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1、2023年常见焊接缺陷及X射线无损检测 渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸 前言 船舶制造业自20世纪初开始研究焊接应用技术，并于1920年以英国船厂首次采用焊接技术建造远洋船为标志，焊接技术逐渐在船厂得到推广应用，并迅速取代铆接技术。由于焊接过程中各种参数的影响，焊缝中有时候不可避免地会出现裂纹、气孔、央渣、未熔合和未焊透等缺陷。为了保证焊接构件的产品质量，必须对其中的焊缝进行有效的检测和评价，尤其是在船舶压力管道、分段大接缝、外板及水密与强力接点等部位进行质量检测是十分必要的。 众所周知，船舶结构件发生焊接裂纹对结构强度和航行安全危害极大，特别是一些隐性裂纹不易发现，一旦船舶出厂，这些隐性
2、裂纹后患无穷。因此，船舶在建造焊接过程中产生的裂纹一经发现，就必须立即查明原因并采取果断的措施彻底根除。焊接质量的检验方法，一般分无损检验和破坏检验两大类，采用何种方法，主要根据产品的技术要求和有关规范的规定。 无损探伤分渗透检验、磁粉探伤、超声波探伤和射线照相探伤。破坏检验方法是用机械方法在焊接接头(或焊缝)上截取一部分金属，加工成规定的形状和尺寸，然后在专门的设备和仪器上进行破坏试验。依据试验结果，可以了解焊接接头性能及内部缺陷情况，判断焊接工艺正确与否。经检验，船体结构焊缝超过质量允许限值时，应首先查明产生缺陷的原因，确定缺陷在工件上的部位。在确认允许修补时，再按规定对焊缝进行修补。 -
3、 1 渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸 产生咬边的原因：是由于焊接电流过大、运条速度快、电弧拉得太长或焊条角度不当等。埋弧焊的焊接速度过快或焊机轨道不平等原因，都会造成焊件被熔化去一定深度，而填充金属又未能及时填满而造成咬边。防止产生咬边的办法是：选择合适的焊接电流和运条手法，随时注意控制焊条角度和电弧长度；埋弧焊工艺参数要合适，特别要注意焊接速度不宜过高，焊机轨道要平整。 (4)未焊透、未熔合 焊接时，接头根部未完全熔透的现象，称为未焊透；在焊件与焊缝金属或焊缝层间有局部未熔透现象，称为未熔合。 未焊透或未熔合是一种比较严重的缺陷，由于未焊透或未熔合，焊缝会出现间断或突变，焊缝强度大大降低
4、，甚至引起裂纹。因此，在船体的重要结构部分均不允许存在未焊透、未熔合的情况。未焊透和未熔合的产生原因是焊件装配间隙或坡口角度太小、钝边太厚、焊条直径太大、电流过小、速度太快及电弧过长等。焊件坡口表面氧化膜、油污等没有清除干净，或在焊接时该处流入熔渣妨碍了金属之间的熔合或运条手法不当，电弧偏在坡口一边等原因，都会造成边缘不熔合。 防止未焊透或未熔合的方法是正确选取坡口尺寸，合理选用焊接电流和速度，坡口表面氧化皮和油污要清除干净；封底焊清根要彻底，运条摆动要适当，密切注意坡口两侧的熔合情况。 (5)焊接裂纹 焊接裂纹是一种非常严重的缺陷。结构的破坏多从裂纹处开始，在焊接过程中要采取一切必要的措施防
5、止出现裂纹，在焊接后要采用各种方法检查有无裂纹。一经发现裂纹，应彻底清除，然后给予修补。 焊接裂纹有热裂纹、冷裂纹。焊缝金属由液态到固态的结晶过程中产生的裂纹称为热裂纹，其特征是焊后立即可见，且多发生在焊缝中心，沿焊缝长度方向分布。热裂纹的裂口多数贯穿表面，呈现氧化色彩，裂纹末端略呈圆形。产生热裂纹的原因是焊接熔池中存有低熔点杂质(如FeS等)。 防止产生热裂纹的措施是：一要严格控制焊接工艺参数，减慢冷却速度，适当提高焊缝形状系数，尽可能采用小电流多层多道焊，以避免焊缝中心产生裂纹；二是认真执行工艺规程，选取合理的焊接程序，以减小焊接应力。焊缝金属在冷却过程或冷却以后，在母材或母材与焊缝交界的
6、熔合线上产生的裂纹称为冷裂纹。这类裂纹有可能在焊后立 - 3 渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸 量施焊法。每一缺陷应一次焊补完成，不允许中途停顿。预热温度和层间温度，均应保持在60以上。 (6)焊缝缺陷的消除的焊补，不允许在带压和背水情况下进行； (7)修正过的焊缝，应按原焊缝的探伤要求重新检查，若再次发现超过允许限值的缺陷，应重新修正，直至合格。焊补次数不得超过规定的返修次数。 4、无损检测 4.1、无损检测的定义 现代无损检测的定义是：在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构、性质、状态进行检查和测试的方法。 无损检测是在现代科学技
7、术发展的基础上产生的。例如，用于探测工业产品缺陷的X射线是在德国物理科学家伦琴发现X射线基础上发生的，超声波检测是在二次世界大战中迅速发展的声纳技术和雷达技术的基础上开发出来的，磁粉检测建立在电磁学理论的基础上，而渗透检测得益于物理化学的进展，等等。长期以来，无损检测技术主要应用于工业材料和制品的质量监测，在接下来的章节中，我将对船舶焊缝中无损探伤的展开研究。 4.2、无损检测的背景及发展 随着工业生产的发展，无损检测的发展大致经历了三个阶段，即无损探伤NDI(NondestruetiveInspeetion)，无损检验NDT(NondestruetiveTesting)及无损评价NDE(No
8、n-destruetiveEvaluation)，目前一般统称为无损检测NDT。其中，NDI是在不损坏产品的前提下，发现人眼无法直接观察到的缺陷；NDT是不但检验最终产品，而且要测量过程的工艺参数：NDE是不仅要探出缺陷的有无及位置，而且还要测出缺陷的类型、尺寸、形状、取向以及对力学行为的影响等，以便用断裂力学的方法对被测产品作出检修周期和使用安全性的结论。因此，NDE包括NDI及NDT的内容，更具有综合性。材料和工件的无损检测和评价，对于控制和改进生产过程和产品的质量，保证材料、零部件、产品的可靠性和生产过程的安全性，以及提高劳动生产率等都起着关键性的作用.无损检测作为一项工业技术，被应用于
9、产品的整个制造、服役过程中，是现代工业发展必不可少的有效工具。因此世界各国对无损检测技术的研究都非常重视，大力开展 - 5 渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸 小和数量，随后按通行的标准对缺陷进行评定分级。如图 原理：放射线穿透试件时胶片曝光，不连续对曝光有影响。如图 渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸 2)应用范围：适用于大部分材料，开关和结构。例如新制造或在用的焊接件，铸件组合件等。 3)优点：检测结果有直接记录底片，由于底片上记录的信息十分丰富，且可以长期保存，从而使射线照相法成为各种无损检测方法中记录最真实、最直观、可追踪性最好的检测方法。可以获得缺陷的投影图像，缺陷定性定量最准确。体
10、积型缺陷检出率很高，而面积型缺陷的检出率受到多种因素影响。 4)缺点：适宜检验较薄的工件而不适宜较厚的工件； 适宜检测对接焊缝，检测角焊缝效果较差，不适宜检测板材、棒材、锻件；对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸(高度)的确定比较困难；检测成本高；射线照相法检测速度慢；平面不连续的(可检测方向)有临界值；射线对人体有伤害。 (3)超声波检测(PenetrationTesting) 超声波是一种频率超过20KHz的特殊声波，除具有传统声波传输的基本物理特性，(如：反射、折射和衍射等)外，其还具有方向性集中、穿透力强、振幅小等特点因而超声波检测技术在实时控制、高精度、无损伤等方面均具有优势，广泛应用
11、在工业无损检 - 89 渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸 零件表面被施涂含有荧光染料或者着色染料的渗透液后，在毛细管作用下，经过一定时间，渗透液可以渗进表面开口的缺陷中：经去除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显影剂，同样，在毛细管作用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中：在一定的光源下(紫外线或者白光)，缺陷处的渗透液痕迹被显示(黄绿色荧光或者鲜艳红光)，从而探测出缺陷的型貌以及分布状态。如图 1)原理：将可视或荧光物资的液体涂到表面，由毛细作用进入不连续处 2)应用范围：事实上可以用于任何无覆盖层，未污染的无吸附性固体 3)优点：操作相对简单，材料廉价，特别敏感
12、，通用，培训少渗透探伤可以用于疏松多孔性材料外任何种类的材料；形状复杂的部件也可用渗透探伤，并一次操作就可大致做到全面检测：同时存在几个方向的缺陷，用一次探伤操作就可完成检测；不需要大型的设备，可不用水、电。 4)不足：只能检测到开口至表面的不连续，表面必须相对光滑且没有污染物；检测工序多，速度慢；检测灵敏度比磁粉探伤低；材料较贵，成本较高；有些材料易燃， - 11 渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸 二、射线探伤技术在船舶制造业中的应用研究 1、前言 1895年德国物理学家伦琴发现X射线，1912年美国物理学家D库利吉博士研制出新型X射线管一白炽阴极X射线管，这种X射线管可以承受高电压、高电
13、流，为X射线的工业应用提供了基础。1922年美国麻萨诸塞州陆军兵工厂安装了库利吉管X射线机，工作电压为200kV，管电流达5111A，一次完成了真正的工业射线照相。 此后，射线照相检验技术得到了迅速的发展，1930年前后，射线照相检验技术正式进入工业应用。1940年前后，首次得出了射线照相检验底片质量问题。1962年前后，建立了完整的、至今仍在指导常规射线照相检验技术的基本理论。1970年以后，图像增强器射线实时成像检验技术、射线层析检测技术等发展迅速。1990年以后射线检测技术进入了数字射线检测技术时代，成像板及线阵列射线实时成像检验技术和CR技术是发展中的重要技术对于工业应用，射线检测技术
14、已形成了一个完整的技术系统，一般认为可划分为：射线照相检验技术、射线实时成像检验技术、射线层析检测技术和辐射测量技术四类。射线照相检验技术主要是X射线照相检验技术、Y射线照相检验技术、中子射线照相检验技术和非胶片射线照相检验技术等。 2、射线探伤 2 1、X射线检测概述 射线检测技术是一种重要的无损检测技术。它依据的是被检工件由于成分、密度、厚度等的不同，对射线产生不同的吸收和散射特性并对被检工件的质量、尺寸、特性等做出判断。X射线检测是众多射线检测中比较常见的一种，广泛应用于冶金、机械、石油、化工、航空、航天、医疗等各个领域。 2 2、射线探伤的应用 射线检测技术不仅可用于金属材料(黑色金属
15、和有色金属)的检验，也可用于非金属材料和复合材料的检验，特别是它还可能用于放射性材料的检验。检验技术对被检工件或试件的表面和结构没有特殊要求，所以它可以应用各种产品的检验。目前，射线广泛地应用于机械、兵器、船舶、核工业、航空、航天、电子等各工业领域，其中应用最广泛的方面是铸件和焊接件的检验。射线检测技术在工业与科学研究等方面的主要应用类型包括： - 13 渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸 (2)中国船级社1996钢质内河船入级与建造规范： (3)中国船级社1998材料与焊接规范： (4)原中国船舶工业总公司中国造船质量标准CSQs(1998)： (5)GBT332387钢熔化焊对接接头射线照
16、相和质量分级： (6)CT3T317794船舶钢焊缝射线照相和超声波检查规则： (7)GBT355894船舶钢焊缝射线照相工艺和质量分级： (8)GBT355994船舶钢焊缝手工超声波探伤工艺和质量分级。 以上规范和标准主要体现在船厂技术部门编制的有关焊接工艺文件中，在现场检验的检验人员主要是确定其工艺和计划是否经船检机构认可，在实际工作中船厂特别是中小型厂会经常疏忽，还需要注意以下内容： (1)无损探伤人员必须要有相应的资格。 (2)被评定为不合格的焊缝应及时返修，并注意对返修工艺的控制和检验。 (3)当无损探伤发现焊缝内部有不允许存在的缺陷并认为该缺陷有可能延伸时则应在其延伸方向(一端或两
17、端)增加探伤数量直至达到邻近合格的焊缝为止； (4)当所有被检焊缝的一次合格率低于80时，应对重要部位焊缝追加检查，其数量大约为10一20，并应对全部焊接工艺引起注意。 (5)射线拍片的布片密度应按钢材的材料级别从高到低递减。纵横向对接焊缝交叉处的布片方向应平行与横向对接焊缝。 (6)对危险化学品船焊缝的无损探伤，尚应对下列部分进行无损探伤。 a)液货舱舱壁板上所有的焊缝十字交叉处： b)液货舱边界焊缝应探测裂纹，探测的长度应至少为液货舱边界焊缝总长度的10： c)当舷侧和船底纵骨以及纵舱壁水平扶强材在横舱壁处中断时，上述构件与横舱壁的焊缝应探测裂纹，探测的长度应至少为骨材与横舱壁连接焊缝总长
18、度的10： d)当纵向构件和纵舱壁水平扶强材连续地通过横舱壁时，其与横舱壁的焊缝应探测裂纹，探测的长度对舷侧和船底纵向构件至少为总长度30，对纵舱壁水平扶强材至少为总长度的20。当横向构件连续地穿过液货舱纵舱壁时，该构件与边界连接焊缝戍探测裂纹探测的焊缝长度至少为总长度的10。 渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸 3 2、美国船级社(ABS)射线探伤规范 1射线探伤范围 (1)总则 必须对现场验船师提供足够的证明以核准射线探伤的适用性，并且检查具有代表性的检测点的射线图片。 (2)高比例的超标缺陷：如果超标缺陷非常高，检测点的数目必须增加。船舶焊接缺陷及无损探伤研究 2射线探伤的位置 (1)总
19、则 在选择检测点时，以下检测位置将着重考虑： a)位于高强度区域内的焊接 b)其他重要结构构件 c)不能到达或很难检查到的焊接部位 d)现场搭载焊接 e)可疑区域 3射线探伤应用标准 (1)船体表面一A级标准，对于船长大于或等于150m，应用于船肿部06L范围内船体表面熔透焊(fundePenetration)的射线探伤必须符合A级标准。 a)当使用特殊船体材料或者船体设计认为材料属于危险级别时，对船长小于150m(500ft)的船体表面探伤也可以应用A级标准。 b)所有LNG(LiquefiedNaturalGas)和LpG(Liquefiedpetroleum船舶的货舱(除了隔膜舱)的熔透
20、焊射线探伤必须符合A级标准。 (2)船体表面一B级标准，除了上面情况适用于A级标准外，对于船长小于150m和所有船肿O6L以外的船体表面熔透焊的射线探伤适用于B级。 4可接受的标准 (1)裂纹 射线探伤显示的任何裂纹都不被接受。 (2)未熔合或未焊透 在焊缝任何部位或者焊缝与相邻母材之间的未完全熔合被称为未熔合或者未焊透。 - 1617 渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸 (4)气孔 气孔、圆形空洞和分散良好的夹钨都被作为气孔处理。 a)A级和B级在150mm焊接长度内且钢板厚度在12smm到50mm内，射线图像显示的气孔大于圈34至图35允许的范围被评定为缺陷超标。 b)对于材料厚度大于50
21、的射线探伤图像评定气孔的标准完全不同于图34到图3 5的标准。 渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸 (5)多种缺陷 射线图像显示既有气孔又有夹渣(包括可以接受的未熔合和未焊透)，以下为判定标准： a)如果射线探伤缺陷接近最大可以允许的夹渣程度，此时只有50可被允许的气孔存在。 - 20 渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸 结论 本论文在指导老师的悉心指导和严格要求下，经过本人三个多月的努力业已完成，从课题选择到具体构思和内容，无不凝聚着老师的心血和汗水，在学校学习和生活期间，也始终感受着老师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向各位老师表示深深的感谢和崇高的敬意。 这次做论文的经历也会使我
22、终身受益，我感受到做论文是要真正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。 本次毕业论文设计与编写的过程，是对我所学的无损检测专业知识的又一次巩固与加强。这使我对无损检测的一些基础知识得到进一步巩固。通过对相关书籍的翻阅和网上查找，我了解了焊接和无损检测的原理与内涵，以及它的发展方向和所面临的问题。不过更重要的是，这次毕业论文的编写让我懂得了很多论文内容之外的东西，整个编写过程不仅是对自己掌握知识全面性的考察，更是一次锻炼自身能力的机会和对自己意志品质的全面考验。它让我找
23、到了一种创新的、自主的学习方式，这更有利于我把所研究的知识和今后的实际工作紧密地联系到一起。正是这次毕业设计，让我对自己所学的专业更加热爱，并指导着我把知识更好地运用到今后的实践中去。 渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸 参考文献 1、赵思连船舶焊接缺陷及其质量检验J，(2023)03-21-03 2、AWS美国焊接协会焊接外观检验工作手册S，2023 3、郑世才射线检测M机械工业出版社，2023 4、KennethRCastleman，数字图像处理M，朱志刚，北京：电子工业出版社，2023，187456 5、中国船级社钢质海船建造与入级规范S2023 6、MaterialSandWeldin
24、92023S，AmerieanBureauofShippingS 7、魏国亮赵振宇，徐胜航，于洋工业常用无损探伤原理及特点分析J，(2023)03-0152-02 8、罗旭辉钢结构焊缝的超声探伤J，广州建筑，2023年，第一期 9、周志勇船体焊缝缺陷X射线图像自动识别方法研究D上海：上海海事大学轮机学院，2023 10、李卫东，李德元焊接缺陷自动检测中区分典型条形缺陷判据的建立J电力建设，1999，20(2)：9一ll 11、吴明复焊缝的无损检测技术J首都航天机械公司航天工艺， 1998，20(6)：5052 12、于凤坤，赵晓顺，王希望，刘淑霞，马跃进无损检测技术在焊接裂纹检测中的应用J，(
25、2023)090353-03 13、姚培元无损检测技术M北京：航天大学出版社，1983 14、强天鹏射线检测M昆明：云南科技出版社，1999 渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸 致谢 三年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。三年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊。随着这份论文的截稿，我的心里思绪万千，久久不能平静。这意味着我即将离开着、这个我生活学习了三年的地方。 伟人、名人为我所崇拜，可是我更要把我的敬意和赞美献给我的老师，要特别感谢老师在整个毕业课题设计期间给予本人无微不至的关怀和细心的指导。在设计过程中指导老师
26、为我提出了许多宝贵的意见和建议，谨向孙老师表示深深的谢意。 另外，感谢校方给予我这样一次机会，能够独立地完成一个课题，并在这个过程当中，给予我们各种方便，使我们在即将离校的最后一段时间里，能够更多学习一些实践应用知识，增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考的能力。再一次对我的母校表示感谢。 感谢在整个毕业设计期间和我密切合作的同学，和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们，在大学生活即将结束的最后的日子里，我们再一次演绎了团结合作的童话，把一个庞大的，从来没有上手的课题，圆满地完成了。正是因为有了你们的帮助，才让我不仅学到了本次课题所涉及的新知识，更让我感觉到了知识以外的东西，那就是团结的力量。 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意！ 最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。 常见焊接缺陷及X射线无损检测 无损检测常见的焊接缺陷 X射线无损检测操作规程和维护保养制度 常见焊接质量缺陷 常见的焊接缺陷(内部缺陷) 如何检查0.4mm 304不锈钢焊接缺陷(无损检测) 隧道无损检测质量缺陷整治方案 锅炉焊接常见缺陷分析及解决方案 工艺管线焊接无损检测管理办法 常见焊接缺陷及防止措施和注意事项