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1、第一章 焊接检测概述为了确保焊接结构的完整性、可靠性、安全性和使用性，除了焊接技术和焊接工艺的要求以外，焊接检测是焊接结构质量管理的重要一环。焊接检测在生产中具有保证生产正常进行的职能，具有预防焊接缺陷的职能，具有提供质量管理信息的职能，因此，焊接检测与焊接生产是平行互动的，是开展焊接生产质量管理的主要具体工作。 第一节 焊接检测的职能与依据 焊接检测必须按照焊接结构的设计说明书进行，或者按照合同的约定进行，通过焊接检测才能保证生产顺利进行，确定焊接产品的合格性。 一、焊接检测的职能 （一）焊接质量检测的步骤 焊接质量检测是个细致的过程，般包括以下步骤： 1明确质量要求 根据焊接技术标准和生产
2、工艺的考核指标，确定检测项目和各项目的质量标准，确定检测员的职责，使检测员熟悉检测项目。 2进行项目检测 选用一定方法和手段测试被检测的对象或产品，得到质量特性值和结果。 3评定测试结果 将检测得到的结果同质量要求比较，确定检测对象或者产品的级别，判定其合格与否。4报告检测结果 不论合格与否，都要用书面或标记的形式作出结论。 （二）焊接质量检测的职能 焊接质量检测具体可以归纳为三个方面的职能： 1质量保证的职能 也就是把关的职能，通过对焊接原材料、工序、半成品和成品的检测，做到不合格的原材料不投产，不合格的工序和半成品不流转到下一道工序，不合格的成品不出厂。 2缺陷预防的职能 检测获得的信息和
3、数据是质量控制的依据，进而发现生产过程中的质量问题，通过检测能及早发观质量问题，并找出原因及时纠正、预防或减少不合格焊缝的产生。 3结果报告的职能 在测试中得到的各种数据和记录，经过分析，形成一定形式的书面报告存档备查。同时把对这些数据和记录所作的分析和评价结果，报告有关部门，为改进焊接工艺、提高产品质量，加强管理提供质量信息和依据。 焊接质量检测的三种职能中，最基本、最主要的还是把关的职能。因此，健全检测机构、改善检测手段、加强检测力量、完善检测的标准化工作是十分必要的。焊接质量检测是全面质量管理的重要组成部分，在推行全面质量管理的过程中，不能放松和削弱检测工作，只有这样，才能从根本上解决焊
4、缝及其产品的质量问题。 二、焊接检测的依据 1焊接结构设计说明书 根据焊接结构设计说明书，对应产品在制造中的焊接接头的各项技术条件，如接头的等级要求、机械性能指标、工艺参数等进行必要的检测。 2焊接技术标准 焊接技术标准规定了焊接产品的质量要求和质量评定方法，是从事检测工作的指导性文件。 3工艺文件 包括焊接工艺规程、焊接检测规程、焊接检测工艺等，它们具体规定了检测方法和检测程序，指导现场检测人员进行工作。 4订货合同 用户对焊接质量的要求在合同中明确指出的，可作为图样和技术文件的补充规定。 5焊接施工图样 图样是最为简便的检测文件，尤其是工序检测。 6焊接质量管理制度 企业的管理制度包含质量
5、的检测，可以直接或者间接作为焊接检测的依据。 三、焊接检测方法 焊接检测方法很多，一般可按下述方法分类： 一）按焊接检测数量分 1抽检 在焊接质量比较稳定的情况下，例如自动焊、摩擦焊、氩弧焊等，当工艺参数调整好之后，在焊接过程中质量变化不大，比较稳定，可以对焊接接头质量进行抽查检测。但是，影响焊接质量的因素很多，不能排除网路电压、送丝速度、焊丝摆动等偶然因素的影响。因此，抽查检测焊缝的质量，不能完全反映所有焊缝的质量，只能相对比较和评价焊接质量。 抽查检测的数量，一般用百分比表示，依据同类焊缝或者同类产品的缺陷率确定。 2.全检 对所有的焊缝或者产品进行百分之百检查。 （二）按焊接检测方法分类
6、 1破坏性检测 (1)机械性能试验 包括拉伸试验、硬度试验、弯曲试验、疲劳试验、冲击试验等。 (2)化学分析试验 包括化学成分分析、腐蚀试验等。 (3)金相检测 包括宏观检测、微观检测等。 2非破坏性检测 外观检查 包括尺寸检测、几何形状检测、外表伤痕检测等。 水压试验 包括低压、中压、高压等； 致密性试验 包括气密牲试验、载水试验、氨渗漏试验、沉水试验、煤油渗漏试验、氦检漏试验等。 3无损检测 包括射线探伤、超声波探伤、磁力探伤、渗透探伤等。 第二节 检测中常见的焊缝缺陷 焊接缺陷的产生原因十分复杂，既有冶金因素，也有工艺因素，还有应力因素。有时环境因素影响也很大。因此，焊接缺陷种类较多。焊
7、接检测人员必须熟悉缺陷的种类、特征，才能及时发现缺陷，保证生产顺利进行。 一、缺陷及其分类 焊接过程中在焊接接头上产生的不符合标准要求的缺陷称为焊接缺陷。一般来讲，评定焊接接头质量是以焊接接头存在缺陷的性质、大小、数量和危害程度作为依据的。因此，焊接缺陷的存在，决定焊接接头质量的优劣。 在焊接生产过程中要想获得无缺陷的焊接接头，技术上是相当困难的，也是不经济的。为了满足产品的使用要求，促进焊接技术的发展和产品质量的提高，应该把焊接缺陷限制在一定范围之内，使之对焊接结构的运行不产生危害即可。焊接缺陷的分类方法很多，按广义分类，焊接缺陷基本上可归纳为如下三类： （一）尺寸上的缺陷 包括焊接结构的尺
8、寸误差和焊缝形状不佳等。 （二）结构上的缺陷 包括气孔、夹渣、非金属夹杂物、熔合不良、未焊透、咬边、裂纹、表面缺陷等。 (三)性质上的缺陷 包括机械性能和化学性质等不能满足焊件的使用要求的缺陷。机械性能指的是抗拉强度、屈服点、延伸率、硬度、冲击值、疲劳强度、弯曲角度等。化学性质指的是化学成分和耐腐蚀性等。 二、常见焊缝缺陷的基本特征 1焊缝形状和尺寸不符合要求 焊缝外表高低不平和波纹粗劣，焊缝宽度不均匀、太宽或太窄，焊缝余高过低或过高，角焊缝焊角高度不均等，都属于焊缝尺寸及形状不符合要求。这些缺陷不仅使焊缝成形不美观，而且容易造成应力集中，影响焊缝与母材的结合强度。 2咬边 咬边是指在母材部分
9、沿焊趾的沟槽或凹陷。咬边减弱了焊缝的有效截面，降低了焊接接头的机械性能。由于在咬边处形成应力集中，焊接结构承载后可能产生裂纹。 3焊瘤 焊瘤是指熔化金属流淌到焊缝外在未熔化的母材上冷凝成的金属瘤。立焊和仰焊时最易产生，埋弧自动焊接小直径环缝时也易出现。焊瘤不仅影响焊缝美观，而且往往随之出现夹渣和未焊透等缺陷；如果是管子内部的焊瘤将减小管路介质的流通截面。 4凹坑和弧坑 凹坑是指焊缝正反面低于母材表面的低洼部分。弧坑是凹坑的一种；发生在焊缝收尾处的凹陷部分。凹坑和弧坑都使焊缝的有效截面减小，降低焊缝的承载能力。弧坑处容易产生偏析和杂质积聚，易导致气孔、夹渣、裂纹等焊接缺陷。 5烧穿 烧穿是在焊接
10、过程中，由于焊接参数选择不当，焊接操作工艺不良，或者工件装配不好等原因，熔化金属自焊缝背面流出，造成穿孔的现象。 6未熔合 未熔合是熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未能完全熔化结合的部分。未熔合间隙很小，可视为片状缺陷，类似于裂纹，易造成应力集中，是危险性缺陷。 7未焊透 未焊透是熔焊时，焊接接头根部未完全熔透的现象。未焊透减小了焊缝的有效工作截面，在根部尖角处产生应力集中，容易引起裂纹，导致结构破坏。 8气孔 气孔是在焊接过程中，熔池金属中的气体在金属冷却以前未能逸出而在焊缝中所形成的孔穴。气孔按其产生的部位分为内部气孔和外部气孔，按形成气孔的主要气体分为氢气孔、一氧化碳气孔和氮气孔
11、。气孔一般是圆形或者是椭圆形。 9夹渣 夹渣是焊缝金属在快速凝固过程中，来不及浮出焊缝表面而残留在焊缝中的熔渣。夹渣的危害比气孔严重，因为夹渣的几何形状不规则，存在棱角或尖角，易造成应力集中，它往往是裂纹的起源。 10裂纹 裂纹产生的原因较多，所以裂纹的形式也较多，常见的有： （1）热裂纹 热裂纹是焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区所产生的焊接裂纹。由于产生在高温区，与大气相通的开口部位发生氧化，裂纹断口表面有氧化色，这可作为判断裂纹是否属于热裂纹的重要依据。有时在裂纹中可见到熔渣，裂纹的微观特征为沿晶界分布，断口扫描电镜观察可见到金属凝固的自由表面。在焊缝和热影响区均可产
12、生热裂纹。 （2）冷裂纹 冷裂纹是焊接接头冷却到较低温度下生的焊接裂纹。冷裂纹的产生有时间性，可能在焊后立即产生，也可能在焊后延迟一段时间才出现，后者称为延迟裂纹。延迟的时间取决于氢在金属中的扩散速度，而扩散速度又取决于焊件所处的环境温度，在一70+50的温度区间内，容易产生延迟裂纹。裂纹断口处呈金属光亮。微观特征为沿晶界或穿过晶界。在焊缝和热影响区均可产生，特别是焊道下熔合线附近、焊趾和焊缝根部。 三、检测时焊缝缺陷的基本判断 检测时焊缝缺陷的基本判断可以参考本书表3-1、表3-2。 第三节 焊缝的常规检测 焊缝的常规检测是焊接结构完全检测的第一步，它除了对焊缝外观检测和焊缝尺寸检测以外，也
13、为以后其它方法的检测提供了初步判断的依据。 一、焊缝外观检测 焊缝的外观检测可用肉眼及放大镜，主要检测焊接接头的形状和尺寸，检测过程中可使用标准样板和量规。 1目视检测的方法 目视检测工作容易进行，并且直观、方便、效率高。因此，应对焊接结构的所有可见焊缝进行目视检测。对于结构庞大，焊缝种类或形式较多的焊接结构，为避免目视检查时遗漏，可按焊缝的种类或形式分为区、块、段逐次检查。当焊接结构存在隐蔽焊缝时，应在组装之前或焊缝尚处在敞开的时候进行目视检查，以保证产品焊缝的缺陷在封闭之前发现，及时消除。 目视检测方法分为直接目视检测和远距离目视检测。 (1)直接目视检测 也称为近距离目视检测，用于眼睛能
14、充分接近被检物体，直接观察和分辨缺陷形态的场合。一般情况下，目视距离约为600mm，眼睛与被检工件表面所成的视角不小于30。在检测过程中，采用适当照明，利用反光镜调节照射角度和观察角度，或借助于低倍放大镜观察，以提高眼睛发现缺陷和分辨缺陷的能力。 (2)远距离目视检测 用于眼睛不能接近被检物体，必须借助望远镜、内孔管道镜、照相机等进行观察的场合。其分辨能力，至少应具备相当于直接目视观察所获检测的效果。 2目视检测的项目 (1)焊接后清理质量 所有焊缝及其边缘，应无熔渣、飞溅及阻碍外观检查的附着物。 (2)焊接缺陷检查 在整条焊缝和热影响区附近，应无裂纹、夹渣、焊瘤、烧穿等缺陷，气孔、咬边应符合
15、有关标准规定。焊接接头部位容易产生焊瘤、咬边等缺陷，收弧部位容易产生弧坑、裂纹、夹渣、气孔等缺陷，检查时要注意。 (3)几何形状检查 重点检查焊缝与母材连接处以及焊缝形状和尺寸急剧变化的部位。焊缝应完整不得有漏焊，连接处应圆滑过渡。焊缝高低、宽窄及结晶鱼鳞纹应均匀变化。可借助测量工具来进行测量。 (4)焊接的伤痕补焊 重点检查装配拉筋板拆除部位，勾钉吊卡焊接部位、母材引弧部位、母材机械划伤部位等。应无缺肉及遗留焊疤，无表面气孔、裂纹、夹渣、疏松等缺陷，划伤部位不应有明显棱角和沟槽，伤痕深度不超过有关标准规定。 目视检测若发现裂纹、夹渣、焊瘤等不允许存在的缺陷，应清除、补焊或修磨，使焊缝表面的质
16、量符合要求。 二、焊缝尺寸的检测 焊缝尺寸的检测是按图样标注的尺寸或技术标准规定的尺寸对实物进行测量检查。尺寸测量工作可与目视检测同时进行，也可在目视检测之后进行。通常，是在目视检测的基础上，初步掌握几何尺寸变化的规律之后，选择测量部位。一般情况下，选择焊缝尺寸正常部位、尺寸变化的过渡部位和尺寸异常变化的部位进行测量检查，然后相互比较，找出焊缝尺寸变化的规律，与标准规定的尺寸对比，从而判断焊缝的几何尺寸是否符合要求。 1对接接头焊缝尺寸的检测 一般情况下，施工图样只标注坡口尺寸，不标明焊后尺寸要求。对接接头焊缝尺寸应按有关标准规定或技术要求测量检查。检查对接接头焊缝的尺寸，方法简单，可直接用直
17、尺或焊接检测尺测量出焊缝的余高和焊缝宽度。 当组装工件存在错边时，测量焊缝的余高应以表面较高一侧母材为基准进行计算。当组装工件厚度不同时，测量焊缝余高也应以表面较高一侧母材为基础进行计算，或保证两母材之间焊缝呈圆滑过渡，2角焊缝尺寸的检测角焊缝尺寸包括焊缝的计算厚度、焊脚尺寸、凸度和凹度等。测量角焊缝的尺寸，主要是测量焊脚尺寸K1、K2和角缝厚度。然后通过测量结果计算焊缝的凸度和凹度。一般对于角焊缝检测，首先要对最小尺寸部位进行测量，同时对其他部位则进行外观检查，如焊缝坡口应填满金属，并使其圆滑过渡、外形美观、无缺陷。检查时应注意更换焊条的接头部位，有严重的凸度和凹度时，应及时修磨或补焊。 第
18、四节 焊接结构的压力试验和致密性试验压力试验和致密性试验是对焊接结构的整体强度和密封性进行的检测，也是对焊接结构的选材、切割和制造工艺等的综合性检测。其检测结果不仅是产品是否合格和等级划分的关键数据，而且是保证其安全运行的重要依据。压力试验包括水压试验和气压试验，致密性试验包括气密试验、虽然水压试验和气压试验在某种程度上也具有致密性检测的性质，但其主要目的仍然是强度检测，因而习惯上也把它们称为强度试验。 一、水压试验 水压试验是最常用的压力试验方法。水的压缩性很小，如果焊接结构一旦因缺陷扩展而发生泄漏，水压立即显著下降，不会引起爆炸。因而用水作试压介质既安全又廉价，操作起来也十分方便，故得到了
19、广泛的使用。对于极少数不宜盛装水的焊接结构，则可采用不会导致发生危险的其他液体。但试验时液体的温度应低于其闪点或沸点。进行水压试验的产品，焊接工作必须全部结束。焊缝的返修、焊后热处理、力学性能检测及无损探伤必须全部合格。受压部件充灌水之前，药皮、焊渣等杂物必须清理干净。 水压试验可用作焊接容器的致密性和强度试验。水压试验的规范包括环境温度、水的温度及试验压力、保压时间等。水压试验的环境温度应高于5，水的温度应不高于49，以防汽化，否则检查渗漏时难以发现。试验压力不同的材质按照国家标准选择，一般保压812小时。但气温低于5时不应进行水压试验。当环境温度低于5进行试验时，要采用人工加温，维持水温在
20、5以上方可进行。试验时，容器充满水，彻底排尽空气，然后，用水压机逐步增大容器内的静水压力，压力的大小按产品的工作性质而定，一般为工作压力的12515倍。在高压下持续一定的时间以后，再将压力降至工作压力，并沿焊缝边缘1520mm的地方用0.40.5千克重的圆头小锤轻轻敲击，同时对焊缝仔细检查，当发现焊缝有水珠、细水流或潮湿时就表示该焊缝处不致密，应当把它标示出来，这样的产品应评为不合格，作返修处理。如果产品在试验压力下，关闭了所有进、出水的阀门，其压力值保持一定时间不变，亦未发现任何缺陷，则产品评为合格。试验时容器顶部应设排气口，充液时应将容器内的空气排尽。试验过程中；应保持表面的干燥，以便于观
21、察。升压或降压应缓慢进行。当达到规定试验压力后，保压时间要足够长，以便对所有焊缝和连接部位进行检查。如有渗漏，修补后重新试验。水压试验完毕后，应将焊接结构内部的液体排尽，并用压缩空气将内部吹干。 对管道进行检查时，可用闸阀将它们分成若干段，并且依次对各段进行检查。 水压试验的系统中，至少有两只压力计，其中一只作为监视压力计。压力计必须经计量部门校核过，并有铅封才能使用。 在特殊情况下，为了检查强度，可用比工作压力大几倍或相当于材料屈服极限的压力值进行试验。试验时，应注意观察应变仪，防止超过屈服点。进行这种试验之后的产品，必须经退火处理，消除由于试验而带来的残余应力。 二、气压试验气压试验和水压
22、试验一样是检测在一定压力下工作的容器和管道的焊缝致密性的。气压试验比水压试验更为灵敏和迅速。同时试验后的产品不用排水处理，对于排水困难的产品尤为适用。但是，试验的危险性比水压试验大，所以进行试验时，必须遵守相应的安全技术措施，以防试验过程中发生事故。安全技术措施规定如下：（1）要在隔离场所或用厚度不小于3mm的钢板将被试验产品三面或四面包围起来，才能进行试验。（2）处在压力下的产品不得敲击、震动和修补缺陷。 （3）在输送压缩空气到产品的管道上时，要设置一个储气罐，以保证进气的稳定。在储气罐的气体出入口处，各装一个开关阀，并在输出端(即产品的输入口端)管道上装上安全阀、工作压力计和监视压力计。
23、（4）产品内的压力值达到所需的试验数值时，输入压缩空气的管道必须关闭，停止加压。进行试验时，先将所试验的产品加压到所需的压力。该压力值是由该产品的技术条件规定的。然后关闭进气阀，停止加压，把肥皂水涂到焊缝上，检查焊缝是否漏气，或检查工作压力表数值是否有下降，如没有漏气或压力值下降，则该产品可评为合格。若产品的焊缝出现漏气或容器压力下降时，应找出部位，进行标示，卸载后进行返修补焊处理。返修后再经检测才可评定为合格。三、受压容器焊接接头的强度检测 由于受压容器产品的特殊性和整体性，所以，对这类产品进行的接头强度检测只能通过检测其完整产品的强度来确定焊接接头是否符合产品的设计强度要求。这种检测方法常
24、用于贮藏液体或气体的受压容器检查上，一般除进行密封性试验外，还要进行强度试验。 产品整体的强度试验分为两类：一类是破坏性强度试验；另一类是超载试验。 进行破坏性强度试验时，试验施加载荷的性质(压力、弯曲、扭转等)和工作载荷的性质相同，载荷要加至产品被破坏为止。用破坏载荷和正常工作载荷的比值来说明产品的强度情况。比值达到或超过规定的数值时则为合格，低于则为不合格。这个数值是由设计部门规定的。高压锅炉汽包的爆破试验即属于这种试验。 这类试验在大量生产而质量尚未稳定的情况下，抽百分之一或千分之一来进行，或在试制新产品时，或在改变产品的加工工艺规范时才选用。 超载试验是对产品所施加的载荷超过工作载荷一
25、定程度，如超过25%50%来观察焊缝是否出现裂纹，以及产品变形的部分是否符合要求，来判断其强度是否合格。受压的焊接容器规定100%均要接受这种检测。试验时，施加的载荷性质是和工作载荷性质相同的。在载荷的作用下，保持一定的停留时间进行观察，若不出现裂纹或其它渗漏缺陷，且变形程度在规定范围内，则产品评为合格。 这类试验广泛用于受压容器和接触焊加工的容器以及受压管道的检测。对受压容器整体的强度试验的加载方式有：水压和气压两种。第五节 焊接接头的破坏性检测焊接生产中的破坏性检测是指测定焊接接头及焊缝金属的力学性能化学成分及金相组织等检测项目。少数批量生产的压力容器，往往要抽取少量产品作破坏性试验以验证
26、其极限耐压能力，这也属于破坏性检测的范畴。 一、焊接接头的化学成分分析（一）化学成分分析的选用原则（1）原材料及焊接材料的复检 对于高压压力容器国家规定金属材料的化学成分是必须复检的项目。当制造单位对材料化学成分有怀疑时也应该复检。（2）耐蚀堆焊层的工艺评定 在某些高温高压强腐蚀条件下工作的石油化工设备，内表面要采用带极堆焊的方法衬上一层耐腐蚀材料。耐腐蚀堆焊工艺评定的检测项目之一就是用化学分析的方法确定堆焊层的组成。（3）估计奥氏体不锈钢焊缝中的铁素体含量 在部分牌号奥氏体不锈钢的焊接中，要求焊缝具有奥氏体加少量铁素体的双相组织，其中铁素体的含量在3%8%较为适宜，由于在奥氏体不锈钢中，镍是
27、促进形成奥氏体的元素，铬是促使形成铁素体的元素，其它元素则或者形成奥氏体，或者形成铁素体，将其含量换算成相当于镍或铬含量的百分数，最后可确定出镍当量和铬当量，利用舌弗勒图，即可通过奥氏体不锈钢及其焊缝中的成分确定出铁素体含量。（4）用于缺陷原因分析 焊接结构如发生一些不允许存在或超过质量要求的缺陷，则可能是焊接材料本身包括母材和填充金属存在某种问题，也可以从成分分析着手，找出原因。（二）化学分析依据的标准 由于生产中大量使用的是各种钢材，所以采用的标准也是钢铁分析所依据的国家标准。标准对取样、分析方法作出了各种具体规定，分析时应当严格遵循。二、力学性能试验（一）材料的拉伸试验 1拉伸试验的试样
28、由于试验的对象不同，拉伸试验试样的形式各异。钢板和板件的对接缝接头试样为板状；大直径管材和其对接接头的试样则从管子上切取一部分作试样，故横截面呈圆弧状；小直径管子则可直接用整根管子作试样；焊缝和熔敷金属的试样则从焊缝金属或熔敷金属中切出并加工成圆形试样等。 2拉伸试验的方法测定常温下拉伸的力学性能主要依据试验方法的国家标准。（二）材料冲击试验1冲击试验的试样（1）试样的切取方向 冲击韧度的大小与取样的长度方向有关。这是因为钢板在轧制时所形成的晶粒纤维方向而造成材料各向异性所致。因而冲击试样有横向和纵向之分。试样长度方向与轧制方向垂直为横向试样；二者平行则为纵向试样。对于同一块钢板上切取的试样，
29、横向试样的质变比纵向试样要低。试样缺口的轴线方向应与轧制面垂直，根据技术条件规定，试样允许保留一个或两个轧制面。（2）试样的缺口形式 冲击试样有U型缺口和V型缺口之分，从同一块试板上制备的两种缺口试样比较，U型缺口的冲击韧性能指标高于V型缺口。究竟试样按哪一种缺口形式加工，也是由被检钢材所遵循的技术标准为准。按规定以Aku(J)和Aku(J/cm2)表示U型缺口的冲击吸收功和冲击韧度；以Aku(J)和aku(J/cm2)为V型缺口的冲击吸收功和冲击韧度，以示两者的区别。2焊接接头的冲击试验各种焊接试板所作的冲击试验都是针对焊接接头的。这项试验是为了测定焊接接头的冲击性。由于目的是检测焊接接头抗
30、冲击载荷的能力；故试样的取样方向受缺口轴线应当垂直于焊缝表面的限制，缺口位置可以开在焊缝上熔化线或热影响区上，其中开在热影响区的缺口轴线至试样轴线与熔合线交点的距离由产品的技术条件规定，因为热影响区的大小与材料的性质焊接方法与规范有关，只能根据具体情况确定，原则上应是缺口尽可能的通过热影响区。3冲击试验的方法冲击试验的方法有两项国家标准，主要适用于锅炉钢板及其焊接接头的检测，因为这类钢材在其技术条件下，将应变时效冲击值列为必须检测的项目。（三）弯曲试验 弯曲试验是一项工艺性能试验。许多焊接件在焊前或焊后要经过冷变形加工，材料或焊接接头能否经受一定的冷变形加工，就要通过冷弯试验加以验证。在许多材
31、料与试板的检测项目中都列有冷弯试验。通过冷弯试验，可检测材料或焊接接头受拉面上的塑性变形能力及缺陷的显示能力。试验过程是将按规定制作的试样支持在压力机或万能材料试验机上，在规定的支点间距上用一定直径的弯心对试样施力，使其弯曲到规定的角度，然后卸除试验力，检查试样承受冷变形能力。三、焊接接头的金相检测 （一）金相检测的目的焊接接头的金相检测是通过对焊接接头截面中焊缝金属和热影响区的宏观和微观组织观察，分析焊接接头的组织状态及微小缺陷夹杂物氢白点的数量及分布情况，进而分析焊接接头的性能，为选择调整焊接或热处理规范提供依据。 （二）金相检测应用实例 1角焊缝工艺评定中的宏观金相检测 在对角焊缝作工艺
32、评定时，其检测项目之一是对焊缝截面作宏观金相检测。现以板材的角焊缝为例进行说明，首先将试件两端各舍去25mm，然后沿试件横向等分切取个试样，每块试样取一个面进行金相检查，但任意两检测面不得为同一切口的两个侧面，经检查后，焊缝根部不得有未焊透部分，焊缝和热影响区不得有裂纹和未熔合。2测定焊后状态铬镍奥氏体不锈钢焊逢或堆焊金属的铁素体含量奥氏体不锈钢的焊接或耐腐蚀层的堆焊，常用求控制铁素体含量，以保证焊缝金属及堆焊层的抗热裂性。可先分析化学成分，然后用舍弗勒图，对其铁素体含量进行估算，这一方法较为简便，但不够精确。较为准确的方法是用金相法加以定量的确定。对于焊缝金属，可从产品中所带的供检测用的试板
33、上，取不少于6个的金相试样，试样按常规操作进行研磨抛光，抛光后的试样磨面可用化学方法或电解侵蚀显示铁素体，然后采用称为金相割线法的方法，将不少于10次的测得数值取平均值，即为所观察试样的铁素体的含量。从多个试样中选择个显示清晰的试样，均按此方法测出每个试样的铁素体含量，最后以个试样含量的平均值作为所测焊缝的铁素体的含量。四、保证力学性能试验可靠的条件为了使测试数据能更真实的反映材料或焊接接头的力学性能，试验结果能有良好的代表性，在进行力学性能试验时，应特别注意以下几个问题：试板和试样的取样部位必须符合规定，为各种不同目的所截取的试样都有一定的取样部位的规定，例如钢板复验用的试板，对纵轧钢板，必
34、须在距边缘为宽度1/4处取样胚，如图6-4所示。又如焊接接头的冲击试样，其缺口轴线应当垂直于焊缝表面，如图6-5所示，总之各种试板试样的取样部位和方向在相关标准中均有明确规定，取样工作应严格按规定执行，否则就失去了试验的代表性。被检验的实物及委托单上必须有标记，委托单要随实物一起流转。标记方法由企业自行规定，但标记的部位不应在实验面上，要易于辨认识别，如缺少标记及实物与委托单上的标记混淆，则所测试的结果同样也失去了代表性。必须保证试样加工符合规定的精度和形位公差。各种试样都有具体规定，例如V型缺口比U型缺口的冲击试样对表面粗糙度的要求就高一些。试验所使用的仪器设备必须状态良好，计量刻度数据显示
35、准确可靠，误差符合规定，因为试验数据需通过试验设备上的读数来反映，它决定着数据的可靠性与准确性，故设备的使用状况也是很重要的。第七章 射线探伤 射线探伤是利用射线可以穿透物质和在物质中有衰减的特性来发现其中缺陷的一种无损探伤方法。它可以检查金属和非金属材料及其制品的内部缺陷，如焊缝中的气孔、夹渣、未焊透等体积性缺陷。这种无损探伤方法有独特的优越性，即检验缺陷的直观性、准确性和可靠性，而且，得到的射线底片可用于缺陷的分析和作为质量凭证存档。但此法也存在着设备较复杂、成本较高的缺点，并需要对射线进行防护。 第一节 射线探伤的方法及其原理 射线探伤的方法常见的有四种，它们的探伤原理基本相同，但是，每
36、一种都有它们的特点及适用范围，实际检验时可能多种方法一起使用，才能准确评定焊接缺陷。 一、射线的产生、性质及其衰减 （一）X射线的产生及其性质： 1X射线的产生 用来产生X射线的装置是X射线管。它由阴极、阳极和真空玻璃（或金属陶瓷）外壳组成，其简单结构和工作原理如图7-1所示。阴极通以电流加热至白炽时，其阳极周围形成电子云，当在阳极与阴极间施加高压时，电子为阴极排斥而为阳极吸引，加速穿过真空空间，高速运动的电子束集中轰击靶子的一个面积（几平方毫米左右、称实际焦点），电子被阻挡减速和吸收，其部分动能（约1%）转换为X射线, 其余99%以上的能量变成热能。 2与探伤有关的X射线的性质 不可见，以光
37、速直线传播。 不带电，不受电场和磁场的影响。 具有可穿透可见光不能穿透的物质如骨骼、金属等的能力，并且在物质中有衰减的特性。 可以使物质电离，能使胶片感光，亦能使某些物质产生荧光。 能起生物效应，伤害和杀死细胞。 （二）射线的产生及其特性 射线是由放射性物质（60Co、192Ir等）内部原子核的衰变过程产生的。 射线的性质与X射线相似，由于其皮长比X射线短，因而射线能量高，具有更大的穿透力。例如，目前广泛使用的射线源60Co，它可以检查250mm厚的铜质工件、350mm厚的铝制工件和300mm厚的钢制工件。 （三）高能X射线的产生及其特性 高能X射线是指射线能量在1MeV以上的X射线。它主要是
38、通过加速器使灯丝释放的热电子获得高能量后撞击射线靶而产生的。加速器产生的高能X射线，其射线束能量、强度和方向均可精确控制，能量可高达35MeV，对钢铁的探伤厚度达500mm。 高能X射线虽然具有一般X射线的性质，但是由于其能量很大，因此其特性不同于一般X射线，主要表现在： 1穿透力 工业探伤用的高能X射线能量一般在1530MeV范围，可穿透一般X射线及射线不能穿透的工件，它对于解决大厚件的探伤问题是很有成效的。 2灵敏度 高能X射线装置产生的能量有40%50%可以转变成X射线，其余的变成热能，故高能X射线装置的散热问题不大，从而可以制成很小的焦点（一般在0.31mm）来提高探伤灵敏度。高能X射
39、线探伤灵敏度高达0.5%1%,而一般X射线探伤灵敏度只有1%2%。 3透照幅度 高能X射线能量很高，而且其装置产生的能量转换成射线的效率也高，产生的射线也多，因此比一般X射线探伤所需的曝光时间短得多，故散射线少。这样不仅可以得到清晰的底片，而且它透照零件的厚度差的幅度也很宽，厚度相差一倍而不用补偿时，在底片上也可以得到清晰的图像。 （四）射线的衰减 当射线穿透物质时，由于物质对射线有吸收和散射作用，从而引起射线能量的衰减。 射线在物质中的衰减是按照射线强度的衰减是呈负指数规律变化的,以强度为I0的一束平行射线束穿过厚度为的物质为例，穿过物质后的射线强度为： I=I0e 式中 I射线透过厚度的物
40、质的射线强度； I0射线的初始强度； e自然对数的底； 透过物质的厚度； 衰减系数（-1）。 二、射线探伤的方法及其原理 （一）射线照相法 射线照相法是根据被检工件与其内部缺陷介质对射线能量衰减程度的不同，使得射线透过工件后的强度不同，使缺陷能在射线底片上显示出来的方法。如图7-2所示，平行射线束透过工件时，由于缺陷内部介质（如空气、非金属夹渣等）对射线的吸收能力比基本金属对射线的吸收能力要低得多，因而透过缺陷部位（图中A、B）的射线强度高于周围完好部位（如C处）。在感光胶片上，对应有缺陷部位将接受较强的射线曝光，经暗室处理后将变得较黑（图中A、B处黑度比C处大）因此，工件中的缺陷通过射线照相
41、后就会在底片上产生缺陷影迹。这种缺陷影迹的大小实际上就是工件中缺陷在投影面上的大小。 （二）射线荧光屏观察法荧光屏观察法是将透过被检物体后的不同强度的射线，再投射在涂有荧光物质的荧光屏上，激发出不同强度的荧光而得到物体内部的影象的方法。此法所用设备主要由X射线发生器及其控制设备荧光屏观察和记录用的辅助设备防护及传送工件的装置等几部分组成。检验时，把工件送至观察箱上，X射线管发出的射线透过被检工件，落到与之紧挨着的荧光屏上，显示的缺陷影象经平面镜反射后，通过平行于镜子的铅玻璃观察，荧光屏观察法只能检查较薄且结构简单的工件，同时灵敏度较差，最高灵敏度在2%3%，大量检验时，灵敏度最高只达4%7%，
42、对于微小裂纹是无法发现的。 （三）射线实时成象检验 射线实时成象检验是工业射线探伤很有发展前途的一种新技术，与传统的射线照相法相比具有实时，高效、不用射线胶片、可记录和劳动条件好等显著优点。由于它采用X射线源，常称为X射线实时成象检验。国内外将它主要用于钢管、压力容器壳体焊缝检查；微电子器件和集成电路检查；食品包装夹杂物检查及海关安全检查等。这种方法是利用小焦点或微焦点X射线源透照工件，利用一定的器件将X射线图象转换为可见光图象，再通过电视摄象机摄象后，将图象直接或通过计算机处理后再显示在电视监视屏上，以此来评定工件内部的质量。通常所说的工业X射线电视探伤，是指X光图象增强电视成象法，该法在国
43、内外应用最为广泛，是当今射线实时成象检验的主流设备，其探伤灵敏度已高于2%，并可与射线照相法相媲美。该法探伤系统基本组成如图7-4所示。图74 X光图象增强电视成法探伤系统1射线源 2、5电动光阑 3X射线束 4工件6图象增强器 7耦合透镜组8-电视摄象机9控制器 10-图象处理器 11监视器 12防护设施（四）射线计算机断层扫描技术计算机断层扫描技术，简称CT（Computertomography）。它是根据物体横断面的一组投影数据，经计算机处理后，得到物体横断面的图象。所以，它是一种由数据到图象的重组技术，其装置结构如图7-5所示。图75射线工业CT系统组成框图1-射线源 2工件 3检测器
44、 4数据采集部 5高速运算器 6计算机CPU 7控制器8显示器 9摄影单元 10磁盘 11防护设施 12机械控制单元13射线控制单元14应用软件 15图象处理器射线源发出扇形束射线，被工件衰减后的射线强度投影数据经接收检测器（300个左右，能覆盖整个扇形扫描区域）被数据采集部采集，并进行从模拟量到数字量的高速A/D转换，形成数字信息。在一次扫描结束后，工作转动一个角度再进行下一次扫描，如此反复下去，即可采集到若干组数据。这些数字信息在高速运算器中进行修正图象重建处理和暂存，在计算机CPU的统一管理及应用软件支持下，便可获得被检物体某一断面的真实图象，显示于监视器上。第二节 射线探伤设备简介射线
45、探伤常用的设备主要有X射线机、射线机等，它们的结构区别较大。一、X射线机1X射线机的分类和用途X射线机即X射线探伤机，按其结构形式分为携带式、移动式和固定式三种。携带式X射线机多采用组合式X射线发生器，体积小，重量轻，适用于施工现场和野外作业的工件探伤；移动式X射线机能在车间或实验室移动，适用于中、厚焊件的探伤；固定式X射线机则固定在确定的工作环境中靠移动焊件来完成探伤工作。X射线机亦可按射线束的辐射方向分为定向辐射和周向辐射二种。其中周向X射线机特别适用于管道、锅炉和压力容器的环形焊缝探伤，由于一次曝光可以检查整个焊缝，显著提高了工作效率。2射线管射线管是射线机的核心部件，是由阴极、阳极和管
46、套组成的真空电子器件，其结构如图7-6所示。图76射线管结构示意图阴极 聚焦罩灯丝 阳极罩 阴极体6阳极靶 管套(1)管套 它是射线管的外壳。为了使高速电子在射线管内运动时阻力减小，管内要求有较高的真空度，一般在1.33104Pa以上。 (2)阴极 射线管的阴极起着发射电子和聚集电子的作用。它主要由发射电子的钨丝和聚焦电子的聚集罩（纯铁或纯镍制成的凹面形）组成。射线管内阳极焦点的形成取决于阴极的形状。(3)阳极 射线是从射线管的阳极发出的。整个阳极构造包括阳极靶（钨等）、阳极体和阳极罩（铜，导电和散热）三部分。一般阳极靶与管轴垂直方向约成200倾角，X射线束则形成一个约400圆锥向外辐射。由于X射线管能量转换率很低，阳极靶接受电子轰击的动能绝大部分转换为热能而被阳极吸收，因此阳极的冷却至关重要。目前采用的冷却方式主要有辐射散热及油、水冷却等。(1)焦点 射线管的焦点是决定X射线管光学性能好坏的重要标志，焦点大小直接影响探伤灵敏度。技术指标中给出的焦点尺寸通常是有效焦点。因为影响透照清晰度和灵敏度的主要是有效焦点的大小。由于阳极靶块与射线束轴线一般成200倾斜角，所以有效焦点大约是实际焦点的1/3。3X射线机的组成X射线机通常由X射线管、高压发生器、控制装置、冷却器、机械装置和高压电缆等部件