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焊接质量控制和检验 上海市特种设备监督检验技术研究院顾福明工学博士教授级高工 国家高级安全评价师 AWS焊接检验师 国际焊接工程师电话MAIL gufuming1000 主要内容 焊接设备的控制材料的控制焊接质量文件焊接检验焊接返修 一 焊接设备控制 1焊接电源是否完好 性能稳定 安全电压表 电流表是否准确灵敏 是否定期校验2焊接工装是否有适于生产的 有效保证质量的工装设施3烘干装置是否完好 性能稳定 温度表准确 校验4预热和焊后热处理装置 二 材料控制 焊条的检验为确保产品质量 新进厂的焊条应进行下列检验 1 外观检验 2 药皮强度检验 3 工艺性检验 4 理化检验 1采购控制制订采购文件对供方评审 评价程序和标准 资质 资源 业绩 问题记录2进货检验验收质量证明书 合格证及技术文件 有验收合格入库及入库号编制规定 实物验收检验和焊材复验 复验委托单 复验项目 复验报告 材料责任师审核确认 复验资料存档保存 3保管发放和回收建立程序 存放 标识 分类 焊材库的条件 温 湿 焊材发放程序 提供料单并签发 注明产品编号 牌号 标准 规格 数量等 焊条的贮存与保管1 焊条必须在干燥通风良好的室内仓库中存放 焊条贮存库内 应设置温度计 湿度计 低氢焊条室内温度不低于5 相对空气湿度不大于60 2 焊条应存放在架子上 架子离地面高度距离不小于600mm 离墙壁距离不小于300mm 架子下面应放置干燥剂 严防焊条受潮 3 焊条堆放时应按种类 牌号 批次 规格 入库时间分类存放 每垛应有明确标注 避免混乱 4 焊条在供给使用单位之后至少在6个月之内可保证继续使用 焊条发放应做到先入库的焊条先使用 5 受潮或包装损坏的焊条未经处理的以及复验不合格的焊条 不许入库 6 对于受潮 药皮变色 焊芯有锈迹的焊条须经烘干后进行质量评定 各项性能指示合格时方可入库 否则不准入库 7 存放一年以上的焊条 在发放前应重新做各种性能试验 符合要求时方可发放 否则不应出库 焊条使用前的烘干1 焊条在使用前 如焊条说明书无特殊规定时 一般应进行烘干 酸性焊条在130 180 烘干1 2小时 碱性焊条应在350 430 烘干2小时 烘干的焊条应放在100 150 保温箱 筒 内 随用随取 2 低氢焊条一般在常温下超过4小时 应重新烘干 重复烘干次数不宜超过三次 3 烘干焊条时 禁止将焊条突然放进高温炉内 或从高温炉中突然取出冷却 防止焊条因骤冷骤热而产生药皮开裂脱皮现象 4 烘干焊条时 焊条不应成垛或成捆地堆放 应铺放成坛状 每层焊条堆放不能太厚 一般1 3层 鉴别焊条变质的方法当焊工对使用的焊条质量发生怀疑时 可以用下述方法鉴别焊条质量 1 将几根焊条放在手掌上滚动 若焊条互相碰撞时发出清脆的金属声 则焊条药皮干燥可用 若发出低沉的沙沙声 则焊条药皮己受潮不能用 2 将焊条在焊接回路中短路数秒钟 若焊条表面出汗 出现颗粒状斑点 则焊条已受潮不能用 3 焊芯上有锈痕 则焊条已受潮不能用 4 将厚药皮焊条缓慢弯成120 角 若涂料大块脱落或药皮表面无裂纹 都是受潮焊条 干燥的焊条在缓慢弯曲时 有小的脆裂声 继续弯至120 药皮受拉面出现小裂口 5 焊接时药皮成块脱落 产生大量水蒸气或有爆裂现象 说明焊条己受潮 已受潮的焊条 若药皮脱落 则应报废 若酸性焊条受潮不严重 或焊芯上有轻微锈痕 焊接时基本上能保证质量 烘干后可以再用 但不能用来焊接重要结构 若碱性焊条焊芯上有锈痕 则不能正常使用 制造的一个重要方面就是材料的识别及跟踪 检验师必须有能力正确识别材料 并能将材料的资料与有关文件作比较 订购焊接制品所需的材料要符合某个标准及技术规程的规定 供货商提供表明材料重要特性的文件资料 这些文件有材料试验报告 其英文缩写为 MTR 或材料试验证明书 MTC 这些文件通常是由制造商提供的列出材料化学及物理性能的证明文件 材料属性通常是以典型值或实际值列出 或两者兼而有之 所谓典型值只是特定技术规程描述的极限值 所谓实际值就是已经实际测定并在MTR中逐条列出的材料性能 当材料到达制造现场时 检验师要负责审核伴随而来的MTR 必须要有材料控制体系 以便在各个制造阶段都能跟踪接收的材料 在一些紧要应用领域如化工厂和精炼厂 材料要100 检验以验证其化学成分 检验师可以实际审核文件的符合性 或作简单的核对 以确保其它人员已经完成的这项任务 典型钢的技术规程例如 ASTM技术规程A5l4 适用于焊接的高屈服强度淬火回火合金钢板的标准技术规程 来了解技术规程的基本格式 范围准确地说明了技术规程所阐述的内容 即技术规程覆盖的范固 引用文件技术规程中所要参考的其他文件的目录 订货须知如果按照本技术规程订货 则要说明材料的所需条件 通常 不是按照每个独立的技术规程 而是依照ASTMA6订购钢材 制造工艺列出产品生产已批准的方法 热处理对要求热处理的合金 列出合金的热处理细节 化学成分为您提供一张列有化学成分要求的表格 通常应列出几个钢级 而且每个钢级有各自的化学成分要求 拉伸要求为您提供一张列有合金规定抗拉强度的表格 对于不同的厚度范围 要求的抗拉强度一般是不同的 布氏硬度要求对有布氏硬度要求的材料 说明试验的范围及要求 试样列出与试样位置 制备 处理有关的任何信息 试验数量列出所要求的试样数量 重新试验如果有任何一个试样不合格 本节要说明继续试验遵循的程序 标记有关材料识别说明 增补要求列出所有买方提出的增补要求细则 如果买方在采购单上不作说明 则不考虑增补要求 典型的填充金属技术规程AWSA5 1 碳钢药皮焊条技术规程 一些重要特征说明如下 范围说明技术规程所涉及的内容 A部分 基本要求分类说明分类的基础 根据电流的类型 药皮的类型 焊接位置 化学成分及力学性能 列出这些分类的不同表格 验收如果焊条符合AWSA5 01要求 就可以验收 证明说明生产商必须用证明书证明他的产品符合本技术规程的所有要求 重新试验如果任何一个试验失败 必须重做两个试验 每个试验必须通过 制造方法按照本技术规程生产产品的任何制造方法都要符合要求 标记说明每个包装外的最小标记都应清晰可见 包装说明合适的包装 包括标准尺寸及外形 整圆方法说明怎样整圆拉伸数据接近于l000psi B部分 试验及试验方法说明用来判断填充金属是否符合技术规程所需的各种化学成分及力学性能试验 试验包括化学成分 全焊缝金属拉伸 冲击 致密性 横向拉伸 纵向弯曲及角焊缝试验 C部分 制造 包装及标识详细阐述技术规程对此部分的要求 D部分 试验细节描述为验证填充金属符合技术规程而进行的各种试验的具体细节 同时也说明每种类型的焊条需要进行哪些试验 附录 包含技术规程正文中某些要求的补充说明 包括注意和使用符合本技术规程的焊条有关资料 三 焊接质量文件 质量手册程序文件焊接作业指导书 焊接规程 工艺卡质量计划流转卡焊接记录检验记录无损检测报告 焊接记录 焊接是压力管道安装过程的重要环节 焊接过程质量控制及其见证资料是从事压力管道安装质量管理人员普遍关心的问题 通常 轴侧图和焊接工作记录被认为是压力管道焊接和无损检测工作的重要质量记录文件 也是压力管道安装资格审查和换证工作中不可缺少的质量体系运行见证文件 除了单线图的内容有明确规定外 焊接施焊记录的格式在压力管道施工的有关标准规范中并无明确规定 所以 根据上述标准中的规定 对焊接施焊记录的内容应有如下要求 焊接日期 焊缝编号 焊工姓名或代号 焊接方法 焊接材料及其批号 或其他可追溯性标识 焊缝检验方法及检验结果 包括返修焊缝的编号及其检验结果 对于焊接工艺中有焊接线能量要求的焊接工作 除了上述要求的焊接工作记录外 还应有实际焊接时的电流 电压 焊接速度 或以经过验证的焊道长度和厚度表示 等原始记录 对有层间温度要求或焊接层次要求的焊缝 原始记录中还应有层间温度或焊接层次 其他焊缝则只要求记录对焊接工艺纪律进行抽查时的焊接电流 电弧电压的记录数据 1环境控制确保环境适于焊接 并不影响焊接质量 如风速 温度 湿度等 2焊接试板3焊工资质与项目的对应4焊接工艺的执行5焊接施工体系控制6 1坡口预制 尺寸 质量 焊口组对 焊缝清理6 2焊缝定位焊 焊接线能量控制6 3焊缝层间质量控制7焊材的准备 烘焙8焊接顺序 四 焊接检验 外观检查 是否有缺陷成形检查 余高 宽度 棱角度 均匀性表面检测 表面或近表面缺陷内部检测 内部及内表面缺陷 1焊接检验过程1 1焊前检验1 2过程检验1 3焊后检验2外观检验2 1成形 高度 宽度 直线度 棱角度 均匀度 错边等 表面缺陷 气孔 夹渣 裂纹 咬边 焊瘤 未熔合 未焊满 未焊透等 或飞溅物2 2目视 PT MT MMT ET3内部检验3 1气孔 夹渣 裂纹 未熔合 未焊透 背面各类缺陷等3 2UT RT AUT TOFT PhaseArray 焊前检验审查应用的资料检查焊接工艺检查每个焊工的资格建立检验停止点编制检查计划编制记录检验结果和保存这些记录的计划建立标识不合格品的体系 目视检测 VT 检查焊接设备状态检查所要使用的母材和焊材的质量及状态检查焊接准备检查接头装配情况检查对中 直 设备的适用性检查焊接接头的干净情况当有要求时 检查预热条件 焊接过程中检验检查焊接参数是否符合焊接工艺检查每条焊道的焊接质量检查焊道之间的清理检查道间温度检查每道焊缝的位置及其焊接次序检查背面清根表面如有要求 监督制造过程中的无损检测 NDT 焊后检验检查完成的焊缝的外观情况检查焊缝尺寸检查焊缝长度检查焊接件的尺寸精确度如有要求 监督增加的无损检测 NDT 如有要求 监督焊后热处理准备检验报告 目视检验工具 阅审与实际焊接相关的所有资料 包括 图纸 规范 技术要求 工艺等 通过审阅资料 根据所指定的材料型号 可以了解是否有特殊的焊接要求 例如 如果指明要使用调质钢 则通常要控制焊接热输入 这就要求焊接检验师记住此处而监控焊接 焊接前检验 检查焊接工艺评定是否能够覆盖所要求焊接的工艺 有时可能还要求焊接检验师负责工艺评定过程中的监督 试验 评定和记录 有必要对每个焊工的资格证书进行审核 对那些没有合适的资质和证书的焊工必须进行考核 焊接前检验 根据情况建立 检验停止点 要求生产过程到达这些点时必须停下来 等待检验师对已经完成的作业进行审查 开展检验以及记录和保存结果制订一个适当的计划 检验报告和文件体系的编写 检验报告的格式及其内容 检验报告的发放 以及保存检验报告 以便其他熟悉本工作的人员进行查阅 要符合文件体系要求 焊接前检验 不合格品的标识及其处理评估焊接设备的性能及状态 内容包括 焊接电源 送丝设备 接地电缆及接地夹 焊剂及焊条的储存设备 传输保护气体的软管及其备件等 进行材料及其形状的焊前检查 步骤之一是评估母材和焊材的质量 母材的检验既可以金属表面的目视检测 也可以是无损检测方法检验所使用的焊接材料 焊接前检验 检查焊接接头的准备质量及其精度 诸如坡口面角度 坡口深度 钝边尺寸和坡口曲率半径 指J型和U型坡口 进行目视检测 检查焊接接头的装配情况 项目包括 根部间隙 装配角度对准情况 装配面对准情况 高 低 坡口角度等 焊接前检验 接头装配的精度会影响焊接件的最终尺寸 例如 如果坡口角度或根部间隙不够 无法使焊缝金属与坡口面相熔 过大的坡口角度或根部间隙导致过大的焊接变形 根部间隙大 熔敷规定尺寸的焊缝就会变得焊缝的有效厚度小于设计人员所要求的焊缝计算厚度 检查在装配过程中使用的装配架 夹具和其他的对准设备 检查焊接区域的清洁 表面污物和水分 诸如水汽 油类 脂类 机油 黄油 油漆 锈蚀 氧化皮 镀锌层等的存在会引入焊缝不容许的杂物 预热 如果要求预热 检查 应当沿着接头整个长度检查规定的预热温度 检查位置要离开接头不小于3英寸的距离 或者不小于母材的厚度值 采用二者的较大值 焊接前检验 典型的温度指示笔 测量温度的数字式高温计红外线温度指示计 须按照焊接工艺的规定进行检验 包括 焊接方法 焊接材料 规定的技术 预热及道间温度监控生产焊接 以确保按照相关工艺的要求进行当熔敷焊道时要目视检测每一条焊道 能够发现任何表面不连续性并进行修补 对根部焊道或根部焊层进行检验是关键 检查道间清理 彻底清理两条单独焊道之间的焊道 否则导致夹渣或未熔合道间清理用敲渣用的手工尖头锤 气动尖头锤 砂轮机 手动钢丝刷和电动钢丝刷等 焊接过程中检验 需要控制道间温度的焊接工艺要进行监督 可以规定道间温度的最小值或最大值 或两者兼有 测量道间温度应该在接头外面 典型情况是离开接头大约1英寸 而不是在焊接接头本身内部 测量时间是在下一焊道或下一焊层开始之前 焊接过程中检验 在焊接操作过程中 焊接检验师还要检查多道焊的单个焊道的布置 留下的窄缝隙 焊接过程中检验 监督焊缝各段的焊接顺序和位置 控制焊接变形 双面V型坡口的焊接顺序 焊接过程中检验 T型接头双面角焊缝的焊接顺序 分段退焊技术 当设计要求从接头的两面进行全焊透坡口焊缝的焊接时 则必须有某种方法清根 检验师应当检查清根后的焊缝表面 检验师不仅要确保反面清根去除了所有的不连续 而且还要检查清根后的外形恰当 以确保有足够的开口尺寸 为后续焊缝能够成功地熔敷 焊接过程中检验 焊后检验 焊后目视检测就是对完工焊缝的外观进行检查 发现焊缝及母材的表面不连续性对坡口焊缝 坡口是否被填充到与母材齐平 且不存在过大的余高 测量角焊缝的尺寸通常需要借助于角焊缝量规 使用模板型角焊缝量规 在使用片状模板型角焊缝量规时 要