺陷脉冲、底脉中(工件底面反射波信号),如图12-19a所示。由缺陷脉冲与始脉冲及底脉冲间的距离,可知缺陷的深度,并由缺陷脉冲信号的高度可确定缺陷的大小。由于焊缝表面不平,不能用直探头探伤,一般采用斜探头探伤。图12-19b是用斜探头探伤的原理图,当探头在M位置时,超声波没有遇到缺陷,传播到工件底面K处后,引起反射,但不能反射回来,探头接收不到反射波,所以荧光屏上,只有始脉冲a,但探头移到N处后,超声波碰到缺陷c就被反射回来,探头接收后,在荧光屏上就出现缺陷脉冲c。
超声波探伤具有灵敏度高,操作灵活方便,探伤周期短、成本低、安全等优点。缺点是要求焊件表面粗糙度低(光滑),对缺陷性质的辨别能力差,且没有直观性,较难测量缺陷真实尺寸,判断不够准确,对操作人员要求较高。
(4)射线探伤 射线探伤是采用X射线
或y射线照射焊接接头,检查内部缺陷的种无损检测法。它可以显示出缺陷在焊缝内部的种类、形状、位置和大小,并可作永久记录。目前X射线探伤应用较多,一般只应用在重要焊接结构上。
1)射线探伤的原理 它是利用射线透
过物体并使照相底片感光的性能来进行焊接检验。当射线通过被检验焊缝时,在缺陷处和无缺陷处被吸收的程度不同,使得射线透过接头后,射线强度的衰减有明显差异,在胶片上相应部位的感光程度也不一样。图12-20所示为X射线探伤的示意图,当射线通过缺陷时,由于被吸收较少,穿出缺陷的射线强度大(J.>J.),对软片(底片)感光较强,冲洗后的底片,在缺陷处颜色就较深。无缺陷处则底片感光较弱,冲洗后颜色较淡。通过对底片上影像的观察、分析,便能发现焊缝内有无缺陷及缺陷的种类、大小与分布。
焊缝在进行射线检验之前,必须进行表面检查,表面上存在的不规则程度,应不妨碍对底片上缺陷的辨认,否则事先应加以整修。
2)射线探伤时缺陷的识别与评定 用
X射线和y射线对焊缝进行检验,一般只应用在重要结构上。这种检验由专业人员进行,但作为焊工应具备一定的评定焊缝底片的知识,以及能够正确判定缺陷的种类和部位,做好返修工作。经射线照射后,在底片上一条淡色影像即是焊缝,在焊缝部位中显示的深色条纹或斑点就是焊接缺陷,其尺寸、形状与焊缝内部实际存在的缺陷相当。图12-21所示为几种常见焊接缺陷在底片中显示的典型影像。表12-1为常见焊接缺陷的影像特征。
射线探伤焊缝质量的评定,可按国家标准GB3323-87的规定进行。按此标准,焊缝质量分为四级:I级焊缝内不应有裂纹、
未熔合、未焊透、条状夹渣;Ⅱ级焊缝内不应有裂纹、未熔合、未焊透;Ⅲ级焊缝内不应有裂纹、未熔合及双面焊和加垫板的单面焊中的未焊透,不加垫板的单面焊中的未焊透允许长度与条状夹渣Ⅲ级评定长度相同。焊缝缺陷超过Ⅲ级者为Ⅳ级。同时,在标准中,将缺陷长宽比小于或等于3的缺陷定义为圆形缺陷,包括气孔、夹渣和夹鸽。圆形缺陷用评定区进行评定,将缺陷换算成计算点数,再按点数确定缺陷分级,评定区应选在缺陷最严重的部位。将焊缝缺陷长宽比大于3的夹渣定义为条状夹渣,圆形缺陷分级和条状夹渣分级详见国标GB3323-87。表2-2对常用无损探伤检验方法进行了对比。
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