第15讲焊接缺陷评定分析_1.pdf

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1、 结构可靠性评价及失效分析 第 15 讲 焊接缺陷评定 1、ISO17635：2003（EN12062：2002）焊缝无损检测金属材料熔化焊总则摘要介绍 1.1 应用范围 本标准基于质量要求，对有关材料、焊接厚度、焊接程序和检查内容，出于质量管理的目，本标准对焊接的无损检查方法的结果的评估均做出了指导。本标准对不同的检查形式要应用的总的规则和标准也指出了规定。1.2 适用材料 本标准适用于下列材料和其合金及其组合材料的熔化焊焊缝：钢铁；铝；铜；镍；钛。其他金属材料使用此标准应在合同双方之间达成协议。1.3 检测方法的选择 在表 1 中列出了有关表面缺陷进行焊缝检测的一般可接受的方法，在表 2

2、中列出了有关内部缺陷进行焊缝检测的一般可接受的方法。表 1 所有类型焊缝的接近表面缺陷进行检测的一般可接受的方法 材 料 检测方法 铁素体钢 VT VT 和 MT VT 和 PT VT 和（ET）奥氏体钢、铝、镍、铜和钛 VT VT 和 PT VT 和（ET）（）指出有限使用方法 表 2 具有完全焊透的对接和T 型接头检测内部缺陷通常可接受的方法 材料和连接类型 厚度（mm）1）t8 8t40 t40 铁素体对接接头 RT 或（UT）RT 或 UT UT 或（RT）铁素体 T 型接头（UT）或（RT）UT 或（RT）UT 或（RT）奥氏体对接接头 RT RT 或（UT）RT 或（UT）奥氏体

3、T 型接头（UT）或（RT）UT 和/或（RT）（UT）或（RT）铝对接接头 RT RT 或 UT RT 或 UT 铝 T 型接头（UT）或（RT）UT 或（RT）UT 或（RT）镍和铜合金对接接头 RT（UT）或 RT（UT）或（RT）镍和铜合金 T 型接头（UT）或（RT）（UT）或（RT）（UT）或（RT）钛对接接头 RT（UT）或 RT 钛 T 型接头（UT）或 RT UT 或（RT）（）表示有限制的使用。1）厚度，t，是用于要焊接的母材金属的厚度。1.4 推荐的规则和标准 在标准附录 A 中列出了 ISO5817 或 ISO10042 质量标准和检查技术之间的校正关系，列出了检测水准

4、和无损检测标准的可接受水准之间的质量标准关系，详见表 3表 8。表 3 目视检测（VT）依照 ISO5817 或 ISO10042 而确定的质量标准 依照ISO17637而确定的检测技术和水准 可接受的水准1)B 未规定水准 B C 未规定水准 C D 未规定水准 D 1）目视检测方面的可接受水准与 ISO5817 或 ISO10042 的质量标准相等 表 4 渗透检测（PT）依照 ISO5817 或 ISO10042 而确定的质量标准 依照 ISO3452-1 而确定的检测技术和水准 依照 EN1289 而确定的可接受的水准 B 未规定水准 2X C 未规定水准 2X D 未规定水准 3X

5、表 5 磁粉检测（MT）依照 ISO5817 或 ISO10042 而确定的质量标准 依照ISO17638而确定的检测技术和水准 依照 EN1291 而确定的可接受的水准 B 未规定水准 2X C 未规定水准 2X D 未规定水准 3X 表 6 涡流检测（ET）依照 ISO5817 或 ISO10042 而确定的质量标准 依照ISO17643而确定的检测技术和水准 可接受的水准 B 未规定水准 依照合同双方协议确定 C D 表 7 射线检测（RT）依照 ISO5817 或 ISO10042 而确定的质量标准 依照ISO17636而确定的检测技术和水准 依照EN12517而确定的可接受的水准 B

6、 B 1 C B1)2 D A 3 1）但是一次透照的最大区域应参照ISO17636：2003 中等级 A 的要求。表 8 铁素体超声波检测（UT）依照 ISO5817 或 ISO10042 而确定的质量标准 依照 ISO176401)而确定的检测技术和水准 依照 EN1712 而确定的可接受的水准 B 至少是 B 2 C 至少是 A 3 D 水准不适用2)不适用2)1）当按合同双方协议要求显现定性时，EN1713 是适用的。2）未建议采用 UT，但是，可由合同双方协议确定（采用与质量标准 C 相同的要求）。2、ISO5817：2003 钢、镍、钛及其合金的熔化焊接头（高能束焊接头除外）缺欠质

7、量分级摘要介绍 2.1 应用范围 该国际标准作为0.5mm以上钢、镍、钛及它们的合金焊缝评定等级的标准。本标准适用于：非合金钢和合金钢；镍和镍合金；钛和钛合金；手工焊、机械焊接和自动焊接；所有的焊接位置；所有焊接接头，例如：对接、角接和支管连接；下面所讲的与国际标准ISO4063编号一致的焊接方法：11 无气体保护的金属电弧焊;12 埋弧焊;13 金属气体保护焊;14 钨极气体保护焊;15 等离子焊;31 氧焰气焊（仅针对钢）。2.2 缩写 下列缩写在表1（见表9）中使用：A气体夹杂的面积；a角焊缝的标称厚度（参见ISO 2553）；b焊缝余高的宽度；d气孔的直径；h缺欠的高度或宽度；l缺欠的

8、长度；lp投影面积或横截面面积；s标称对接焊缝厚度（参见ISO 2553）；t管壁厚度或板厚（标称尺寸）；Wp焊缝宽度或断口面积的宽度或长度；z角焊缝的焊脚长度（参见ISO 2553）；焊趾的角度；角的角度误差。表 9 缺欠的限值 编号 根据ISO 6520-1编号 缺欠名称 解释 t mm 不同评定组别所允许的缺欠的极限值 D C B 1表面缺欠 1.1 100 裂纹 0,5 不允许 不允许 不允许 1.2 104 弧坑裂纹 0,5 不允许 不允许 不允许 1.3 2017 表面气孔 单个气孔最大尺寸 对称焊缝 角接焊缝 0,5-3 d0.3 s d0.3 a 不允许 不允许 单个气孔最大尺

9、寸 对称焊缝 角接焊缝 3 d0.3s,a 最 大3mm d0.3a,最大3mm d0.2s,最大2mm d0.2a,最大2mm 不允许 1.4 2025 开口弧坑 0,5-3 h 0,2t 不允许 不允许 3 h0,2t,最大2mm h0.1t,最大1mm 不允许 1.5 401 未熔合 未完全熔合 0,5 不允许 不允许 不允许 微观未熔合 允许 允许 不允许 1.6 4021 根部熔深不足 只针对单面焊对接焊缝 0,5 短缺欠：h0.2t,最大2mm 不允许 不允许 1.7 5011 5012 盖面咬边 要圆滑过渡，不能是成簇缺陷 0,5-3 短缺欠：h0.2t 短缺欠：h0.1t 不允

10、许 3 h0.2t,最大1mm h0.1t,最大0.5mm h0.05t,最大0.5mm 1.8 5013 根部咬边 要圆滑过渡 0,5-3 h0.2mm+0.1t 短缺欠：h0.1t 不允许 3 短缺欠：h0.2t,最大2mm 短缺欠：h0.1t,最大1mm 短 缺 欠：h0.05t,最大0.5mm 1.9 502 余高过大（对 接 焊缝）要圆滑过渡 0,5 h1mm+0.25b,最大10mm h1mm+0.15b,最大 7mm h1mm+0.1b,最大 5mm 1.10 503 盖面余高过大（角焊缝）0,5 h1mm+0.25b,最大5mm h1mm+0.15b,最大 4mm h1mm+0

11、.1b,最大 3mm 1.11 504 根部余高过大 0,5-3 h1mm+0.6b h1mm+0.3b h1mm+0.1b 3 h1mm+1.0b,最大5mm h1mm+0.6b,最大 4mm h1mm+0.2b,最大 3mm 1.16 512 角焊缝过度 不对称（焊角过度 不等长）在要求对称角焊缝时 0,5 h 2 mm+0,2 h 2mm+0,15 h1.5mm+0,15,1.17 515 根部凹陷 要圆滑过渡 0,5 至 3 h 0.2 mm+0,1t 短缺欠：h 0,1t 不允许 3 短缺欠：h 0.2t最大2mm 短缺欠：h0,1t 最大 1mm 短缺欠：h 0,05t 最大 0,

12、5mm 1.18 516 根部弥散气孔 结晶时焊缝中的气泡在根部结成的海绵状分布的气孔（如，根部 缺少气体保护时）0,5 局部允许 不允许 不允许 1.19 517 接头缺欠 0,5 欠缺 极限值取决于再引弧位置出现的缺欠种类 不允许 不允许 1.20 5213 角焊缝厚度 过小 不适用于要求较大熔深的工艺 0,5-3 短缺欠：h 0.2 mm+0,1 短缺欠：h 0,2 mm 不允许 3 短缺欠：h 0.3 mm+0,1，最大 2mm 短缺欠：h0.3mm+0,1 最大 1mm 不允许 1.21 5214 角焊缝厚度 过大 角焊缝的实际厚度过大 0,5 允许 h1mm+0,2 最大 4mm

13、h1mm+0,15 最大 3mm 1.22 601 引弧点 0,5 允许，当不影响母材的性能 不允许 不允许 1.23 602 焊接飞溅 0,5 允许与否取决于实际应用，如何种材料，是否有防腐保护要求等 2 内部缺欠 2.1 100 裂纹 除微观裂纹和弧坑裂纹以外的所有种类裂纹 0,5 不允许 不允许 不允许 2.2 1001 微观裂纹 一般在微观裂纹金相中才能发现的裂纹（50）0,5 允许 允许与否取决于母材的种类，更主要是裂纹的聚集情况 2.3 2011 2022 气孔 弥散气孔（均布）下列条件和缺欠的极限必须满足：见附录 B a1）缺欠的最大面积占投影面面积的百分比(包括成簇缺欠)注:投

14、影面中的弥散气孔取决于焊层数量(焊缝容积)0,5 单层：2.5%多层：5%单层：1.5%多层：3%单层：1%多层：2%a1）截面上缺欠的最大面积占(包括成簇缺欠)占断裂面面积的百分比(只在生产领域及焊工考试及工艺评定时应用)b）单个气孔的最大尺寸 对接焊缝 角接焊缝 0,5 2.5%1.5%1%0,5 d0.4s,最大5 mm d0.4a,最大5 mm d0.3s,最大4 mm d0.3a,最大4 mm d0.2s,最大3 d0.2a,最大3 2.6 2015 2016 条状气孔 虫状气孔 对接焊缝 0,5 h0.4s,最大4 mm l s,最大75mm h0.3s,最大3mm l s,最大5

15、0mm h0.2s,最大2 ls,最大25mm 角焊缝 0,5 h0.4a,最大4mm l a,最大 75mm h0.3a,最大 3mm la,最大 50mm h0.2a,最大2 la,最大 25mm 2.7 202 缩孔 0,5 允许短缺欠，但不允许至表面 对接焊缝 h 0.4 s,最大4 mm 角焊缝 h 0.4 a,最大4mm 不允许 不允许 2.8 2024 弧坑缩孔 测量h或l尺寸中较大的一个 0,5-3 3 h/l 0.2 t h/l0.2 t,最大2mm 不允许 不允许 2.9 300 301 固体夹杂、夹渣、流动 对接焊缝 0,5 h0.4s,最大4 mm l s,最大75mm

16、 h0.3s,最大3mm ls,最大50mm h0.2s,最大2 ls,最大25mm 302 303 介质夹杂、氧化物夹杂 角焊缝 0,5 h0.4s,最大4 mm l a,最大75mm h0.3s,最大 3mm la,最大 50mm h 0.2a,最大2 la,最大25mm 2.10 304 除铜以外的金属夹杂 对接焊缝 0,5 h0.4a,最大4 mm h0.3a,最大 3mm h 0.,2 a,最大2 mm 2.11 3042 夹铜 角焊缝 0,5 不允许 不允许 不允许 2.12 401 4011 4012 4013 未熔合(未完全熔合)坡口未熔合 层间未熔合 根部未熔合 0,5 允许

17、短缺欠，但不允许至表面 对接焊缝 h0.4 s,最大4 mm 角焊缝 h0.4 a,最大4mm 不允许 不允许 2.13 402 未焊透 T型接头（角焊缝）0,5 短缺欠：h0.2a,最大 2 mm 不允许 不允许 T型接头（未完全焊透）对接接头（未完全焊透）0,5 短缺欠：对接焊缝 h0.2s,最大2 mm T型接头 h0.2a,最大 2mm 短缺欠：对接焊缝 h0.1s,最 大 1.5 mm 角焊缝 h0.1a,最大 1.5 mm 不允许 未焊透 对接接头（完全焊透）0,5 短缺欠：h 0.2t,最大2mm 不允许 不允许 3.焊缝的几何形状缺欠 3.1 507 错边 偏差的极限值基于无缺

18、欠的位置。如果没有规定其它值，中心线相吻合，只体现 0.5-3 h 0.2 mm+0.25t h 0.2 mm+0.15 t h0.2 mm+0.1 t 无缺欠位置(见第1节)。T是指较小的厚度。给出的极限值内的错边，不作为成簇缺欠看待(见图A和图B)图A：板纵缝 3 h0.25t,最大 5mm h0.15t,最大 4mm h 0.1t,最大 3 mm 图B：环缝 0,5 h0.5t,最大 4 mm h 0.5 t,最大 3 mm h 0.5 t,最大 2 mm 3.2 508 角变形 0,5 4 2 1 3.3 617 角焊缝 第5节的限制条件中，关于成簇缺欠不适合 0.5-3 h 0.5m

19、m+0.1a h0.3mm+0.1a h0.2mm+0.1a 3 h 1mm+0.3a 最大 4mm h0.5mm+0.2a 最大3mm h0.5mm+0.1a 最大2mm 4多重缺欠 4.1 无 在任意截面中的多种缺欠在最不利 焊缝处的截面（宏观金相）0.5-3 3 不允许 缺欠总高度的最大值 h0.4t 或0.25 a 不允许 缺欠总高度的最大值 h 0.3t或0.2 a 不允许 缺欠总高度的最大值 h0.2 t或0.15 a 见附录A 附录 A 确定缺欠的百分比举例 3、ISO10042：2005铝及其合金的熔化焊接头缺欠质量分级摘要介绍 3.1 应用范围 该国际标准作为0.5mm以上铝

20、及其合金熔化焊接头缺欠的质量等级标准。本标准适用于：铝及其合金；手工焊、机械焊接和自动焊接；所有的焊接位置；所有焊接接头，例如：对接、角接和支管连接；下面所讲的与国际标准ISO4063编号一致的焊接方法：131 熔化极惰性气体保护焊（MIG焊）；141 钨极惰性气体保护焊（TIG焊）；15 等离子弧焊。3.2 缩写 下列缩写在表1（见表9）中使用：A气体夹杂的面积；a角焊缝的标称厚度（参见ISO 2553）；b焊缝余高的宽度；d气孔的直径；dA气孔周围区域的直径 dAc整个气孔区域的圆周直径 h缺欠的高度或宽度；l缺欠的长度；lp投影面积或横截面面积；s标称对接焊缝厚度（参见ISO 2553）

21、；t管壁厚度或板厚（标称尺寸）；Wp焊缝宽度或断口面积的宽度或长度；z角焊缝的焊脚长度（参见ISO 2553）。表10 缺欠的限值 17 表10 缺欠的限值（续）17 17 4、IIW-图集 表 11 IIW 图集底片中不同缺陷所对应的颜色 颜色 底片中的缺陷 黑色 均匀的焊缝或焊缝中只有几个个别的气孔 兰色 焊缝均匀性稍差一些，有一个或若干个下列缺陷：气孔 夹渣 咬边 绿色 焊缝的均匀性差一些，有一个或若干个下列缺陷：气孔 夹渣 咬边 弧坑 未焊透 褐色 焊缝的均匀性明显地差一些，有一个或若干个下列缺陷：气孔 夹渣 咬边 弧坑 未焊透 未熔合 红色 较大的焊缝不均匀性，有一个或若干个下列缺陷

22、：气孔 夹渣 咬边 弧坑 未焊透 未熔合 裂纹 5、无损检测方法的选择 表 12 不同材料及制造工艺所适用的无损检测方法 材料 制造工艺 检测方法 表面缺陷 内部缺陷 PT MT UT RT 奥氏体 X （X）X 铁素体 X X X X 奥氏体/铁素体 X（X）（X）X 铝 X （X）X 塑料 （X）X 铸铁（X）X（X）X 锻件/毛坯 X X X X X=检测方法不加限制地应用 （X）=检测方法加限制地应用（X）=检测方法只有在加上很多限制以后才应用 =检测方法不适用或无意义 表 13 不同缺陷所适用的无损检测方法 缺陷种类 检测方法 表面缺陷 内部缺陷 PT MT UT RT 未熔合（X）

23、（X）（X）（X）裂纹（X）X（X）（X）夹渣 （X）（X）气孔 X（X）（X）X 未焊透 （X）X 咬边（X）（X）（X）X 根部塌陷 （X）X 根部凹陷 （X）X 17 X=检测方法不加限制地应用 （X）=检测方法加限制地应用（X）=检测方法只有在加上很多限制以后才应用 =检测方法不适用或无意义 6、ISO 9712（EN 473：2008）无损检测人员的培训与鉴定一般情况摘要介绍 6.1 方法 外观检测 （VT）渗透检测 （PT）磁力检测 （MT）射线检测 （RT）超声检测 （UT）密封性检测（LT）涡流检测 （ET）声发射 （ET）6.2 资格等级 人员资格等级分 1 级（初级）、2

24、级（中级）和 3 级（高级）三个级别，分别具有依次渐高的能力要求。原则上较高级别可指导和监督较低级别人员的工作，其培训、工作经验要求见表 14、表 15。表 14 培训最低要求 无损检测工艺 1 级 2 级 3 级（小时）beg（小时）abeg（小时）eg AT 64 64 48 ET 40 40 40 LT A基础知识 8 8 8 B压力测量法 16 24 24cd C检测气体法 16 32 32cd MT 16 24 32 PT 16 24 24 RT 72 80f 72cd UT 64 80 72cd VT 16 24 24 基础知识（直接进入 3 级）80 a 直接进入 2 级考试，需

25、要达到 1 级和 2 级规定的课时数目要求之和。b 如果申请的认证在某些方面受到限制，培训时间可以减少到50%。在适用范围方面（例如，较长产品，管材和线材的自动化 ET，MT 和 UT 检测，轧制板材超声波壁厚测量的垂直入射和夹层检测）在检测技术方面（例如，只使用 X 光透视的 RT 检测）在只在一个生产门类中应用的1 级 RT 和 UT 检测中。c 如果考生针对此工艺具有 2 级认证资格，培训时间可以减少到 50%。d 按照与认证机构的约定，要求的培训时间的50%应为实际操作。e 如果考生拥有技术大学的毕业证书或至少完成两年工程师或自然科学大学课程，认证机构可以将其必须的培训时间减少 50%

26、。f 如果认证限制在胶片解释，并仅针对某一个工业门类，直接参加的最低要求为 56 小时。脚注 a 不再适用。g 减少最高可达 50%。表 15 工业无损检测工作经验最低要求 无损检测工艺 工作经验（月）acdef 1 级 2 级b 3 级gh AT 3 9 18 ET 3 9 18 LT 总工作经验 3 9 18 17 压力测量法工作经验 3 9 18 检测气体法工作经验 3 9 18 MT 1 3 12 PT 1 3 12 RT 3 9 18 UT 3 9 18 VT 1 3 12 a 工作经验中所说的月，以每周工作 40 小时，或以法定每周工作时间为基础。如果每周工作的时间超过40 小时，

27、可以对其的工作时间进行累积计算，但是考生有义务对此工作检验进行证明。b 在此欧洲标准中，工作经验时长包含 1 级工作经验。如果有人没有 1 级工作经验，直接参加 2 级考核，则要求其具备 1 级和 2 级要求的工作经验时长之和。c 如果所申请的认证受到适用范围的限制（例如自动检测），工作经验时长可以减少到 50%，但是不能少于一个月。d 按照此欧洲标准，在同时对两个或更多无损检测工艺计算工作经验时长时，可以按照下面的方法减少总的工作经验时长：两个无损检测工艺总的必要工作间经验时长减少 25%；三个无损检测工艺总的必要工作间经验时长减少33%；四个或更多无损检测工艺总的必要工作间经验时长减少50

28、%。e 实际操作经验的 50%可以通过相同时间的实习来获得，同时将这一持续时间通过最高因数 5 进行加权。这种方法不与脚注 c 共同使用。实习必须着力于实际操作中常见的检测问题，其程序必须由认证机构或授权考核机构认可。f 减少最高可达 50%。g 按照此欧洲标准，考生作为 2 级检验员所积累的经验将计入工作经验。如果没有 2 级的经验直接参加 3 级考核，要求的工作经验时长应计为 2 级和 3 级工作经验的总和。上文所属的工作经验缩减不适用于此。h 前提是，考生经过技术员的培训，或者在一所获得承认的大学完成两年的技术或自然科学课程。如果不满足这一前提，须将持续时间乘以因数 2。6.3 对视力的

29、要求 考生必须按照下述要求提供合格的书面视力证明：a）不论是否经过矫正，至少有一只眼睛在距离=30cm 的条件下进行近视力检查时，能够能读出 Jaeger视力表上的 1 号或 Times Roman N 4.5 或等效尺寸的视力检查符号（高 1.6mm）；b）报考人的彩色视觉应足以辨别和区分如雇主所规定的在涉及的无损检测方法中所使用到的颜色对比或灰度。所提及的视力检查必须每年至少进行一次。6.4 考核 6.4.1 通用考试和专项考试 针对 1 级和 2 级，通用考试主要考某项无损检测方法的基础理论知识，专项考试主要考相关检测标准、规范、条文以及评定准则。6.4.2 实际操作考试 考核 1 和

30、2 级人员的实际检测能力，是否能够调节和使用必要的检测设备来检测规定的部件，记录检测 结果，并按要求的尺度来评定。6.4.3 3 级人员的考试 3 级人员考试内容有材料技术知识、3 级工作范围内容、培训与资格考试可体系方面的知识，以及 对 2 级所要求的无损检测方法的基本知识。考核 3 级人员在无损检测主要方法方面的基础和专项知识及能力，以及制定无损检测工艺说明能力。6.5 考试评判 考生必须在各个部分考试中至少达到 70%，方能通过考试。6.6 有效性 证书有效期最长为 5 年。有效期自满足所有认证要求（培训、经验、视力检测合格、通过考试）时起。17 在下列情况下，证书将失效：a）由认证机构

31、撤销，例如，在对不符合认证规则的指责进行评定后，或违反职业道德规范时；b）在雇主组织的每年一次的视力检查中发现检测人员的身体条件不足以完成其工作；c）个人在经过认证的工艺范围内，工作发生间断；d）截至检测人员满足复证或初次认证的要求时，其还未能通过复证。6.7 延期 在以下的基础上，第一个有效期之后，或者之后的每十年之后，认证机构可以对证书进行为期五年的延期：a）在最近 12 个月内进行的结果令人满意的视力检测书面证明；b）认证所申请的工艺和门类中的无间断（参见 3.27）连续的令人满意的工作书面证明。6.8 复证 在第二个有效期（每 10 年）之后，认证人员须由认证机构通过考核来进行复证，以获得 5 年新的有效期。附件 A（规范性）门类 对于某一门类中的设备建议考虑认证机构给出的下列门类参照：生产门类 铸件（c）锻件（f）焊接产品（w）管材，包括生产焊接管的扁平轧材（t）可锻件（wp）复合材料 工业门类 产品或规定的材料（例如，铁和非铁材料，或非金属材料，如技术陶瓷制品，塑料和复合材料）属于多个生产门类的的门类。金属生产和制造（包括 c，f，t，w 和 wp）关于设备，仪器和厂房的服务（包括 c，f，w，t，wp 和其他生产门类）铁路维修（包括 f，wp 和其他生产门类）航空航天（包括 c，f，w，t，wp 和其他生产门类）