焊接检验PPT课件.ppt

焊接检验 课程说明 课程主要任务 通过学习本课程 使学员 了解缺陷的种类和特征 了解焊接产品常规检验方法和破坏性检验方法的特点和作用 重点掌握材料无损检测的基本知识 初步掌握操作技能与技术要点 学会正确选择无损检测方法 相关仪器 设备 并能正确选定各种技术参数 初步了解缺陷识别 产品质量评定的相关标准 为今后从事材料或产品的无损检测工作 制定相应的无损检测工艺奠定理论基础 1 焊接检验 课程说明 课程内容 首先简单介绍检验的作用 常见焊接缺陷的特征 产生部位及原因 然后简介焊接产品的常规检验方法和破坏性检验方法 重点讨论射线检测 超声波检测 磁力检测 渗透检测等常用的无损检测方法 2 焊接检验 课程说明 课程特点 多科性 本课程学时虽然不多 可知识内涵却十分丰富 多科性是说 这门技术的理论基础是以近代物理学 化学 电子学 材料学为支撑的 从工程角度来说 它又是以全面质量管理科学与无损评定技术紧密结合的一个新领域 在具体检测方法和相关原理上 又涉及到磁 电 声 光 热 力等各个领域 在取得准确的检测结果方面 有时尚需多种检测方法的有机配合 运用获得的多种信息对材料 包括试样和产品 的物理性能和变异以及各类缺陷做出准确的评价 3 焊接检验 课程说明 实践性 对材料 试样 产品的无损检测 主要是探测其中的缺陷 了解各类缺陷的性质 位置 尺寸 形状 分布规律等等 因此 对材料及工件内部缺陷的理解 分布规律和特点的认识 熟悉它们在每种检测方法中的显像规律并做出正确的评价等方面 均与检验人员的实践经验密切相关 此外 要想取得无损检验人员的资格证 更需经过一段较严格的培训和通过相关的考试 要真正成为名副其实的质检师 往往要经过较长期的严格实践砺炼 4 焊接检验 课程说明 实用性 无损检测技术具有较为广泛的应用领域 它不仅用于工业生产中 在医疗 生物技术 电子技术 地质科学等诸多领域均可得到有效的运用 尤其在金属材料制造领域 如锅炉压力容器 化工机械 造船 海洋构造 航空航天以及核反应堆等生产制造领域更是不可缺少的质量保证手段 5 焊接检验 课程说明 教学要求 重点掌握各种无损检测方法的基本原理 适用范围和技术要点 能够正确选择探伤方法 仪器 设备 熟悉基本操作要领 初步掌握拟订检验工艺 缺陷识别 质量等级评定等相关技能 积极参与课堂教学 6 焊接检验 课程说明 主要教学参考书 1 魏延宏主编 焊接检验 北京 高等教育出版社2 赵熹华主编 焊接检验 北京 机械工业出版社 1992 3 李喜孟主编 无损检测 北京 机械工业出版社 2001 4 相关的检测标准 7 第一章概述 1 1焊接检验的意义 焊接检验 通过检测 试验 测量 调查等方法所获取的焊接产品性能指标或数据与其使用要求 相关标准等的检验依据进行比较的过程 作用 意义 1 确保焊接结构的制造质量 保证其安全运行 判断焊接产品质量的优劣 可以在生产过程中及时发现和解决零部件的质量问题 2 改进焊接技术 提高产品质量 评定焊接结构生产中新材料 新方法焊接工艺的优劣 选出最佳焊接工艺 进一步提高焊接质量 3 降低产品成本 正确进行安全评定 4 由于有焊接检验的可靠保证 可促使焊接技术的更广泛应用 8 1 2焊接检验分类焊接检验分类 破坏性检验 非破坏性检验 声发射检测焊接检验的依据 施工图样 技术标准 检验文件 订货合同1 3 焊接检验过程 焊前检验 焊接过程检验 焊后检验 安装调试质量检验 产品服役质量检验 9 1 4材料的无损检测1 4 1材料无损检测的概念材料无损检测 即指不损伤产品又能发现缺陷的检测方法或技术 亦称为无损探伤 属于非破坏性检测方法的范畴 它与某些破坏性检测方法 如力学性能检验 化学分析试验 金相检验等具有很强的互补性 尤其适合成品检验和在役运行产品的检验 无损检测的英文缩写为 NDT Non destructiveTesting 10 对实际工程材料的辨证认识材料力学对于材料的认识是基于 均匀性 连续性和小变形假设 来讨论问题的 而实际工程材料及产品在制造过程中 往往因冶金 结构 工艺因素的复杂性及操作人员技术水平的差异 即使按照同一工艺规程操作 也往往会产生各种各样的工艺缺陷 欠 总之 实际工程材料和构件并不那麽理想 有缺陷 欠 是绝对的 没有缺陷则是相对的 11 工艺缺陷举例 铸件 可能有缩孔 疏松 裂纹等 焊件 可能有气孔 夹杂 未熔合 未焊透 裂纹等 锻件 往往有裂纹 褶皱 夹层 夹杂等 热处理件 可能出现裂纹 变形 脱碳 过烧 过热 偏析 组织粗大等等 12 1 4 2材料无损检测的意义 1 质量 安全保证 即控制产品质量 保证设备安全运行 生产高质量产品的需要生产高质量的产品 往往需要从原材料 试板 到零件 部件乃至最终产品 都进行较严格的质量控制 即实行全面质量管理 而无损探伤技术恰好是必不可少的技术手段 设备在役安全运行期间跟踪监测的需要设备运行期间也可能产生新的缺陷 如 应力腐蚀裂纹 延迟裂纹 疲劳裂纹等等 需要定期或不定期地进行质量跟踪 以保证其运行的安全性 如核反应堆中的压力容器 13 2 工艺 技术保证 即改进制造技术 优化制造工艺 在新产品研制 新工艺制定过程中 对于某些工艺参数 工艺措施的确定 有时需要进行严格的工艺评定 借助先进的无损检测技术可筛选出最佳规范 进而制定出新产品的工艺规程 最终制造出合格的产品或优质产品 14 3 效率 效益保证 及时发现缺陷 降低生产成本 在复杂产品的加工过程中往往经历 零件制备 部件组成 结构总成 等较长生产周期 在重点工序适时进行合理 适度的检验 可及时消除该工序产生的缺陷 防止同类缺陷的重复出现 这样做比在产品加工完成后再来消除缺陷更节省时间 材料和工时 从而降低了生产成本 而且 及时返修在操作上也较为容易 若由于产品质量问题成堆 工艺难度增大 因而拖延工期 最终造成合同违约 还会引起进一步的经济纠纷 甚至因产品报废 还会带来更大的经济损失 严密的组织管理 高效的检测手段 精干的检验队伍 是现代工业产品质量控制的法宝 15 4 信誉 实力的见证 积累技术资料 促进技术进步成功的检测数据 配套的原始底片 合格的检验报告 标准的检测试板等等 都是宝贵的技术资料 既可用于技术交流 又可长期存档 依托精干的检测队伍 先进的检测设备以及严密的管理措施所建立起来的质量保证体系 不但能够提高材料的潜能 促进企业的技术进步 还能提高企业的信誉和产品的国际竞争力 特别是在出现产品质量纠纷时 上述检验资料的法律价值就会凸现出来 参与国际认证的企业有无无损检测设备也是一项重要的认证指标 16 1 4 3区别适度检验和过度检验 无损检测技术的两面性事物总是一分为二的 都具有二重性 在产品制造和在役运行过程中 及时 适度地采用无损检测技术 是优质高产的重要保证 但是 过分地采用该项技术 也会延误工期 同时无端提高生产成本 因此 应参考有关标准 合理选择检测工艺 这就是强调经济性原则 要正确处理好质量检测与降低生产成本和生产周期的关系 17 1 4 4材料无损检测的特点材料无损检测技术主要用于未知工艺缺陷的检验 它是对破坏性检验的补充和完善 其特点是 非破坏性 是指在获得检测结果的同时 除了剔除不合格品外 不损失零件 因此 检测规模不受零件多少的限制 既可抽样检验 又可在必要时采用普检 因而 更具有灵活性 普检 抽检均可 和可靠性 18 互容性 即指检验方法的互容性 即 同一零件可同时或依次采用不同的检验方法 而且又可重复地进行同一检验 这也是非破坏性带来的好处 动态性 这是说 无损探伤方法可对使用中的零件进行检验 而且能够适时考察产品运行期的累计影响 因而 可查明结构的失效机理 严格性 是指无损检测技术的严格性 首先无损检测需要专用仪器 设备 同时也需要专门训练的检验人员 按照严格的规程和标准进行操作 19 检验结果的分歧性 不同的检测人员对同一试件的检测结果可能有分歧 特别是在超声波检验时 同一检验项目有时需要 会诊 概括起来 无损检测的特点是 非破坏性 互容性 动态性 严格性以及检测结果的分歧性等 应注意扬长避短 科学利用 20 本章小结 焊接检验的概念和作用 分类和检验依据 以及焊接检验的过程无损检测的作用 在不损伤材料或产品的条件下 发现缺陷 改进工艺 控制质量 降低成本 维持和保证设备的安全运行 为企业和产品创建较为完备而可靠的技术档案并提供法律依据 3 无损检测技术的采用 应贯彻适时 适度的原则 应用时 要参考相关标准 4 无损检测的特点是 非破坏性 互容性 动态性 严格性以及检测结果的分歧性等 应注意扬长避短 科学利用 21 本章思考题 1 简述焊接检验的分类 2 材料无损检测有哪些实际意义 3 如何处理好适度检验问题 4 无损检测的基本特点有哪些 5 哪些检验属于破坏性检验 比较破坏性检验与非破坏性检验的优缺点 22 第2章缺陷分析 本章提要 缺陷分析是无损检测的技术基础 主要解决两方面的问题 一是弄清缺陷的分类 性质 危害性 二是分析缺陷的产生原因 以便有效地识别缺陷 消除缺陷 提高工艺质量 本章重点讲授缺陷分类 危害性 缺陷的产生原因可结合 材料成型原理 等课程内容深入理解与总结 最后 对常用检测方法作简要介绍 23 2 1工艺缺陷的概念及分类 2 1 1工艺缺陷的概念 1 什么是工艺缺陷 在材料加工成形过程中 经常会出现某种或某些不合乎质量要求的外观缺陷 性能缺陷 组织缺陷和更为严重的内部几何不连续型缺陷 如裂纹 孔洞 夹杂等 我们把这些 冶金因素 结构因素 工艺因素 导致的产品质量不符合相关标准要求的各类缺陷统称为工艺缺陷 24 2 工艺缺陷的辨证分析 缺陷产生的绝对性 就是说 在实际生产中 要获得没有任何缺陷的产品 在技术上是相当困难的 要使成批生产的产品都没有任何缺陷 是不经济的 甚至是不可能的 缺陷评定标准的相对性 即 判废标准 的相对性 就是说 不同的产品或同一产品 往往因使用条件工况不同 对其质量要求也不同 因而 对工艺缺陷的容限 即 判废标准 也不尽相同 25 判废标准的制定原则 一般地说 产品质量等级越高 失效后危害性越大 对缺陷控制也越严格 因此 必须注意贯彻和参照有关标准 不能随意判废 即合于使用的原则 工艺缺陷的修复 轻微的缺陷 不影响使用 是可以容忍的 严重的缺陷 不符合使用要求 则必须给予处理 有些缺陷能够及时修复 而有些缺陷则可能无法修复 产品就得判废 26 举例说明 比如 焊缝余高过大 属于焊缝形状不良 严重时可以修磨 必要时甚至可以磨平 铸件的表面砂眼 可以通过焊补来修复 特别指出 考虑到焊接接头组织和性能的恶化 某些产品的焊接修复不允许超过2次 所以 应该注意制定严格的修复工艺 否则就会造成经济损失 27 2 1 2工艺缺陷的分类工艺缺陷种类繁多 产生原因也相当复杂 为了便于分析和处理工艺缺陷 制定检验工艺 方便技术交流 有必要对其进行分类 1 按技术内涵大体分为 加工 装配缺陷 如焊件坡口角度 装配间隙不均匀 错边量过大等 形状 尺寸缺陷 如工件变形 焊缝宽窄不一致 焊缝余高过大 表面塌陷 满溢 焊瘤等等 28 几何不连续型缺陷 如焊件中的裂纹 孔洞 夹杂 未熔合 未焊透 铸件中的缩孔 疏松 裂纹等等 组织 性能缺陷 如机械性能不良 耐腐蚀性下降 过热组织 脆性组织 偏析等等 其它工艺缺陷 如飞溅 表面划伤 电弧擦伤 凿痕 磨痕等等 29 2 按工艺方法 工艺责任 分为 焊接缺陷 因实施焊接工艺而引起的缺陷 铸造缺陷 因实施铸造工艺而引起的缺陷 锻压缺陷 因实施锻造 冲压工艺而引起的缺陷 热处理缺陷 热处理规范不合理造成的 如加热最高温度 保温时间不合理等 30 3 按缺陷性质不同分为 裂纹 如冷裂纹 热裂纹 再热裂纹 层状撕裂 火口裂纹等 孔穴 如缩孔 气孔等 固体夹杂 如夹渣 夹钨等 未熔合 如坡口未熔合 层间未熔合 未焊透 如根部未焊透 中部未焊透 其它缺陷 未包含在以上5种缺陷中的缺陷 如咬边 烧穿 焊瘤 电弧划伤等 31 4 按缺陷的埋藏深度分为 表面缺陷 如表面气孔 表面裂纹 砂眼 咬边等 近表面缺陷 如皮下气孔 夹杂等 内部缺陷 如内部夹杂 气孔 缩孔 裂纹 未熔合 未焊透等 5 按缺陷的几何特征不同分为 体积型 如孔洞 夹杂等 面积型 如裂纹 未熔合 夹层等 32 6 按具体缺陷的位置特征又有不同的称谓 例如 裂纹可分为 HAZ裂纹 焊缝裂纹 火口裂纹 焊趾裂纹 焊根裂纹等 未熔合可分为 坡口未熔合 层间未熔合 根部未熔合 7 其它分类 按裂纹走向不同有 横向裂纹 纵向裂纹 人字形裂纹 辐射形裂纹等称谓 按裂纹尺寸不同又有 宏观裂纹 微裂纹等称谓 33 按具体缺陷产生机理又有不同的分类 例如 焊接接头中的裂纹因其产生机理不同有 热裂纹 冷裂纹 再热裂纹 层状撕裂等 焊件中的气孔又分为 氢气孔 氮气孔 CO气孔等等 34 2 2工艺缺陷的危害及其对产品质量的影响 2 2 1工艺缺陷的危害性 定性分析 应该指出 处在同一位置上的不同性质的缺陷 或处在不同位置的同一性质的缺陷 其危害性不尽相同 1 对于同一性质的缺陷 即使数量 大小相同 有 35 表面缺陷比内部缺陷危害性大 位置特征 高应力区的缺陷比低应力区的缺陷危害性大 应力特征 与主应力垂直的片状缺陷比平行主应力时危害性大 走向特征 应力集中区的缺陷比非应力集中区的缺陷危害性大 缺口效应 对疲劳强度的影响比静载强度的影响大 载荷特征 未发现的缺陷比已发现的缺陷危害性大 掌控状态 36 2 不同性质的缺陷危害性排序 从大到小 裂纹未熔合 未焊透咬边夹杂 条状 夹杂 圆形 气孔 应该强调 任何一种缺陷达到相当严重的程度都会造成危害 不仅会造成结构的破坏 甚至会酿成灾难性事故 尤其对于裂纹类缺陷工艺上是不能容忍的 必须彻底去除 37 2 2 2工艺缺陷产生危害的本质 1 使工件的有效承载截面F受到削弱 因而使实际平均应力增大 2 缺陷造成的几何不连续 导致局部应力集中 引起缺口尖端的局部三向拉应力 使材料性能变脆 即产生缺口效应 可能引起裂纹失稳扩展 造成低应力破坏 脆断 结构的应力集中点又容易引发疲劳裂纹 成为疲劳裂纹源 应力集中区也容易加剧引起应力腐蚀开裂 总之 材料强度越高 加工精度越高 对应力集中越敏感 工艺缺陷造成的危害越大 38 2 2 3工艺缺陷的产生原因这个问题十分复杂 需要具体问题具体分析 从总体上说 主要来自 冶金因素 如化学成分 碳当量 杂质含量 冷却速度等等 结构 力学 因素 如壁厚 应力集中 截面突变 拘束应力等等 工艺因素 预热条件 烘干温度 清理 环境湿度 规范参数等等 39 对于每种具体缺陷的产生原因 还要结合 材料成型原理 等课程的学习来深入理解 比如 焊接冷裂纹的产生的三要素 接头中的淬硬组织M 接头中的较高拘束应力 R 扩散氢含量的影响 三因素相互促进 加剧焊缝在焊根或熔合线处的开裂倾向 40 2 3材料无损检测方法的种类及其适用性 2 3 1常用的无损探伤方法及探伤原理材料或工件未知工艺缺陷的检测中常用的无损探伤方法有 1 射线探伤 RT 是利用射线的穿透性和衰减性来发现缺陷 即射线能够穿透物质并且在物质中有衰减的物理特性来发现缺陷的 该法是工业生产中最常用的NDT方法 41 2 3 1常用的无损探伤方法及探伤原理 2 超声波探伤 UT 是利用超声波在物质中传播 反射和衰减等物理性质来发现缺陷的 该法与射线探伤法形成优势互补 3 磁力探伤 MT 是通过对铁磁材料进行磁化所产生的漏磁场来发现其表面及近表面缺陷的 在黑色金属的表面检测中应用广泛 42 2 3