文档介绍：焊缝超声波探伤
姚志忠
焊接常见缺陷
焊接过程
焊接接头形式
锅炉压力容器、压力管道等特种设备的焊接大多采用熔焊范畴的手工电弧焊,埋弧焊(自动或半自动),气体保护焊(惰性气体保护焊,CO2气体保护焊,混合气体保护焊),药芯焊丝自动焊和电渣焊等多种焊接方法。
焊接接头的形式主要有:对接接头,角接接头,T形接头和搭接接头等几种。
对接接头常用于锅炉压力容器筒体纵、环焊缝,封头拼接焊缝,封头与筒体连接焊缝,接管与管子的对接焊缝等,有双面焊对接接头,单面焊对接接头和带垫板的单面焊对接接头等几种形式。
角接接头常用于锅炉压力容器接管、法兰、夹套、管板、管子和凸缘的焊接。
T形接头常用于锅炉炉胆与管板,压力容器中换热器的筒体与管板的焊接。
搭接接头在锅炉压力容器受压件结构中应用较少,常用于常压油槽等焊接结构中。
焊缝坡口形式
为了保证焊接质量,在焊接前对被焊两金属件相连接处预先加工成一定形状的结构形式,称焊接坡口形式,采用焊接坡口的目的是为了保证焊透,尽量减少焊缝填充金属,便于施焊减少焊接变形,应根据不同的焊接接头形式和采用的焊接工艺来选择合适的焊接坡口形式。
对接焊缝采用手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊和药芯焊丝焊,可根据板厚分别采用不开坡口,X形坡口、V形坡口、单U形坡口或双U形坡口等形式。
角接焊缝和T型接头常采用V形、单边V形、U型和K型等坡口形式。
搭接焊缝不开坡口即可施焊。
焊缝中常见缺陷
焊接过程中在焊接接头中产生的金属不连续、不致密或连接不良的现象称焊接缺陷。焊缝中常见的缺陷有:
外观形状缺陷:
主要有咬边、焊瘤、凹坑、未焊满、烧穿、成形不良、错边、塌陷、表面气孔、弧坑缩孔,各种焊接角变形、波浪变形等,这些缺陷存在将对超声波探伤缺陷判断产生影响,因此,在对焊缝进行超声波探伤前,必须先对工件焊缝外观进行检查,发现有上缺陷时应尽量设法清除。
内部缺陷
主要有气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等,这些缺陷是超声波探伤的检测对象,检测的目的就是要发现这些缺陷。从事超声波探伤的人员必须了解其产生的特点、分布规律和对超声波的反射特性。
(1)气孔
焊接时,熔池中的气体在金属凝固前未能逸出,残留在焊缝中形成的空穴,气孔的产生原因有焊接工艺因素,也有熔焊冶金因素等。产生气孔的气体可能是熔池外界吸收的,也可能是焊接冶金过程中反应生成的。其气体的成份有氮、氧、一氧化碳和水蒸汽等。熔焊中的气孔多为氢气孔和一氧化碳气孔。
气孔可存在于焊缝中各不同部位,有单个、多个、密集和链状气孔等情况出现,其形状大多为球状,也有条状或针状气孔。
(2)夹渣
焊后残留在焊缝中的焊渣称夹渣。是由熔池中熔化金属的凝固速度大于熔渣的流动速度时,熔渣未能及时浮出熔池而形成,主要存在于焊道之间和焊道与母材之间。由焊接冶金反应产生的,焊后残留在金属中的微观非金属杂质(如氧化物、硫化物等)称夹杂物。钨极惰性气体保护时由钨极进入到焊缝钨粒称夹钨。
(3)未焊透
焊接时接头根部未完全熔透的现象,对对接焊缝也指焊缝深度未达到设计要求使焊缝金属没有进入接头根部的现象,称未焊透。是由于焊接电流小,熔深浅,坡口和间隙尺寸不合理,钝边太大;磁偏吹影响,焊条偏芯度太大,层间及焊根清理不良等原因产生。
未焊透均存在于根部,对双面焊对接焊缝存在于中间。
(4)未熔合
熔焊时,焊道与母材之间或焊道与焊道之间未完全熔化结合的部分称未熔合,是由焊接电流过小,焊接速度过快,焊条角度不对,产生了弧偏吹,焊接处于向下焊位置时,在母材未熔化时已被铁水复盖,或母材表面有污物或氧化物影响熔敷金属与母材间的熔化结合等原因产生。按未熔合所在位置可分为坡口未熔合,层间未熔合和根部未熔合三种。
(5)裂纹
在焊接应力及其它致脆因素共同作用下,焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙,称为焊接裂纹,它具有尖锐的缺口和大的长宽比的特征。按裂纹的方向可分为纵向裂纹、横向裂纹、星状裂纹(大多在弧坑处),网状裂纹;按裂纹发生的部位可分为根部裂纹、弧坑裂纹、熔合区裂纹、焊趾裂纹和热影响区裂纹,按裂纹产生的温度可分为热裂纹(如结晶裂纹、高温液化裂纹和多边化裂纹),冷裂纹(如延迟裂纹、淬火裂纹),按裂纹产生原因可分为再热裂纹、层状撕裂等。
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产生的焊接裂纹,都是沿奥氏体晶界发生开裂。
热裂纹中结晶裂纹是焊缝金属在结晶过程中处于固相线附近的温度范围内,由于凝固金属的收缩,而且此时残余的液相不充足,在承受拉伸应力时造成沿晶界开裂。多产生在含硫、磷、碳、硅较多的碳钢及低合金钢,低中合金钢焊缝中,也产生在单相奥氏体钢,镍基合金及某些铝合