焊接检测及技能训练

《焊接检测及技能训练》是一本集理论与实际操作于一体的高等职业技术学院焊接或检测专业教材，亦可供从事无损检测技术工作的工程技术人员参考。

模块一焊接检测基础

1.1金属焊接工艺缺陷

1.1.1焊接缺陷的概念

1.1.2焊接缺陷的分类和主要特征

1.1.3焊接接头缺陷形成的主要原因

1.1.4焊接接头缺陷的防止方法

1.1.5焊接缺陷对质量的影响

1.1.6压焊缺陷 1.1.7钎焊缺陷

1.2焊接检测的一般知识

1.2.1焊接检测的意义

1.2.2焊接检测的分类

1.2.3焊接检测的依据

1.2.4焊接检测过程与内容

1.2.5焊接结构破坏事故的现场调查与分析

1.3焊接接头的几种常用破坏性检测方法

1.3.1焊接接头力学性能试验

1.3.2焊接接头金相组织分析

1.4焊接检测课程的特点、 目的和要求

1.4.1课程特点

1.4.2课程目的

1.4.3课程要求

【综合训练】

模块二超声波检测

2.1超声波检测的物理基础

2.1.1超声波简介

2.1.2超声波在介质中的传播

2.1.3超声波在平界面上的入射

2.1.4超声波的衰减

2.1.5超声波的获得和超声场

2.2超声波检测仪器、 探头和试块

2.2.1超声波检测仪

2.2.2超声波探头

2.2.3探测仪和探头的主要技术性能指标及有关术语

2.2.4试块

2.2.5耦合

2.3超声波检测技术

2.3.1超声波检测方法分类

2.3.2探伤条件的选择

2.3.3扫查

2.3.4探伤仪的调节

2.3.5缺陷的定位

2.3.6缺陷的定量

2.3.7超声检测结果记录、 评定和报告

2.4技能训练

2.4.1超声波检测的主要性能测试

2.4.2直探头主要性能的测试

2.4.3斜探头主要性能的测试

2.4.4焊缝超声波检测距离-波幅曲线的制作

2.4.5薄钢板超声波检测

2.4.6对接焊缝超声波检测

2.4.7管座角焊缝超声波检测

2.4.8T形焊缝超声波检测

【综合训练】

模块三射线检测

3.1射线检测基本原理

3.1.1射线的种类

3.1.2X射线和γ射线的主要性质

3.1.3射线的产生及特点

3.1.4射线照相法的原理及特点

3.2X射线检测设备及器材

3.2.1X射线检测机的分类和用途

3.2.2X射线检测机的构造

3.2.3典型国产X射线检测机技术性能及选择

3.2.4X射线检测器材和工具

3.3X射线照相法检测技术

3.3.1射线照相检测工艺的基本过程

3.3.2射线照相检测的基本透照方式

3.3.3透照工艺参数的选择

3.3.4胶片的暗室处理技术

3.4射线照相质量的影响因素及焊缝质量等级评定

3.4.1射线照相灵敏度

3.4.2评片工作的基本要求

3.4.3评片工作的主要步骤

3.4.4常见焊接缺陷影像及伪缺陷

3.4.5焊缝质量分级

3.4.6射线检测记录、 报告与底片的保存

3.5典型焊缝和工件透照方式

3.5.1平板对接焊缝透照方式

3.5.2角形焊缝透照方式

3.5.3管件对接焊缝透照法

3.6其他射线检测方法与技术

3.6.1射线实时成像检测技术

3.6.2数字化X射线成像技术

3.6.3X射线层析照相技术(X-CT)

3.7辐射防护

3.7.1辐射防护的基本方法

3.7.2放射防护国家标准简介

3.8技能训练

3.8.1射线检测基础实训

3.8.2典型位置的透照实训

3.8.3胶片暗室处理方法

3.8.4焊缝射线底片的评定

【综合训练】

模块四液体渗透检测

4.1液体渗透检测原理

4.1.1液体渗透检测的物化基础

4.1.2液体渗透检测的一般知识

4.2液体渗透检测剂及设备

4.2.1渗透检测剂

4.2.2液体渗透检测设备及器具

4.2.3液体渗透检测试块

4.3液体渗透检测技术

4.3.1液体渗透检测方法和步骤

4.3.2缺陷评定

4.3.3液体渗透检测灵敏度及液体渗透检测操作的质量控制

4.4焊缝液体渗透检测实例

4.4.1焊缝的液体渗透检测

4.4.2坡口的液体渗透检测

4.4.3焊接过程中的液体渗透检测

4.5技能训练

4.5.1溶剂清洗型着色液性能的比较

4.5.2后乳化型着色液的配制

4.5.3溶剂悬浮显像剂的配制

4.5.4渗透剂的灵敏度测试

4.5.5显像剂的灵敏度测试

4.5.6焊缝着色检测

【综合训练】

模块五磁力检测

5.1磁力检测基础知识

5.1.1磁力检测的基本原理

5.1.2磁力检测的分类

5.1.3影响漏磁场强度的因素

5.2焊件磁化方法的选择

5.3磁粉检测法

5.3.1磁粉检测的材料

5.3.2磁粉检测设备简介

5.3.3磁粉检测过程

5.3.4焊接缺陷的判断和焊缝等级的确定

5.3.5焊缝等级确定及验收

5.4技能训练

5.4.1称量法测定磁性

5.4.2酒精沉淀法测磁粉粒度

5.4.3磁粉检测

【综合训练】

模块六涡流检测

6.1涡流检测的原理

6.1.1涡流及集肤效应

6.1.2涡流检测的原理

6.2涡流检测设备

6.2.1涡流检测线圈

6.2.2涡流检测仪

6.2.3对比试样

6.3涡流检测的一般步骤

6.3.1检测前的准备工作

6.3.2确定检测规范

6.3.3检测工件

6.3.4检测结果的分析与评定

6.3.5涡流检测的后续工作

6.4技能训练

6.4.1涡流检测设备的性能测试

6.4.2钢管的涡流检测

【综合训练】

模块七其他无损检测方法

7.1声发射检测

7.1.1声发射检测基础

7.1.2焊接结构的声发射检测

7.1.3声发射检测的原理

7.1.4声发射检测技术的特点

7.1.5声发射检测技术的应用范围

7.2红外线检测技术

7.2.1红外线检测原理

7.2.2红外线检测仪

7.2.3红外线检测方法分类

7.2.4红外线检测在焊接检测中的应用

7.3激光全息检测

7.3.1激光全息检测的原理

7.3.2激光全息检测的方法

7.3.3激光全息检测的特点及应用范围

7.3.4激光全息检测在焊接中的应用

7.4热中子照相法检测

7.4.1中子射线与物质作用

7.4.2热中子照相法检测方法

7.4.3热中子照相法检测方法的应用

7.5液晶检测

7.5.1液晶的性质

7.5.2液晶检测原理

7.5.3液晶检测特点

7.5.4液晶检测在焊接检测中的应用

7.6微波检测

7.6.1微波的性质与特点

7.6.2微波检测的基本原理及应用

7.6.3微波检测方法

7.6.4微波检测技术的应用

7.7目视检测

7.7.1放大镜检测

7.7.2内窥镜

7.7.3光电传感器

7.8无损检测技术的发展

【综合训练】

模块八焊接质量管理及质量控制

8.1焊接质量控制的基本内容

8.1.1焊接质量控制的基本条件

8.1.2焊接质量控制阶段和内容

8.2焊接质量评定标准简介

8.2.1质量控制标准

8.2.2合于使用的标准

8.2.3两类质量评定标准对比

8.3无损检测的应用

8.3.1无损检验对裂纹的检出率

8.3.2无损检测方法的选择对质量控制的影响

8.4压力容器检测

8.4.1压力容器基础

8.4.2压力容器的分类及工作条件

8.4.3压力容器组成、 结构及焊缝要求

8.5检验人员技术资格鉴定

8.5.1检验人员资格等级及职责

8.5.2无损检测人员的一般要求

8.5.3无损检测人员的资格等级

8.5.4各级检测人员的报考资格与条件

【综合训练】

参考文献2100433B

《焊接检测及技能训练》是教育部高职高专材料类专业教学指导委员会工程材料与成形工艺类专业规划教材。《焊接检测及技能训练》主要讲述了超声波检测、射线检测、渗透检测、磁力检测、涡流检测等常用焊接无损检测方法的基本原理，检测设备、器材，不同焊缝及工件的检测技术、方法及相应的质量评定。引入大量技术实训内容，针对工程实践中多见的焊接结构及焊接接头形式进行实际检测训练指导，并介绍了如防止电离辐射等安全知识。对声发射检测、红外线检测、激光全息检测、中子射线法检测、液晶检测和微波检测等一些较新或发展较快的无损检测技术进行了简要介绍。

为了有利于学生实际工作能力的培养，对金属的焊接缺陷、焊接检测的依据、常用破坏性检测方法、焊接质量控制的基本内容、焊接质量评定标准、无损检测的应用、压力容器检测、检验人员技术资格鉴定等有关内容也进行了简要介绍。

《焊接技能训练（初级工）》是中等职业学校“以就业为导向、以能力为本位”课程改革成果系列教材之一，是根据教育部颁布的中等职业学校《焊接专业教学指导方案》的要求，并参照有关职业标准和职业技能鉴定规范的要求编写的。《焊接技能训练（初级工）》介绍了焊接相关安全知识、设备及工具、焊条电弧焊、气焊与气割、碳弧气刨相关知识和操作技能。内容侧重于焊工实用知识和操作技能的介绍，力求简明实用、通俗易懂、突出技能。《焊接技能训练（初级工）》可作为中等职业学校焊接专业教材，适用于培训初级焊工，也可作为相关行业岗位培训教材及有关人员自学用书。

焊接检测方法很多，一般可以按以下方法分类：

（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，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样检测。

2.全检 对所有焊缝或者产品进行100%的检测。

（二） 按焊接检验方法分

1.破坏性检测

（1）力学性能实验 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）金相检验 包括宏观检验，微观检验等。

2.非破坏性检测

（1）外观检验 包括尺寸检验、几何形状检测、外表伤痕检测等；

（2）耐压试验 包括水压试验和气压试验等；

（3）密封性试验 包括气密试验、载水试验、氨气试验、沉水试验、煤油渗漏试验、氨检漏试验等。

(4)磁粉检验

(5)着色检验

(6)超声波探伤

(7)射线探伤

3.无损检测 无损检测包括射线探伤、超声波探伤、磁力探伤、渗透探伤等。

无损检测的常规方法有直接用肉眼检查的宏观检验和用射线照相探伤、超声探伤仪、磁粉探伤仪、渗透探伤、涡流探伤等仪器检测。肉眼宏观检测可以不使用任何仪器和设备，但肉眼不能穿透工件来检查工件内部缺陷，而射线照相等方法则可以通过各种各样的仪器或设备来进行检测，既可以检查肉眼不能检查的工件内部缺陷，也可以大大提高检测的准确性和可靠性。

超声波探伤在无损检测焊接质量中的作用

1、探测面的修整：应清除焊接工作表面飞溅物、氧化皮、凹坑及锈蚀等，光洁度一般低于▽4。焊缝两侧探伤面的修整宽度一般为大于等于2KT 50mm，（K:探头K值，T：工件厚度）。一般的根据焊件母材选择K值为2.5探头。例如：待测工件母材厚度为10mm,那么就应在焊缝两侧各修磨100mm。

2、耦合剂的选择应考虑到粘度、流动性、附着力、对工件表面无腐蚀、易清洗，而且经济，综合以上因素选择浆糊作为耦合剂。

3、由于母材厚度较薄因此探测方向采用单面双侧进行。

4、由于板厚小于20mm所以采用水平定位法来调节仪器的扫描速度。

5、在探伤操作过程中采用粗探伤和精探伤。为了大概了解缺陷的有无和分布状态、定量、定位就是精探伤。使用锯齿形扫查、左右扫查、前后扫查、转角扫查、环绕扫查等几种扫查方式以便于发现各种不同的缺陷并且判断缺陷性质。

6、对探测结果进行记录，如发现内部缺陷对其进行评定分析。焊接对头内部缺陷分级应符合现行国家标准GB11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》的规定，来评判该焊否合格。如果发现有超标缺陷，向车间下达整改通知书，令其整改后进行复验直至合格。

一般的焊缝中常见的缺陷有：气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。目前（2013年）为止，还没有一个成熟的方法对缺陷的性质进行准确的评判，只是根据荧光屏上得到的缺陷波的形状和反射波高度的变化结合缺陷的位置和焊接工艺对缺陷进行综合估判。

对于内部缺陷的性质的估判以及缺陷的产生的原因和防止措施大体总结了以下几点：

1、气孔：

单个气孔回波高度低，波形为单缝，较稳定。从各个方向探测，反射波大体相同，但稍一动探头就消失，密集气孔会出现一簇反射波，波高随气孔大小而不同，当探头作定点转动时，会出现此起彼落的现象。

产生这类缺陷的原因主要是焊材未按规定温度烘干，焊条药皮变质脱落、焊芯锈蚀，焊丝清理不干净，手工焊时电流过大，电弧过长；埋弧焊时电压过高或网络电压波动太大；气体保护焊时保护气体纯度低等。如果焊缝中存在着气孔，既破坏了焊缝金属的致密性，又使得焊缝有效截面积减少，降低了机械性能，特别是存链状气孔时，对弯曲和冲击韧性会有比较明显降低。防止

这类缺陷防止的措施有：不使用药皮开裂、剥落、变质及焊芯锈蚀的焊条，生锈的焊丝必须除锈后才能使用。所用焊接材料应按规定温度烘干，坡口及其两侧清理干净，并要选用合适的焊接电流、电弧电压和焊接速度等。

2、夹渣：

点状夹渣回波信号与点状气孔相似，条状夹渣回波信号多呈锯齿状波幅不高，波形多呈树枝状，主峰边上有小峰，探头平移波幅有变动，从各个方向探测时反射波幅不相同。

这类缺陷产生的原因有：焊接电流过小，速度过快，熔渣来不及浮起，被焊边缘和各层焊缝清理不干净，其本金属和焊接材料化学成分不当，含硫、磷较多等。

防止措施有：正确选用焊接电流，焊接件的坡口角度不要太小，焊前必须把坡口清理干净，多层焊时必须层层清除焊渣；并合理选择运条角度焊接速度等。

3、未焊透：

反射率高，波幅也较高，探头平移时，波形较稳定，在焊缝两侧探伤时均能得到大致相同的反射波幅。这类缺陷不仅降低了焊接接头的机械性能，而且在未焊透处的缺口和端部形成应力集中点，承载后往往会引起裂纹，是一种危险性缺陷。

超声波探伤在无损检测焊接质量中的作用

其产生原因一般是：坡口纯边间隙太小，焊接电流太小或运条速度过快，坡口角度小，运条角度不对以及电弧偏吹等。

防止措施有：合理选用坡口型式、装配间隙和采用正确的焊接工艺等。

4、未熔合：

探头平移时，波形较稳定，两侧探测时，反射波幅不同，有时只能从一侧探到。

其产生的原因：坡口不干净，焊速太快，电流过小或过大，焊条角度不对，电弧偏吹等。

防止措施：正确选用坡口和电流，坡口清理干净，正确操作防止焊偏等。

5、裂纹：

回波高度较大，波幅宽，会出现多峰，探头平移时反射波连续出现波幅有变动，探头转时，波峰有上下错动现象。裂纹是一种危险性最大的缺陷，它除降低焊接接头的强度外，还因裂纹的末端呈尖销的缺口，焊件承载后，引起应力集中，成为结构断裂的起源。裂纹分为热裂纹、冷裂纹和再热裂纹三种。

热裂纹产生的原因是：焊接时熔池的冷却速度很快，造成偏析；焊缝受热不均匀产生拉应力。

防止措施：限制母材和焊接材料中易偏析元素和有害杂质的含量，主要限制硫含量，提高锰含量；提高焊条或焊剂的碱度，以降低杂质含量，改善偏析程度；改进焊接结构形式，采用合理的焊接顺序，提高焊缝收缩时的自由度。

冷裂纹产生的原因：被焊材料淬透性较大在冷却过程中受到人的焊接拉力作用时易裂开；焊接时冷却速度很快氢来不及逸出而残留在焊缝中，氢原子结合成氢分子，以气体状态进到金属的细微孔隙中，并造成很大的压力，使局部金属产生很大的压力而形成冷裂纹；焊接应力拉应力并与氢的析集中和淬火脆化同时发生时易形成冷裂纹。

防止措施：焊前预热，焊后缓慢冷却，使热影响区的奥氏体分解能在足够的温度区间内进行，避免淬硬组织的产生，同时有减少焊接应力的作用；焊接后及时进行低温退火，去氢处理，消除焊接时产生的应力，并使氢及时扩散到外界去；选用低氢型焊条和碱性焊剂或奥氏体不锈钢焊条焊丝等，焊材按规定烘干，并严格清理坡口；加强焊接时的保护和被焊处表面的清理，避免氢的侵入；选用合理的焊接规范，采用合理的装焊顺序，以改善焊件的应力状态。

（一） 焊接质量检测的一般步骤如下：

1.明确质量要求

2.进行项目检测

3.评定测试结果

4.报告检验结果

（二）焊接质量检测的职能有以下三方面：

1.质量保证的职能

2.缺陷预防的职能

3.结果报告的职能