焊接与无损检测千丝万缕的联系,看完从此无疑惑!

一般常见的焊接缺陷可分为四类:

(1)焊缝尺寸不符合要求 :如焊缝超高、超宽、过窄、高低差过大、焊缝过渡到母材不?#19981;?#31561;。  

(2)焊接表面缺陷:如咬边、焊瘤、内凹、满溢、未焊透、表面气孔、表面裂纹等。  

(3)焊缝内部缺陷:如气孔、夹渣、裂纹、未熔合、夹钨、双面焊的未焊透等。  

(4)焊接接头性能不符合要求:因过热、过烧等原因导致焊接接头的机械性能、抗腐蚀性能降低等。  



一、焊接缺陷    

(一)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。焊接变形的几个例子如图2-19所示。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,焊件仅在局部区域被加热到高温,离焊缝愈近,温度愈高,膨胀也愈大。但是,加热区域的金属因受到周围温度?#31995;?#30340;金属阻止,却不能自由膨胀;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;当超过金属的强度极限时,则会出现裂缝。


(二)焊缝的外部缺陷    

1.焊缝增强过高 

如图2-20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。焊件焊缝的危险平面已从M-M平面过渡到熔合区的N-N平面,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,要求将焊缝的增强高铲平。

2.焊缝过凹 

如图2-21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2-22所示。它不仅减少了接头工作截面,而且在咬边处造成?#29616;?#30340;应力集?#23567;?/p>

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,见图2-23。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 

如图2-24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。


(三)焊缝的内部缺陷  

1.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?#29616;?#30340;应力集中,大大降低接头强度,它往往成为焊缝开裂的根源。

2.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。

3.气孔

 焊缝金属在高?#29575;保?#21560;收了过多的气体(如H2)或由于溶池内部冶金?#20174;?#20135;生的气体(如CO),在溶池冷却凝固时来不及排出,而在焊缝内部或表面形成孔穴,?#27425;?#27668;孔。气孔的存在减少了焊缝有效工作截面,降低接头的机械强度。若有穿透性或连续性气孔存在,会?#29616;?#24433;响焊件的密封性。

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?#31185;?#35010;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。通常按照裂纹产生的机理不同,可分为热裂纹和冷裂纹两类。

(1)热裂纹

 热裂纹是在焊缝金属中由液态到固态的结晶过程中产生的,大多产生在焊缝金属?#23567;?#20854;产生原因主要是焊缝中存在低熔点物质(如FeS,熔点1193℃ ),它削弱?#21496;?#31890;间的联系,当受到较大的焊接应力作用时,就容易在晶粒之间引起破裂。焊件及焊条内含S、Cu等?#21448;?#22810;时,就容易产生热裂纹。

热裂纹有沿晶界分布的特征。当裂纹贯穿表面与外界相通时,则具有明显的氢化倾向。

(2)冷裂纹 

冷裂纹是在焊后冷却过程中产生的,大多产生在基体金属或基体金属与焊缝交界的熔合线上。其产生的主要原因是由于热影响区或焊缝内形成了淬火组织,在高应力作用下,引起晶粒内部的破裂,焊接含碳量较高或合金元素较多的易淬火钢材时,最易产生冷裂纹。焊缝中熔入过多的氢,?#19981;?#24341;起冷裂纹。

裂纹是最危险的一种缺陷,它除了减少承载截面之外,还会产生?#29616;?#30340;应力集中,在使用中裂纹会逐渐扩大,最后可能导致构件的破坏。所以焊接结构中一般不允许存在这种缺陷,一经发现须铲去重焊。



二、焊接的检验 

对焊接接?#26041;?#34892;必要的检验是保证焊接质量的重要措施。因此,工件焊完后应根据产品技术要求对焊缝进行相应的检验,凡不符合技术要求所允许的缺陷,需及时进行返修。焊接质量的检验包括外观检查、无损探伤和机械性能试验三个方面。这三者是互相补充的,而以无损探伤为主。

(一)外观检查  

外观检查一般?#21248;?#30524;观察为主,有时用5-20倍的放大?#21040;?#34892;观察。通过外观检查,可发现焊缝表面缺陷,如咬边、焊瘤、表面裂纹、气孔、夹渣及焊穿等。焊缝的外形尺寸还可采用焊口检测器或样板进行测量。   

(二)无损探伤  

隐藏在焊缝内部的夹渣、气孔、裂纹等缺陷的检验。目前使用最普遍的是采用X射线检验,还有超声波探伤和磁力探伤。   

X射线检验是利用X射线对焊缝照相,根据底片影像来判断内部有无缺陷、缺陷多少和类型。再根据产品技术要求评定焊缝是否合格。   

超声波探伤的基本原理如图2-25所示。


超声波束?#21830;?#22836;发出,传到金属中,当超声波束传到金属与空气界面时,它就折射而通过焊缝。如果焊缝中有缺陷,超声波束?#22836;?#23556;到探头而被接受,这时荧光屏上就出现了反射波。根据这些反射波与正常波比较、鉴别,就可?#21248;?#23450;缺陷的大小及位置。超声波探伤比X光照相简便得多,因而得到广泛应用。但超声波探伤往往只能?#38745;?#20316;经验作出判断,而且不能留下检验根据。

对于离焊缝表面不深的内部缺陷和表面极微小的裂纹,还可采用磁力探伤。  


 (三)水压试验和气压试验  

对于要求密封性的受压容器,须进行水压试验和(或)进行气压试验,以检查焊缝的密封性和承压能力。其方法是向容器内注入1.25-1.5 倍工作压力的清水或等于工作压力的气体(多数用空气),停留一定的时间,然后观察容器内的压力下降情况,并在外部观察有无渗漏现象,根据这些可评定焊缝是否合格。  


 (四)焊接试板的机械性能试验  

 无损探?#19997;?#20197;发现焊缝内在的缺陷,但不能?#24471;?#28938;缝热影响区的金属的机械性能如?#21361;?#22240;此有时对焊接接头要作拉力、冲击、弯曲等试验。这些试验由试验板完成。所用试验板最好与圆筒纵缝一起焊成,以保证施工条件一致。然后将试板进行机械性能试验。?#23548;?#29983;产中,一般只对新?#31181;?#30340;焊接接?#26041;?#34892;这方面的试验。  

焊接缺陷与检验 (一)焊接缺陷  在焊接生产过程中,由于设计、工艺、操作中的各种因素的影响,往往会产生各种焊接缺陷。焊接缺陷不仅会影响焊缝的美观,还有可能减小焊缝的有效承载面积,造成应力集中引起断裂,直接影响焊接结构使用的可靠性。表3-6列出了常见的焊接缺陷及其产生的原因。


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