用焊条电弧焊制作表面裂纹缺陷的工艺试验毕业论文.doc

常州工程职业技术学院 毕业设计（论文）专用纸 毕业设计（论文）题目：用焊条电弧焊制作表面裂纹缺陷的工艺试验 摘要：本文对裂纹的类型和产生原因进行了详细分析，并且简要阐述了焊条电弧焊和本课题所用到的磁粉、渗透和射线检测方法的特点。通过对Q235的焊接性分析，以及产生裂纹的原因，制定出相关的制作表面裂纹的方案，通过筛选，制定出三个制作裂纹的方案，并通过试验详细介绍了Q235采用焊条电弧焊制作表面裂纹缺陷的工艺试验方法以及无损检测工艺试验方案。通过多次的试验和分析，总结出较好的用焊条电弧焊制作表面裂纹缺陷的工艺试验验方案，为以后制作表面裂纹缺陷试样提供参考。关键词：表面裂纹 焊条电弧焊、焊接性 无损检测Abstract：In this paper, an analysis of the crack to introduce the classification and causes cracks, and briefly addressed the welding arc and this issue of the use of magnetic, penetrant and radiographic testing methods. By Q235 welding analysis, as well as the reasons for cracks to develop a program related to the development of surface cracks, through screening, to develop three programs to produce cracks, and through tests described in detail Q235 production using electric arc welding electrode surface crack defects process test methods, as well as non-destructive testing technology pilot programs. Through repeated experiments and analysis, summed up better with the electrode surface crack defects in production of electric arc welding process test program for future practical work is laying the groundwork to avoid the cracks.Key words：Surface crack electric arc welding electrode welding Non-destructive Testing 目 录1 前言52 课题的背景53 课题分析53.1 材料分析53.1.1 焊件Q235焊接性53.1.2 焊材J507介绍63.1.3 焊材Z308介绍73.2 焊条电弧焊的特点73.3 裂纹分析83.3.1 裂纹裂纹的种类及产生原因83.3.2 Q235焊接制作表面裂纹方案的确定104 方案的实施124.1 制定焊接工艺124.2 焊接124.3 无损检测方法的选择134.3.1 表面缺陷检测方法特点分析134.3.2 无损检测过程154.4 分析结果及方案的改善184.5 重新实施方案184.6 优化方案的实施195 结论20参考文献：20致谢：211 前言焊接裂纹是指金属在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部区域金属原子结合力遭破坏而形成的新界面所产生的缝隙。具有尖锐的缺口和长宽比大的特征，在一定外力作用下，裂纹具有明显的扩展倾向，脆性状态的材料，还会有脆性破坏的倾向。它是焊接结构中最危险的缺陷。在焊接生产中，由于材料和结构的不同，可能出现各种裂纹，焊接结构产生的破坏事故大部分都是由焊接裂纹引起的。焊接结构件一般都存在着裂纹缺陷，裂纹的存在将影响焊接接头的质量，而接头质量又直接影响到结构件的安全使用。正确地分析焊接裂纹，一方面能够找出缺陷产生的原因，从而在材料、结构、设备等方面采取有效的措施防止裂纹，另一方面在焊接结构的制造和使用过程中，能够正确地选择并运用焊接检验方法，及时的发现裂纹，定性或定量评定焊接结构件的质量，使检验达到预期的目的。2 课题的背景在我国几乎各个工业部门都在应用焊接技术制造各种重要结构，而焊接结构涉及各种工程材料和各种焊接技术。焊接技术水平不断发展提高，焊接结构的应用越来越广泛，焊接缺陷的问题便随之而来，因此研究焊接缺陷对工业发展具有重要的意义。而从焊接工艺应用的早期到现在，在国内屡屡发生过由焊接裂纹引起的重大事故。一些重大焊接结构发生的事故往往是灾难性的，必须十分重视。焊条电弧焊是最常用的焊接方法之一，它使用的设备简单、操作方便灵活，适应在各种条件下的焊接，特别适合于复杂的焊接结构的焊接。因此虽然焊条电弧焊劳动强度大，焊接生产率低，但仍然在国内外生产中占据着重要地位。表面裂纹一般常见有焊缝表面的纵裂纹、横裂纹、焊趾裂纹、弧坑裂纹和热影响区表面裂纹，表面裂纹是较为常见的表面缺陷，同时也是表面缺陷中最危险的缺陷。所以研究焊条电弧焊产生的裂纹具有比较重要的意义，因此本文着重分析了用焊条电弧焊焊接Q235B制造表面裂纹的工艺实验方法。通过总结分析并不断改进工艺方案，总结出焊条电弧焊制作表面裂纹的最优方法。通过不断的试验，摸索制作表面裂纹的工艺条件和参数，为大量制作带有表面裂纹的焊接试样提供参考。从而为无损检测人员的培训、考核，以及无损检测新技术、新工艺的鉴定提供必要的真实的表面裂纹试样。3 课题分析3.1 材料分析3.1.1 焊件Q235焊接性碳素钢的焊接性主要取决于它的含碳量，随着含碳量增加，焊接性逐渐变差。碳素钢中的锰和硅对焊接性也有影响。它们的含量增加，焊接性变差，但不及碳的作用强烈。锰和硅的影响可以折算为相当于多少碳量的作用，这样就可以把碳、锰、硅对焊接性的影响合成一个公式。即碳当量法。碳当量法是一种粗略评价冷裂纹敏感性的方法。碳当量越高，钢的淬硬倾向就越大，钢的冷裂敏感性也就越大，焊接性就越差。其计算公式如下： Ceq(WES)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14则适合于碳素钢的碳当量Ceq=C+Mn/6+Si/24对于碳素钢来说，硅含量少，充其量w（Si）也不足0.5%，对Ceq值影响甚微。故上述公式可简化为： Ceq=C+Mn/6表1 Q235化学成分CMnSiSPQ235A0.140.22%0.300.650.300.0500.045Q235B0.120.20%0.300.6700.300.0450.045Q235C0.18%0.350.800.300.0400.040Q235D0.17%0.350.800.350.0400.035根据公式求得Q235的碳当量Ceq0.4%,钢材的淬硬倾向不大，Q235属于低碳钢，低碳钢中含碳较低、含锰、硅少，所以，通常情况下不会因焊接而引起严重硬化组织和淬火组织，这种钢材的塑性和冲击韧度优良，焊成的接头塑性和冲击韧度也很好，焊接时一般不需要预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，可以说整个焊接过程中不需要特殊的工艺措施，其焊接性优良，不易产生裂纹。3.1.2 焊材J507介绍J507低氢钠型药皮的碳钢焊条。一般采用直流反接，可进行全位置焊接。具有良好的塑性、韧性和抗裂性能。表2 熔敷金属化学成分项目CMnSiSP保证值1.600.750.0350.040一般结果0.100.32-0.550.200.0250.030表3 熔敷金属机械性能试验项目bMPa(kgf/mm2)sMPa(kgf/mm2)5 (%)Akv(J)-20-30保证值490（50）410（42）224755-200一般结果（52-58）（42）24-3260-230熔敷金属扩散氢含量：8ml/100gX射线探伤要求：级表4 推荐电流焊条直径（mm）2.02.53.24.05.05.8焊接电流（A）40-7060-9090-120140-180170-210210-260注意事项：（1）焊前焊条须经350左右烘焙1小时，随烘随用。（2）焊前必须对焊件清除铁锈、油污、水分等杂质。（3）焊接时必须短弧操作，以窄道为宜。3.1.3 焊材Z308介绍Z308是纯镍焊芯、强还原性石墨药皮的铸铁焊条。施焊时，焊件可不预热具有良好的抗裂性能和加工性能。镍焊条价格昂贵，应在其他焊条不能满足时才可选用。交直流两用。用途：用于铸铁薄件及加工面的补焊，如发动机座、机床导轨、齿轮座等重要灰口铸铁件。表5 熔敷金属化学成分化学成分（%）CMnSiSNiFe其他元素保证值2.001.002.500.0309081.00表6 推荐电流焊条直径（mm）2.53.24.05.0焊接电流（A）50-10070-120110-180160-190注意事项：（1）焊条必须经150左右烘焙1小时。（2）可以通过锤击焊缝消除焊补区应力，避免裂纹。3.2 焊条电弧焊的特点焊条电弧焊通常又称手工电弧焊，简称手弧焊，是最常用的熔焊。它是利用焊条与焊条与工件之间建立起来的稳定燃烧的电弧产生的高温、高热量使焊条和工件熔化进行焊接从而获得牢固的焊接接头。焊条电弧焊优点：（1）设备简单，维护方便。焊条电弧焊可用交流弧焊机或直流弧焊机进行焊接，这些设备都比较简单，购置设备的投资少，而且维护方便，这是它应用广泛的原因之一。（2）操作灵活。在空间任意位置的焊缝，凡焊条能够达到的地方都能进行焊接。（3）应用范围广。选用合适的焊条不仅可以焊接低碳钢、低合金高强度钢，而且还可以焊接高合金钢及有色金属，不仅可焊接同种金属，而且可以焊接异种金属，还可以在普通钢上堆焊具有耐磨、耐腐蚀、高硬度等特殊性能的材料，应用范围很广。焊条电弧焊缺点：（1）对焊工要求高。焊条电弧焊的焊接质量，除靠选用合适的焊条、焊接参数及焊接设备外，主要靠焊工的操作技术和经验保证，在相同的工艺设备条件下，技术水平高、经验丰富的焊工能焊出外形美观、质量优良的焊缝，而技术水平低、没有经验的的焊工焊出的焊缝却可能不合格。（2）劳动条件差。焊条电弧焊主要靠焊工的手工操作控制焊接的全过程，焊工不仅要完成引弧、运条、收弧等动作，而且要随时观察熔池，根据熔池情况，不断的调整焊条角度、摆动方式和幅度，以及电弧等动作，所以说整个焊接过程中，焊工都处在手脑并用、精神高度集中的状态，而且还要受到高温烘烤，在有毒的烟尘及金属和金属氧氮化合物的蒸气环境中工作。焊工的劳动条件是比较差的，因此要加强劳动保护。（3）生产率低。焊材利用率不高，熔敷率低，难以是实现机械化和自动化，故生产率低。3.3 裂纹分析3.3.1 裂纹裂纹的种类及产生原因裂纹是在焊接应力作用下，接头中局部区域的金属原子结合力遭到破坏所产生的缝隙。根据焊接裂纹的形态及产生原因，可分为冷裂纹（包括延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性裂纹）、热裂纹(包括结晶裂纹、液化裂纹和多边化裂纹)、再热裂纹、层状撕裂和应力腐蚀裂纹。根据焊接裂纹的分布形态划分，在裂纹产生的区域上有焊缝裂纹和热影响区裂纹；在相对于焊道的方向上有纵向裂纹和横向裂纹，纵向裂纹的走向与焊缝轴线平行，横向裂纹的走向与焊缝轴向基本垂直；在裂纹的尺寸大小上有宏观裂纹和微观裂纹；在裂纹的分布上有表面裂纹、内部裂纹和弧坑裂纹；相对于焊缝垂直面的位置上有焊趾裂纹、根部裂纹、焊道下裂纹和层状撕裂等。（1）冷裂纹 冷裂纹的起源多发生在具有缺口效应的焊接热影响区或物理化学不均匀的氢聚集的局部地带。冷裂纹有时沿晶界扩展，有时是穿晶前进，这取决于焊接接头的金相组织、应力状态和扩散氢的含量。较多的是沿晶界为主兼有穿晶的混合型断裂。裂纹的分布与最大应力方向有关。纵向应力大，则出现横向冷裂纹横向应力大，则出现纵向冷裂纹。根据被焊钢种和结构的不同，冷裂纹也有不同的类别，大致可分为三类：延迟裂纹、淬硬脆化裂纹（或称淬火裂纹）和低塑性裂纹。1）延迟裂纹延迟裂纹的出现有一定的孕育期（又叫潜伏期），具有延迟现象。延迟裂纹的产生决定于钢种的淬硬倾向、焊接接头的应力状态和熔敷金属中的扩散氢含量，其中扩散氢起着非常特殊的作用。根据延迟裂纹发生和分布位置的特征，可分为三类。焊趾裂纹 起源于母材与焊缝交界的焊趾处，并有明显应力集中的部位（如咬肉处）。裂纹从表面出发，往厚度的纵深方向扩展，止于近缝区粗晶部分的边缘，一般沿纵向发展。如图1。图1延迟裂纹的分布状态1-焊趾裂纹；2-根部裂纹；3焊道下裂纹根部裂纹（焊跟裂纹）。起源于坡口的根部间隙处，根据应力集中源的位置与母材及焊接金属的强度水平的不同，裂纹可以起源于母材的近缝区金属，在近缝区中大体平行于融合线扩展，或再进入焊缝金属中；也可以起源于焊缝金属的根部，在焊缝中扩展。焊道下裂纹。产生在靠近焊道之下的热影响区内部，距融合线约0.10.2mm处，该处常常组织粗大。裂纹走向大体与融合线平行，一般不显露于焊缝表面。2）淬硬脆化裂纹（淬火裂纹）一些淬硬倾向很大的钢种，焊接时即使没有氢的诱发，仅在拘束应力的作用下酒能导致开裂。焊接含碳量较高的Ni-Cr-Mo钢、马氏体不锈钢、工具钢以及异种钢等都有可能出现这种裂纹 。它完全是由于冷却时发生马氏体相变而脆化所造成的，与氢的关系不大，基本上没有延迟现象。焊后立即出现，在热影响区和焊缝上都可能发生。3）低塑性裂纹对于某些塑性较低的材料，冷至低温时，由于收缩而引起的应变超过了材料本身所具有的塑性储备或材质变脆而产生的裂纹。例如，铸铁补焊、堆焊硬质合金和焊接高铬合金时，就容易出现这类裂纹。通常也是焊后立即产生，无延迟现象。（2）热裂纹热裂纹是在焊接时高温下产生的，它的特征是沿原奥氏体晶界开裂。根据所焊金属的材料不同（低合金高强钢、不锈钢、朱铁、铝合金和某些特种金属等），产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各有不同。根据产生的原因，热裂纹可分为结晶裂纹、液化裂纹和多变化裂纹三类。1）结晶裂纹结晶裂纹又称凝固裂纹，是在焊缝凝固过程的后期形成的，是焊接生产中最为常见的热裂纹之一。结晶裂纹只产生在焊缝中，多呈纵向分布在焊缝中心，也有呈弧形分布在焊缝中心线两侧，而且这些弧形裂纹与焊波呈垂直分布。纵向裂纹通常较长、较深，而弧形裂纹较短、较浅。弧坑裂纹也属结晶裂纹，它产生于焊缝的收尾处。由于是在高温下产生的，多数结晶裂纹的断口上可以看到氧化的色彩，扫描电镜下观察结晶裂纹的断口具有典型的沿晶界开裂特征，断口晶粒表面光滑。2)液化裂纹在母材近缝区或多层焊的前一焊道因受热作用而在液化晶界上形成的焊接裂纹称液化裂纹。液化裂纹是在高温下的晶界断裂。如图2。近缝区的液化裂纹图2液化裂纹分布近缝区上的液化裂纹多发生在母材向焊缝凸进去的部位，该处熔合线向焊缝侧凹进去而过热严重。液化裂纹多为微裂纹，尺寸很小，一般在0.5mm以下，个别达1mm。主要出现在合金元素较多的高强钢、不锈钢和耐热合金的焊件中。3）多边化裂纹焊接时在金属多边化晶界上形成的一种热裂纹称为多边化裂纹。它是由于在高温时塑性很低而造成的，又称为高温低塑性裂纹。这种裂纹多发生在纯金属火单相奥氏体焊缝中，个别也出现在热影响区中。其特点是：在焊缝金属中裂纹的走向与一次结晶方向并不一致，常以任意方向贯穿于树枝状结晶中；裂纹多发生在重复受热的多层焊层间金属及热影响区中，其位置并不靠近熔合区；裂纹附近常伴随有再结晶晶粒出现；断口无明显的塑性变形痕迹，呈现高温塑性开裂特征。（3）再热裂纹厚板焊接结构，并采用含有某些沉淀强化合金元素的钢材，在进行消除应力热处理或在一定温度下服役的过程中，在焊接热影响区粗晶部位发生的裂纹称为再热裂纹。由于这种裂纹是在再次加热过程中产生的，因此称为再热裂纹，又称为“消除应力处理裂纹”。再热裂纹多发生在低合金高强度钢、珠光体耐热钢、奥氏体不锈钢和某些镍基合金的焊接热影响区粗晶部位。再热裂纹的敏感温度，根据不同的钢种约在550650。这种裂纹具有沿晶开裂的特点，但在本质上与结晶裂纹不同。（4）层状撕裂当焊接大型后壁结构时，如果在钢板厚度方向受到较大的拉伸应力，就可能在钢板内部出现沿钢板轧制方向发展的具有阶梯状的裂纹，这种裂纹称为层状撕裂。层状撕裂常出现在T形接头和十字接头中，对接接头中很难出现。但当在焊趾和焊根处由于冷裂纹的诱导也会出现层状撕裂。层状撕裂不发生在焊缝上，只产生于热影响区或母材金属的内部，一般在钢材表面尚难以发现。由焊趾或焊根冷裂纹诱发的层状撕裂，有可能在这些部位暴露于金属表面。从焊接接头断面上可以看到，层状撕裂和其他裂纹的明显不同是呈阶梯状形态，裂纹是由基本平行轧制表面的平台和大体垂直于平台的剪切壁两部分组成。（5）应力腐蚀裂纹焊接接头在一定温度下受腐蚀介质和拉伸应力共同作用而产生的裂纹称为应力腐蚀裂纹。在石油、化工、冶金、能源和海洋工程中许多焊接结构都是在各种腐蚀介质下长期工作，而这些结构焊后常存在较大的残余应力，工作过程中工作应力也较大，最容易产生应力腐蚀裂纹。应力腐蚀裂纹断口为典型的脆性断口。一般情况下，低碳钢、低合金钢、铝合金、等多为沿晶断裂，黄铜呈穿晶断裂。对于奥氏体不锈钢的断裂性质因腐蚀介质不同而有所不同，在硝酸和硝酸盐中为沿晶断裂，在硫化氢水溶液中呈穿晶断裂，在硫酸、亚硝酸中呈穿晶+沿晶的混合断裂，在海水、河水、碱溶液中呈穿晶或穿晶+沿晶的混合断裂。由应力腐蚀而引起的断裂是在没有明显宏观变形、无任何征兆的情况下发生的，破坏具有突发性。裂纹往往深入到金属内部，一旦发生很难修复，有时只好整台设备报废。因此，在焊接过程中必须高度重视。3.3.2 Q235焊接制作表面裂纹方案的确定通过我们和指导老师的探讨，总结出以下情况可能出现表面裂纹：（1）当材料一定时，随冷却速度不同，接头的组织将相应改变，冷却速度越高，马氏体的含量越高。焊后焊缝用水快速冷却，接头组织的马氏体含量增大，而马氏体对冷裂纹率的影响如图3所示。图3 马氏体含量与冷却速度的关系及其对热影响区冷裂纹率的影响图3可以看出，冷却速度越快，产生表面裂纹率越大。因此焊后将Q235板立即放入水中急速冷却，可能产生表面裂纹。（2）Z308属于铸铁焊条，铸铁焊条由于含碳量高，组织不均匀，强度低，塑性极差，属于可焊性差的材料，用Z308焊条焊接Q235钢板盖面焊时，可能产生表面裂纹。（3）由表一和表二可以看出，焊接材料和母材中都加入了锰元素，在多数情况下锰是防止结晶裂纹有效的元素。但与铜共存时，锰与铜相互作用促使晶间偏析严重，从而易导致结晶裂纹。因此在焊接完填充层后，在焊缝中加入铜，可能产生表面裂纹。由上可知，焊后用水冷却、焊接材料用Z308、焊缝中加铜均有可能产生裂纹。由于焊后水冷和用Z308焊条比较简单，所以我们初步定的方案是先尝试这两种方法。经过讨论，我们决定用J507打底和填充，盖面一半用J507，另一半用Z308，如图6所示。图6方案焊缝分布图4 方案的实施4.1 制定焊接工艺综上所述各类原因，首先我们选定的方案是焊后急冷法（焊后放入水中急冷）和铸铁焊条（Z308）焊填充、盖面焊。表7焊接工艺卡如下：表7 焊接工艺卡焊接材料Q235焊接说明牌号尺寸烘干温度烘烤时间1焊前清理。J5073.23502h2焊接。J50743502h3焊后立即水冷。Z3083.21501h4焊后清理。惰性气体： / % / l/min焊后热处理/焊 接 规 范 参 数焊接方法层次电源种类电源极性焊接材料规格电流（A）电压（V）速度（cm/min）SMAW1直流反J5073.210522-2614-16SMAW2直流反J507Z30843.217012022-2614-1614-16SMAW3直流反J507Z30843.216012022-2614-1614-16预热温度预热保温方法层间温度编制谢猛审核史维琴批准史维琴共 1 页/250第 1 页4.2 焊接（1）焊前准备1）试板 厚为12mm的Q235B钢板，尺寸为12mm300mm100mm，60V形坡口，如图4所示。图4板厚为12mm的V形坡口试板2）焊材 碱性焊条在350400烘干2h；铸铁焊条在150烘干1h。3）焊前清理 焊前需将坡口面和靠近坡口上、下两侧20mm内的钢板上的油、锈、水分及其他污物打磨干净。4）装配与定位焊 试板装配定位焊所用焊条为J507/3.2，焊缝间距始焊端为3.2mm，终焊端为4mm。定位焊缝要求如图5所示。图5装配定位要求 5）预留反变形 为了保证试板焊后没有角变形。（2）焊接过程记录焊接Q235钢板焊缝，打底采用J507/3.2焊接，填充、盖面一半用J507/4焊接，另一半用Z308/3.2焊接。焊后立即拿到水龙头下用水速冷，J507焊缝区在水龙头下水冷时间为2分钟。水冷后继续用Z308填充、盖面焊，焊完另一半焊缝。焊完同样放到水龙头下面水冷，水冷时间为1分钟。（3）焊后清理外观焊完清除焊缝表面飞溅，以待接下来的无损检测。4.3 无损检测方法的选择4.3.1 表面缺陷检测方法特点分析（1）磁粉检测磁粉检测作为一种无损检测方法，其对象是铁磁性材料，包括未加工的原材料，加工后的半成品、成品及在役或使用中的零部件。磁粉检测的基础是缺陷处漏磁与磁粉间的相互作用，在铁磁性工件被磁化后，由于材料不连续性的存在使工件表面或近表面的磁力线在材料不连续处发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，形成了在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出材料不连续性位置、形状和大小，通过对这些磁痕的观察和分析，就能得出对影响制品使用性能的缺陷评价。钢铁零件采用磁粉检测有以下优点：1）可发现裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷。缺陷显现直观，可以一目了然地观察到它的形状、大小和位置。根据缺陷的形态及加工特点，还可以大致确定缺陷是什么形状。2）对工件表面的细小缺陷也能检查出来，也就是说，具有较高的检测灵敏度。一些缺陷如发纹，宽度很小，用磁粉检测也能发现。但是太宽的缺陷将使检测灵敏度降低，甚至不能吸附。3）只要采用合适的磁化方法，几乎可以检测到工件表面的各个部位。也就是几乎不受工件大小和形状的限制。4）与其他检测方法比较，磁粉检测工艺简单，检查速度也较快，相对来说，所需要的检查费用也比较低廉。磁粉检测的主要缺点：1）只能适用于铁磁性材料，而且只要检查出铁磁工件表面和近表面的缺陷，一般深度不超过2mm。对于埋藏较深的缺陷责难于奏效。磁粉检测不能检测奥氏体不锈钢材料和用奥氏体不锈钢焊条焊接的焊缝，也不能检测铜、镁、铝、钛等非磁性材料。马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢具有磁性，可以进行磁粉检测。2）检查缺陷室的灵敏度与磁化的方向有很大关系，如果缺陷方向与磁化方向平行，或与工件表面夹角小于20的缺陷就难于显现。另外，表面浅的划伤、埋藏较深的孔洞及锻造皱折等，也不容易被检测出来。3）如果工件表面有覆盖层、漆层、喷丸层等，将对磁粉检测灵敏度起不良影响。覆盖层越厚，这种影响越大。4）由于磁化工件绝大多数是用电流产生的磁场来进行的，因此，大的工件往往需要较大的电流。而且，磁化后一些具有较大剩磁的工件还要退磁。（2）渗透检测渗透检测是一种以毛细作用原理为基础用于检测非疏孔性金属和非金属试件表面开口缺陷的无损检测方法。将溶有荧光染料或者着色染料的渗透液施加于试件表面，由于毛细现象的作用，渗透液渗入到各类开口于表面的细小缺陷中，清除附着于试件表面上多余的渗透液，经干燥后再施加显像剂，缺陷的渗透液在毛细现象的作用下被重新渗回到零件表面上，形成放大了的缺陷显示，在黑光下或白光下观察，缺陷处可分别相应地发出黄绿色的荧光或呈现红色显示。用目视检验，即可检测出缺陷的形貌和分布状态。渗透检测作为一种重要的无损检测方法，其优点是可以检查各种非疏孔性材料表面开口缺陷，如裂纹、折叠、气孔、冷隔和疏松等。它不受材料组织结构和化学成分的限制，不仅可以检查有色金属和黑色金属，还可以检查塑料、陶瓷及玻璃等非多孔性的材料。它具有较高的检测灵敏度，从目前渗透检测水平来看，超高灵敏度的渗透检测材料的最高灵敏度可达0.1m。而且，它的显示直观，容易判断。操作方法具有快速、简便的特点，一次操作即可检测出任何方向的缺陷。此外它还具有设备简单，携带方便，检测费用低，适用于野外工作等优点。渗透检测也存在一定的局限性，它只能检测出零件表面开口缺陷，对被污染物堵塞或经机械处理后开口被封闭的缺陷不能有效地检测出。它不适合于检查多孔性后或疏松材料制成的工件和表面粗糙工件，因为检测多孔性材料时，会使整个表面呈现顽强的荧光背景，以致掩盖缺陷显示，而工件表面态粗糙时，易造成假象，降低检测效果。渗透检测只能检测出缺陷的表面分布难以确定缺陷的实际深度，因此很难对缺陷做出定量评价。检测结果受操作者影响就也较大。（3）射线检测射线检测技术作为一种重要的无损检测技术，它的原理是射线在穿透物体过程中会与物质发生相互作用，因吸收和散射而使射线强度减弱。强度衰减程度取决于物质的衰减系数和射线在物质中穿越的厚度。如果被透照物体局部存在缺陷，且构成缺陷的物质的衰减系数又不同于时间，该局部区域的透过射线强度就会与周围产生差异。吧胶片放在适当位置使其在透过射线的作用下感光，经暗室处理后得到底片。底片上各点的黑化程度取决于射线照射量（又称曝光量，等于射线强度乘以照射时间），由于缺陷部位和完好部位的透射射线强度不同，底片上相应部位就会出现黑度差异。底片上相邻区域的黑度差定义为“对比度”。把底片放在在观片灯光屏下借助透过光线观察，可以看到由对比度构成的不同形状的影像，评片人员据此判断缺陷情况并评价时间质量。射线检测技术，与其他常规无损检测技术，如超声检测技术、磁粉检测技术、渗透检测技术比较，具有主要特点是：1）对被检验工件无特殊要求，检验结果显示直观；2）检验技术和检验工作质量可以自我监测；在应用中，射线检测技术需要考虑的主要问题是辐射防护问题。射线具有辐射生物效应，对人体可以产生伤害，因此在应用射线检测技术时必须考虑辐射防护问题，必须按照国家和地方的有关标准、法规做好辐射防护工作，应力求避免辐射事故。4.3.2 无损检测过程（1）磁粉检测工艺磁粉检测作为最简单的、最直观的目视检测方法。首先选择的便是磁粉检测。其检测工艺卡如表8。表8磁粉检测工艺卡工件名称焊接件材料牌号Q235尺寸规格40010012热处理状态/检测部位焊接接头被检表面要求打磨检测时机打磨后检测设备XDYY-3A型多用磁粉探伤仪标准试片A1-30100检测方式非荧光湿法连续法光线及检测环境被检表面光照度1000lx缺陷记录方式照相、录像磁化方法磁轭法电流种类磁化规范交流提升力45N磁化规范最终以标准试片确定磁粉及载液及磁悬液配制浓度HK-1 黑磁粉+水煤油10gL-25gL磁悬液施加方法喷洒检测方法标准JBT4730.4-2005质量验收等级已要求出现裂纹为准磁粉检测质量评级要求按要求制作出表面裂纹。磁化方法示意草图磁化方法附加说明1保证磁轭磁极与工件接触良好，磁轭的磁极间距应控制在75mm-200mm之间，检测的有效区域为两极连线两侧各50mm范围内，保证有效磁化区15mm重叠，在磁化时施加磁悬液2磁化规范最终以A1-30100标准试片上的磁痕显示确定编制赵强审核任卫东日期2009/12/28日期2009/12/28通过磁粉未能检查出表面裂纹。（2）渗透检测更能直观的检测出裂纹的形状。其工艺卡如表9。表9渗透检测工艺卡设备名称对接接头规格尺寸40030012检测时机外观质量检测合格表面要求打磨材料牌号Q235检测部位对接焊缝检测比例100%检测方法IIC-D检测温度10标准试块B型试块检测方法标准JB/T4730-2005观察方式白光下目视渗透剂型号DPT-5去除剂型号DPT-5显像剂型号DPT-5渗透时间10min干燥时间自然干燥显像时间7min检测设备便携式喷灌可见光照度1000lx渗透剂施加方法喷涂乳化剂施加方法喷涂去除方法擦洗显像剂施加方法喷涂验收标准JB/T4730-2005合格级别IV级编制赵强审核任卫东日期2009/12/28日期2009/12/28（3）射线检测工艺为进一步验证焊缝表面是否存在表面裂纹，接下来做了射线检测。检测工艺卡如表10。表10射线检测工艺卡产品编号35产品名称对接板焊缝工艺卡号01产品规格40030012产品材质Q235B焊接方法手工电弧焊执行标准JB/T4730-2005照相技术级别AB验收等级IV探伤机型号2005焦点尺寸2*2检测时机外观检测合格后胶片牌号天津3型胶片规格300*80增感屏Pb0.03像质计型号Fe111像质计灵敏度12#底片黑度2.04.0显影液配方天津3型显影液显像时间5显影温度20C焊缝编号焊缝长度检测比例透照方式透照厚度焦距B300100%单壁12600透照长度管电压曝光时间3001403透照示意图：技术要求：1）标记摆放按通用工艺规程的规定2）像质计置于射线源侧编制赵强日期2009.12.28审核任卫东日期2009.12.28射线检测拍片如图7所示。图7射线检测拍片（4）无损检测结果通过磁粉检测和射线检测，未能发现焊缝表面存在裂纹。这次试验未能成功用焊条电弧焊制作出表面裂纹。4.4 分析结果及方案的改善由于Q235焊接性的优良，加之焊条用的是低氢形焊条，即使采用焊后立即水冷也不能成功制作出表面裂纹。而Z308铸铁焊条即使可焊性差，但对于焊接性优良的Q235，也不能成功制作出表面裂纹。为成功用焊条电焊制造出表面裂纹，对如上方案进行改善，用J507焊完填充层后，将Z308焊条药皮去掉，截取80mm长，并缠上50mm的铜丝（合金），用小电流定位在填充层与盖面层之间，然后在放缠上铜丝铸铁焊条的那一半焊缝用J507盖面焊另一半用Z308盖面。如图8所示。图8改进方案焊缝分布4.5 重新实施方案改进的方案操作过程和上面方案操作过程相同，通过磁粉检测，目视可以清晰的发现裂纹。而渗透检测方法更能直观的显示焊缝表面裂纹。如图9所示。图9表面裂纹分布综合方案一和改进方案Z308焊缝区仍然没有出现裂纹，显然，尽管Z308铸铁焊条的可含性差，易产生裂纹，但对于焊接性优良的Q235钢板，仍然没有能够成功制作出表面裂纹。而加入缠上铜丝的铸铁焊条区，却产生了很明显的表面裂纹。可以说明，铜对产生裂纹的影响较大。4.6 优化方案的实施图10优化方案示意图通过两个方案的定量分析，可以知道，焊后用水速冷和易产生裂纹的铸铁焊条焊接都难以产生裂纹，而在焊缝中加入铜丝，可以很容易的实现裂纹的制作。为了更好的、更明显的显示出表面裂纹，该优化方案对裂纹的位置要求可控，也就是通过加入铜的位置来控制裂纹的位置。焊缝完全用J507焊条焊接，具体改进方案示意图如图10所示。优化方案具体步骤和焊接参数以及焊后的焊缝表面裂纹无损检测工艺都与原先方案一致，但是焊接材料全部使用J507碱性焊条焊接。无损检测采用磁粉和渗透两种目视检测。最终通过焊缝中放铜的位置，焊缝成功的实现了用焊条电弧焊制作表面裂纹缺陷位置可定的工艺试验。通过磁粉检测，我们可以清晰的直观的看见焊缝表面裂纹，且横向纵向的裂纹都有，如图11所示。图11磁粉检测表面裂纹渗透检测是一种以毛细作用原理为基础用于检测非疏孔性金属和非金属试件表面开口缺陷的无损检测方法。所以渗透检测测出的表面裂纹更能清晰的显现出来，如图12。图12渗透检测表面裂纹图10和图12对照可以看出，在焊缝中加入铜的位置都产生了裂纹，说明可以通过铜在焊缝中的位置，制造出位置可控的裂纹。5 结论通过上述方案的分析比较，我们可以得出焊缝中加铜法是制作表面裂纹的最有效方法，渗透检测表面裂纹照片可以看出，焊缝两端放铜块的焊缝裂纹大而少，而中间放铜丝的焊缝产生的裂纹细而密，可以看出，焊缝中的铜含量越高，产生的裂纹越严重，即使是焊接性优良的Q235低碳钢，也很容易产生裂纹。由于时间的原因，试验不够充分，未能找到铜的加入量的多少与产生表面裂纹的长短之间的函数关系。因此，工艺尚有待改进和细化。参考文献：1周振丰.张文钺.焊接冶金与金属焊接性M.北京：机械工业出版社，19872孙景荣.实用焊工手册M.北京：化学工业出版社，20043英若采.熔焊原理及金属材料焊接M.北京：机械工业出版社，20084邹增大.焊接材料、工艺及设备手册M.北京：化学工业出版社，20045中国机械工程学会焊接学会.焊接手册M.第二卷.北京：机械工业出版社，20076张连生.金属材料焊接M.北京：机械工业出版社，20047孟庆森.王文先.吴志生.金属材料焊接基础M.北京：化学工业出版社，20068陈伯蠡.焊接工程缺欠分析与对策M.北京：机械工业出版社，20069王新民.焊接技能实训M.北京：机械工业出版社，200810李亚江.焊接组织性能与质量控制M.北京：化学工业出版社，200511李亚江.刘强.王娟.焊接质量控制与检验M.北京：化学工业出版社，200512邵国方.陈静.特种设备焊接安全技术M.无锡：无锡市压力容器考试委员会，200613胡学知主编.渗透检测M.北京：中国劳动保障出版社，200714胡天明主编.表面探伤M.武汉：武汉测绘科技大学出版社，199415JB/T4730-2005 承压设备无损检S致谢： 非常感谢史维琴老师、任卫东老师在我在校的最后时期毕业设计阶段给自己的指导，从最初的定题，到资料收集，到写作、修改，到论文定稿，她们给了我耐心的指导和无私的帮助。为了指导我们的毕业论文，她们放弃了自己的休息时间，她们的这种无私奉献的敬业精神令人钦佩，在此我向她们表示我诚挚的谢意。同时，感谢所有任课老师和所有同学在这三年来给自己的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意，并祝所有的老师培养出越来越多的优秀人才，桃李满天下！袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃