八焊接缺陷及检验方法.doc
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1、八 焊接缺陷及检测办法1试述金属熔焊焊缝缺陷分类及表达办法。依照GB6417-86金属熔化焊焊缝缺陷分类及阐明规定,将金属熔焊焊缝缺陷分为如下几类:第1类裂纹;第2类孔穴;第3类固体夹杂;第4类未熔合和未焊透;第5类形状缺陷和第6类上述以外其他缺陷。本原则按缺陷性质分大类,按其存在位置及状态分小类,以表格方式列出。缺陷用数字序号标记。每一缺陷大类用一种三位阿拉伯数字标记,第一缺陷小类用一种四位阿拉伯数字标记。因而,每一数字序号仅适合于某一特定类型缺陷。例如,1021表达“焊缝横向裂纹”,1023表达“热影响区横向裂纹”等。2试述熔焊接头中裂纹种类及表达办法。熔焊接头中裂纹种类及表达办法,见表1
2、。3试述熔焊接头中孔穴种类及表达办法。熔焊接头中孔穴种类及表达办法,见表2。4试述熔焊接头中固体夹杂种类及表达办法。熔焊接头中固体夹杂种类及表达办法,见表3。5试述熔焊接头中未熔合和未焊透种类及表达办法。熔焊接头中未熔合和未焊透种类及表达办法,见表4。6试述熔焊接头中形状缺陷种类及表达办法。熔焊接头中形状缺陷种类及表达办法,见表5。7试述熔焊接头中其他缺陷种类及表达办法。熔焊接头中其他缺陷种类及表达办法,见表6。表6 其他缺陷种类及表达办法数字序号名 称说 明600其他缺陷不能涉及在15类缺陷其他缺陷601电弧擦伤在焊缝坡口外部引弧或打弧时产生于母材金属表面上局部损伤602飞溅熔焊过程中,熔化
3、金属颗粒和熔渣向周边飞散现象。这种飞散出金属颗粒和熔渣习惯上也称为飞溅6021钨飞溅 从钨电极过渡到母材金属表面或凝固焊缝金属表面上钨颗粒603表面扯破 不按操作规程拆除暂时焊接附件时产生于母材金属表面损伤604磨痕 不按操作规程打磨引起局部表面损伤605凿痕 不按操作规程使用扁铲或其他工具铲凿金属而产生局部损伤606打磨过量 由于打磨引起焊件或焊缝不容许减薄607608定位焊缺陷层间错位 不按规定程序熔敷焊道8什么是热裂纹?促使形成热裂纹因素有哪些?焊接过程中,焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近高温区间产生焊接裂纹即热裂纹。又称结晶裂纹。其特性是断口呈蓝黑色,即金属在高温被氧化颜色,裂纹总是
4、产生在焊缝正中心或垂直于焊缝鱼鳞波纹,焊缝表面可见热裂纹呈不明显锯齿状,或与焊缝波纹相垂直呈放射状分布。个别状况下,热裂纹也也许出当前热影响区。热裂纹重要发生在杂质含量较多钢、单相奥氏体钢、镍基合金、铝合金、钼合金等焊缝金属中。促使形成热裂纹因素有:(1)焊缝金属化学成分 焊缝金属中C、S、P元素较多时,促使形成热裂纹。锰在熔池中能与硫形成MnS进入熔渣,可减少硫有害作用,适量时可减少焊缝热裂纹倾向。钢中含铜量过多时,会增大焊缝热裂纹倾向。(2)焊缝横截面形状 焊缝熔宽与厚度比值越小,即熔宽较小、厚度较大时,容易产生热裂纹。(3)焊接应力 焊件刚性大,装配和焊接时产生较大焊接应力,会促使形成热
5、裂纹。9如何防止产生热裂纹?(1)控制焊缝金属中有害杂质含量 碳素构造钢用焊芯(丝)含碳量均0.10,硫、磷含量应0.03,焊接高合金钢时控制更严。(2)预热 能减小焊接熔池冷却速度,减少焊接应力。随着母材含碳量或碳当量增长,应恰当增高预热温度。奥氏体不锈钢焊缝不能采用预热办法来防止产生热裂纹。(3)采用碱性焊条和焊剂 由于碱性焊条和焊剂具备较强脱硫、磷能力,因而具备较高抗热裂能力。(4)恰当调节焊接工艺参数 焊接工艺参数直接影响焊缝横断面形状,因而恰当减小焊接电流以减少焊缝厚度,有助于提高焊缝抗裂性能。(5)采用收弧板 焊接终了断弧时,由于弧坑冷却速度较快,常因偏析而在弧坑处形成热裂纹,即所
6、谓弧坑裂纹。因此终焊时应逐渐断弧,并填满弧坑。必要时可采用收弧板,将弧坑移至焊件外,此时虽然产生弧坑裂纹,也因焊后需将收弧板割掉,并不影响构造自身。10什么是冷裂纹、延迟裂纹?促使形成冷裂纹、延迟裂纹因素有哪些?焊接接头冷却到较低温度下(对于钢来说在Ms温度如下)时产生焊接裂纹称为冷裂纹。钢焊接接头冷却到室温后并在一定期间(几小时、几天、甚至十几天)才浮现焊接冷裂纹称为延迟裂纹。冷裂纹(涉及延迟裂纹)重要发生在中碳钢、高碳钢、低合金或中合金高强钢、钛及钛合金焊接接头中。冷裂纹多发生在接头热影响区或熔合线上,个别状况下出当前焊缝上。依照冷裂纹产生部位,可将冷裂纹分为如下三种见图1。(1)焊道下裂
7、纹在接近堆焊焊道热影响区内所形成焊接冷裂纹。其走向常与熔合线平行,但也有时垂直于熔合线。(2)焊趾裂纹沿应力集中焊趾处所形成焊接冷裂纹。其走向常与焊缝纵向平等,由焊趾表面开始,向母材深处延伸。(3)焊根裂纹 沿应力集中焊缝根部所形成焊接冷裂纹。其走向从焊缝根部开始,伸向热影响区或焊缝中。形成冷裂纹三大因素是:钢种淬硬倾向大、焊接接头含氢量高和构造焊接应力大。特别是由氢促使形成冷裂纹往往具备延迟性质,常称为“氢致裂纹”。11如何防止产生冷裂纹?(1)控制焊缝金属含氢量 采用碱性低氢型焊条和焊剂;严格按规定烘干焊条和焊剂;仔细清除焊接区污物、锈、油、水。(2)预热 减慢接头冷却速度以减少淬硬倾向。
8、(3)后热(消氢解决) 后热是指焊接结束或焊完一条焊缝后,将焊件或焊接区及时加热到150250,并保温一段时间。消氢解决是在300400加热温度内进行。两者均能促使氢逸出,但消氢解决效果更好。(4)采用较大焊接线能量 减慢接头冷却速度。但线能量太大时,会促使热影响区形成过热组织,因此应恰当控制,不能无限制地增大。(5)采用奥氏体不锈钢焊条 因奥氏体组织塑性好,可减少焊接应力,并能溶解较多氢,因此可用来焊接淬硬倾向较强低合金高强钢,避免产生冷裂纹。12什么是再热裂纹?防止产生再热裂纹办法有哪些?焊后焊件在一定温度范畴内再次加热(消除应力热解决或其他加热过程)而产生裂纹称为再热裂纹。再热裂纹普通发
9、生在熔合线附近粗晶区中,从焊趾部位开始,延向细晶区停止。钢中Cr、Mo、V、Nb、Ti等元素会促使形成再热裂纹,其影响可用下式表达GCr+3.3Mo+8.1V+10C-2G2时,对再热裂纹敏感;1.5G2时,普通;G1.5时,对再热裂纹不敏感。防止产生再热裂纹办法:(1)预热 预热温度为200450。若焊后能及时后热,可恰当减少预热温度。例如,18MnMoNb钢焊后在180热解决2h,预热温度可减少至180。(2)应用低强度焊缝 使焊缝强度低于母材以增高其塑性变形能力。(3)减少焊接应力 合理地安排焊接顺序、减少余高、避免咬边及根部未焊透等缺陷以减少焊接应力。13什么是层状扯破?防止层状扯破办
10、法有哪些?焊接时,在焊接构件中沿钢板轧层形成呈阶梯状一种裂纹称为层状扯破。层状扯破经常发生在T形接头和角接接头中,其走向与钢板表面相平行见图2,图中箭头表达接头受力方向。产生层状扯破因素是在轧制钢板中存在硫化物、氧化物和硅酸盐等低熔点非金属夹杂物,其中尤以硫化物作用为主,在轧制过程中被延展成片状,分布在与表面平行各层中,在垂直于厚度方向焊接应力作用下,夹杂物一方面开裂并扩展,后来这种开裂在各层之间相断发生,连成一体,导致层状扯破阶梯性。防止层状扯破办法:1)严格控制钢材含硫量。2)采用强度级别较低焊接材料。3)在与焊缝相连接钢板表面堆焊几层低强度焊缝金属作为过渡层,以避免夹杂物处在高温区。4)
11、预热和使用低氢焊条。14惯用抗裂性实验办法有哪些?惯用抗裂性实验办法,见表7。表7 抗裂性实验办法序号试 验 方 法产生重要裂纹类型也可反映裂纹1234567891011不需特殊实验装置 斜Y形坡口焊接裂纹实验(GB4675.1-84) 压板对接(FiSCO)焊接裂纹实验(GB4675.3-84) 搭接接头(CTS)焊接裂纹实验(GB4675.2-84) 刚性固定对接实验 可变刚性实验 十字接头实验 十字搭接裂纹实验 窗形拘束对接裂纹实验 Z向窗口实验 Z向拉伸实验 H形拘束实验热影响区冷裂纹焊缝热裂纹热影响区冷裂纹焊缝热、冷裂纹焊缝根部冷、热裂纹热影响区冷裂纹焊缝横向热裂纹层状扯破层状扯破再
12、热裂纹焊缝冷裂纹、热裂纹或再热裂纹 热影响区冷裂纹热影响区冷裂纹12131415 需特殊实验装置 插销实验 拉伸拘束裂纹实验(TRC实验) 刚性拘束裂纹实验(RRC实验) 可调拘束高温裂纹实验冷裂纹冷裂纹冷裂纹焊缝热裂纹层状扯破1617间接评估办法碳当量法热影响区最高硬度不地(GB4675.5-84)冷裂纹热影响区冷裂纹 15试述防止焊缝中产气愤孔惯用办法。1)仔细清除焊件表面上污物,手弧焊时在坡口面两侧各10mm、埋弧焊时各20mm范畴内去除锈、油,应打磨至露出金属表面光泽,特别是在使用碱性焊条和埋弧焊时,更应做好清洁工作。2)焊条和焊剂一定要严格按照规定温度进行烘焙:酸性焊条75150;碱
13、性焊条350450;焊剂250,并保温12h。烘焙后焊条应放在焊条保温筒内,随用随取。碱性焊条在露天存储4h以上时应重新烘焙,重复烘焙次数不得超过3次。3)不应使用过大焊接电流。4)采用直流电源施焊时,电源极性应为反接。5)碱性焊条施焊时,应采用短弧焊。6)引弧时应将焊条略作停顿,对引弧处进行预热,否则引弧处容易形成气孔。7)采用手弧焊打底、埋弧焊盖面工艺时,打底焊条应为碱性焊条,用酸性焊条打底极易产气愤孔。8)气体保护焊时应调节气体流量至恰当值、流量太小,保护不良,易使空气侵入形成气孔。16试述惯用无损检查办法种类及其选取。不损坏被检查材料或成品性能和完整性而检测其缺陷办法称为无损(探伤)检
14、查。惯用无损检查办法有超 声、射线(X、)照相、磁粉、渗入(荧光、着色)和涡流探伤等。其中超声探伤和射线探伤适于焊缝内部缺陷检测;磁粉探伤和渗入探伤则用于焊缝表面质量检查。每一种无损探伤办法均有其长处和局限性,各种办法对缺陷检出机率既不会有100,也不会完全相似。因而应依照焊缝材质、构造及探伤办法特点、验收原则等来进行选取。不同焊缝材质探伤办法选取见表8。17试述射线探伤原理及焊接缺陷影像特性。射线探伤可分别采用X、两种射线,其探伤原理见图3。当射线通过金属材料时,某些能量被吸取,使射线发生衰减。如果透过金属材料厚度不同(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
15、),产生衰减也不同。透过较厚或体积质量较大物体时衰减大,因而射究竟片上强度就较弱,底片感光度就较小,通过显影后得到黑度就浅;反之,黑度就深。依照底片上黑度深浅不同影像,就能将缺陷清晰地显示出来。射线穿透能力比X射线强,适合于透视厚度不不大于50mm焊件。射线探伤常用焊接缺陷影像特性见表9。表9 射线探伤焊接缺陷影像特性缺陷种类缺 陷 影 像 特 征产 生 原 因气孔 多数为圆形、椭圆形黑点,其中心处黑度较大,也有针状、柱状气孔。其分布状况不一,有密集,单个和链状1)焊条受潮2)焊接处有锈、油污等3)焊接速度太快或电弧过长4)母材坡口处存在夹层5)自动焊产生明弧现象夹渣 形状不规则,有点、条块等
16、,黑度不均匀。普通条状夹渣都与焊缝平行,或与未焊透未熔合混合浮现1)运条不当,焊接电流过小,坡口角度过小2)焊件上留有锈及焊条药皮性能不当等3)多层焊时,层间清渣不彻底未焊透 在底片上呈现规则,甚至直线状黑色线条,常伴有气孔或夹渣。在V、比V形坡口焊缝中,根部未焊透都出当前焊缝中间,K形坡口则偏离焊缝中心1)间隙太小2)焊接电流和电压不当3)焊接速度过快4)坡口不正常等未熔合 坡口未熔合影像普通一侧平直另一侧有弯曲,黑度淡而均匀,时常伴有夹渣。层间未熔合影像不规则,且不易辨别1)坡口不够清洁2)坡口几何尺寸不当3)焊接电流电压小4)焊条直径或种类不对裂纹 普通呈直线或略带锯齿状细纹,轮廓分明,
17、两端尖细,中部稍宽,有时呈现树枝状影像1)母材与焊接材料成分不当2)焊接热解决不当3)应力太大或应力集中4)焊接工艺不对的夹钨 在底片上呈现圆形或不规则亮斑点,且轮廓清晰 采用钨极气体保护焊时,钨极爆裂或熔化钨粒进入焊缝金属18试述射线探伤质量原则。依照GB3323-87钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级规定,射线探伤质量原则分为照相质量级别和焊缝质量级别两某些。依照采用射源种类及其能量高低、胶片种类、增感方式、底片黑度、射源与胶片间距离等参数,照相质量级别分为A、AB和B三级,质量级别顺次增高。即后者比前者辨别相似尺寸缺陷时,透照厚度大。锅炉压力容器缝照相质量为AB级。焊缝质量级别共分四级,
18、级焊缝内缺陷至少,质量最高;、级焊缝内缺陷依次增多,质量逐次下降,缺陷数量超过级者为级,级最差。缺陷数量规定:级焊缝内不准有裂纹、未熔合、未焊透和条状夹渣(容许有少量气孔和点状夹渣 );、级焊缝内不准有裂纹、未熔合以及双面焊和加垫板单面焊中未焊透(容许有一定数量气孔、条状夹渣和不加垫板单面焊中未焊透)。19试述超声波探伤原理及质量原则。运用超声波探测材料内部缺陷无损检查法称超声波探伤。超声探伤原理,是运用焊缝中缺陷与正常组织具备不同声阻抗(材料体积质量与声速乘积)和声波在不同声阻抗异质界面上,通过超声波时会产生反射现象来发现缺陷。探伤时由探头中压电换能器发射脉冲超声波。通过声耦合介质(水、油、
19、甘油或浆糊等)传播到焊件中,遇到缺陷后产生反射波,然后再用另一种类似探头或同一种探头接受反射声波,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。依照探头位置和声波传播时间(荧光屏上回波位置)可求得缺陷位置;反射波幅度可以近似地评估缺陷大小,见图4。质量原则:超声波探测焊缝方向愈多,波束垂直于缺陷平面机率愈大,缺陷检出率也愈高,其评估成果也愈精确。GB11345-89钢焊缝手工超声波探伤办法和探伤成果分级中规定,依照对焊缝探测方向多少,把超声波伤划分为A、B、C三个检查级别,检查完善限度逐级升高,其中B级适合于受压容器。焊缝质量级别分类见表10。表中数字为容许最大波幅长度。20试比较
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