焊接技术篇-焊接质量检验方法

 浏览量:      发布于：2018-11-20
      焊接质量的优劣直接关系到机电工程装置的运行安全和人民生命财产的安全，因此焊接的检验必须从焊前各项准备、焊接过程中的检验和焊后对焊缝的检验等各个环节严格地进行。本条主要知识点是:焊前检查;焊接中检验;焊后检验。
（一）焊前检查

• 从人、机、料、法、环五个方面进行检查。

1. 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。例如，焊工操作证(合格项目)有效期为3 年。若在焊工操作证有效期内中断焊接工作达6 个月，也需重新进行焊工的资格考试。

2. 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。

3. 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，是否与合格证及国家标准相符合，及检查包装是否破损、过期等。

4. 技术文件的检查

• 对焊接结构设计及施焊技术文件的检查要审查焊件结构是否设计合理、便于施焊、易保证焊接质量;检查工艺文件上工艺要求是否齐全、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。

5. 焊接环境检查

• 对焊接场所可能遭遇的环境温度、湿度、风、雨等不利条件.检查是否采取可靠防护措施。

6. 例如，出现下列情况之一时，如没采取适当的防护措施，应立即停止焊接工作。

• 采用电弧焊焊接时，风速等于或大于8m/s
• 气体保护焊接时，风速等于或大于2m/s
• 相对湿度大于90%
• 采用低氢型焊条电弧焊时.风速等于或大于5m/s
• 下雨或下雪
• 管子焊接时未垫牢，管子悬空或处于外力作用下
• 打底焊时，施焊环境处于强振动或敲击工况中

（二）焊接中检验

1. 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。

2. 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。

3. 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。例如，对大型石油储罐边板与边板对接缝焊接时，为了减少对接缝焊接的底板表面变形，焊接中检验尤其重要。焊接时应按以下程序进行焊接中检验:
• 先进行焊道局部处理，若发现由于焊接变形产生的应力使对接焊道根部产生裂纹，应用嵌弧气刨或磨光机进行彻底处理，并进行PT 检验，合格后才可进行下一步工作安排，该项检查工作对于大型储罐尤其重要。
• 点焊:在以上焊接工作结束后，边板对接口处会不同程度地产生翘曲变形.使本来接合严密的边板与垫板之间产生间隙.在点焊之前必须进行检查处理。
• 焊接:全部边板对接缝点焊后，再进行焊接。

（三）焊后检验

1. 外观检验

• 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。
• 用焊接检验尺测量焊缝余高、焊瘤、凹陷、错口等。
• 检验焊件是否变形。
• 例如，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。

2. 致密性试验

• 液体盛装试漏：对于不承压的容器、设备、管道，可采用直接盛装检验用液体的方法.通过检查容器、设备、管道的焊缝外侧是否有渗漏以试验焊缝致密性。
• 气密性试验：将压缩气体通人容器或管道内至规定的检验压力，在焊缝外部涂发泡剂(例如肥皂水) ，检查焊缝是否有气泡渗漏。
• 氨气试验：焊缝一侧通人氨气，另一侧焊缝贴上浸过酣歌一酒精榕液的试纸，若有渗漏，试纸上呈红色。
• 煤油试漏：在焊缝一侧涂刷白主粉水溶液，待其干燥后，会在焊缝上附着一层白噩粉。在焊缝的另一侧浸煤油。如有渗漏，漏点处的白主粉上会留下油渍。
• 氦气试验：焊缝一侧通人氦气，另一侧用氦气检漏仪来检测。如果有泄漏，氦气检测仪会发出报警。以此来测定焊缝的致密性。
• 真空箱试验：在焊缝上涂上发泡剂(例如肥皂水) ，用真空箱覆盖在涂有发泡剂的待检焊缝上，抽真空。若有渗漏，会透过真空箱的观察视窗观察到有气泡产生。真空试漏箱检测法适用于焊缝另一侧为封闭的场所，例如，储罐罐底焊缝。

3. 强度试验

• 液压强度试验常用水进行，试验压力为设计压力的1. 25-1. 5 倍。
• 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1.15-1.20 倍。

4. 无损检测

• 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，能发现焊缝内部气孔、夹渣、裂纹及未焊透等缺陷。
• 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，借助于声搞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，且周期短、戚本低、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。
• 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。
• 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的缺陷。
• 涡流探伤(ET)：利用探头线圈内流动的高频电流可在焊缝表面感应出涡流的效应，有缺陷会改变涡流磁场，引起线圈输出(如电压或相位)变化来反映缺陷。其检验参数控制相对困难，可检验导电材料表面或焊缝与堆焊层表面或近表面缺陷。
• 超声波衍射时差法CTOFD)：依靠从待检试件内部结构(主要是指缺陷)的"端角"和"端点"处得到的衍射能量来检测缺陷，用于缺陷的检测、定量和定位。衍射时差法超声(简称TOFD) 检测技术在超高压管道焊接检查上已使用。TOFD 技术优越性：
  一次扫查几乎能够覆盖整个焊缝区域(除上下表面盲区) ，可以实现非常高的检测速度;
  可靠性要好，对于焊缝中部缺陷检出率很高;
  能够发现各种类型的缺陷，对缺陷的走向不敏感;
  可以识别向表面延伸的缺陷;
  采用D一扫描成像，缺陷判读更加直观;
  对缺陷垂直方向的定量和定位非常准确，精度误差小于1mm;
  和脉冲反射法相结合时检测效果更好，覆盖率100%
   
  TOFD 技术局限性：
  近表面存在盲区，对该区域检测可靠性不够;
  对缺陷定性比较困难;
  对图像判读需要丰富经验;
  横向缺陷检出比较困难;
  对粗晶材料，检出比较困难;
  对复杂几何形状的工件比较难测量。

5. 其他检测方法

包括:发射检测CAE); X 射线数字成像检测CDR) ;漏磁检测CMFU; 脉冲涡流检测;超声相控阵检测技术CPAUT) ;超声导波检测技术CUltrasonic Guided Wave);交流场测量技术CACFMT); 远场测试检测方法CRFT) 。

• 发射检测(AE): 通过探测受力时材料内部发出的应力波判断容器内部结构损伤程度的一种无损检测方法。是一种动态无损检测方法，它能连续监视容器内部缺陷发展的全过程。
• X 射线数字成像检测(DR):采用平板探测器代替胶片，形成数字图像的一种自动化检测方法。与普通RT 胶片相比，不必更换胶片，只需几秒钟的数据采集.就可观察到图像，检测速度和效率大大提高。其图像质量已达到胶片照相水平。
• 漏磁检测(MFL):能检测出带涂层铁磁性材料母材表面的腐蚀、机械损伤等厚度减薄类体积性缺陷。与普通磁粉检测CMT)相比，漏磁检测载体是电子元件传感器，容易永久保存。
• 脉冲涡流检测:在不拆除覆盖层的情况下对承压设备用碳钢、低合金钢等铁磁性材料由于腐蚀、冲蚀或机械损伤造成的均匀壁厚减薄的检测方法。
• 超声相控阵检测技术(PAUT):通过控制换能器阵列中各阵元的激励(或接收)脉冲的时间延迟，改变由各阵元发射 (或接收)声波到达(或来自)物体内某点时的相位关系，实现聚焦点和声束方位的变化，完成声成像的技术。由于相控阵阵元的延迟时间可动态改变，所以使用超声相控阵探头探伤主要是利用它的声束角度可控和可动态聚焦两大特点。
• 超声导波检测技术(Ultrasonic Guided Wave):利用低频扭曲波或纵波可对管路、管道进行长距离检测，包括对于地下埋管不开挖状态下的长距离检测。
• 交流场测量技术(ACFMT):通过手持探头中的磁辄向金属表面导人一个交流磁场，并在金属中产生均匀的交流电流，交流电流受表面、近表面的不连续妨碍使得由探头中线圈检测到的表面磁场产生变化。从而检测金属材料焊缝表面或近表面的裂纹和其他线状缺陷。
• 远场测试检测方法(RFT):一种检测铁磁性换热器管材的远场涡流检测。探头穿过管子，由激发器发射，检测器接受的电磁场受到不连续、管子尺寸和电磁特性及管子内部和管子周围特磁性或导电性物体的影响。

6. 无损探伤的应用

对压力容器焊接接头质量检测方法的选择要求有:

• 压力容器壁厚小于等于38mm 时，其对接接头应采用射线检测，由于结构等原因，不能采用射线检测时，允许采用可记录的超声检测。
• 容器壁厚大于38mm (或小于38mm ，但大于20mm ，且材料抗拉强度规定值下限大于等于50MPa) 时，其对接接头如采用射线检测，则每条焊缝还应附加局部超声检测，局部检测比例为原检测比例的20% ，附加检测应包括所有焊缝交叉部位。
• 对有无损检测要求的角接接头、T 形接头，不能进行射线或超声检测时，应做100%表面检测。
• 铁磁性材料压力容器的表面检测应优先选用磁粉检测。
• 有色金属制压力容器对接接头应尽量采用射线检测。