焊缝质量检验及缺陷修补54课.ppt

课题九船舶焊接检验,教学目标:理解与掌握船舶焊接质量检验的重要性；船舶焊接质量检验中常见的缺陷；熟练掌握船舶检验的常用方法及应用范围。,第一节船舶焊接检验及其重要性一、船舶焊接检验焊接检验可分为破坏性检验和非破坏性检验破坏性检验:是破坏局部焊缝或焊接接头以查明焊接质量的方法。非破坏性检验:是采用探伤设备来发现缺陷的检验方法。,二、船舶焊接检验过程,为了确保船舶的焊接质量，船舶焊接检验过程基本上是由焊前检验、焊接过程检验、焊后检验等三个环节组成。（一）焊前检验焊前检验检查的主要内容:,（二）焊接过程检验,焊接过程检验的主要内容:,（三）焊后检验,焊后检验其主要内容有：外观检验、无损检验、力学性检验、金相检验、焊缝晶间腐蚀检验、致密性检验、焊缝强度检验。船舶的焊后焊接质量检验主要是采用的非破坏性检验（即无损探伤）。,三、船舶焊接检验的重要性,（一）确保焊接结构制造质量，保证其安全运行由于忽视焊接产品质量检验造成的事故屡见不鲜：1978年6月28日，上海某热电厂供热管道发生爆炸。原因：焊后检查不严，未焊透深度达板厚的80%。1979年10月14日，辽宁某化纤厂盛氮球罐水压试验时发生爆裂。原因：竣工检查时漏检裂纹。,（二）改进焊接技术，提高产品质量焊接检验可以评定制造工艺正确与否。同时，在制定焊接工艺时也可预先制备试样，利用焊接检验技术选择最佳工艺程序，使焊缝达到规定的质量等级要求。（三）降低产品成本，正确进行安全评定由于焊接检验贯穿于焊接生产全过程，这就可能避免出现产品最后报废的现象，大大减少了原材料和工时的浪费，以及因拖延工期所带来的经济损失，无疑会带来显著的社会效益和经济效益。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。,第二节常见船舶焊接缺陷,焊缝缺陷：焊缝质量不符合技术要求规定的称为缺陷,外部缺陷：外部缺陷露于焊缝外表面，用肉眼或低倍放大镜可以看到。如焊缝尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、弧坑、表面气孔、表焊缝缺陷面裂纹等。内部缺陷：内部缺陷位于焊缝的内部，如未焊透、内气孔、内部裂纹、夹渣等，这些缺陷用破坏性检验或无损检验方法来发现。,一、焊接接头的外部缺陷,（一）焊接尺寸和形状不符合要求焊缝外观形状宽窄不齐、高低不平；焊缝过宽或过窄，余高过高或过低；角焊缝单边等。（二）弧坑:,（二）弧坑弧坑是焊缝收尾处产生的下塌现象。弧坑往往使焊缝强度严重降低，同时常在弧坑处产生裂纹。,（三）咬边沿着焊趾的母材部位，由于焊接参数选择不当，或者操作工艺不正确，使得电弧烧熔母材而形成凹陷或沟槽称为咬边。咬边减弱了母材的有效面积，减弱了焊接接头的强度，更严重的是造成了应力集中，承受动载荷或交变载荷的结构容易在咬边处产生裂纹，导致结构破坏。（五）,（四）焊瘤焊瘤是在焊接过程中，熔化的金属流淌到焊缝以外的未熔化的母材上所形成的金属瘤，该处局部未熔合。焊瘤又称为满溢。焊瘤经常出现在横、立、仰焊焊缝中，焊瘤不仅影响焊缝的成形美观，而且往往掩盖着夹渣和未焊透，容易导致裂纹的产生。,（五）表面裂纹、夹渣和气孔焊缝或热影响区出现裂缝用肉眼或放大镜可以观察到的称为表面裂纹。裂纹两端呈尖状，且极易扩展。,残留在焊缝表面的熔渣且植根于金属内部而不易脱落的称为表面夹渣。如是条状夹渣就更危险。,焊缝表面有小的空洞，或单个或连续的称为气孔或连续气孔。单个大的气孔减少了焊缝的有效截面积，降低了焊缝的强度。连续气孔的危害就更大一些。,表面气孔,二、焊缝内部的各种缺陷,（一）内部裂纹焊缝或热影响区出现裂缝用肉眼或放大镜不能观察而要借助于仪器才能观察到的称为内部裂纹。内部裂纹一般需用X射线探伤仪和超声波探伤仪检查才能发现。（二）未焊透熔焊时，接头根部未完全熔透的现象叫未焊透。它降低焊接接头的力学性能。而且易引起裂纹。（三）未熔合在焊道与焊道之间或焊道与母材之间，未完全熔化结合的现象称为未熔合。它分布在不同的板厚中，降低焊接接头的力学性能。（四）内部气孔焊缝内部有小的空洞，或单个或连续的空洞称为内部气孔或内部连续气孔。它降低焊接接头的力学性能。（五）内部夹渣残留在焊缝内部的熔渣称为内部夹渣。它和内部气孔一样具有较大的隐蔽性，需要借助于仪器才能发现。它同样降低焊接接头的力学性能。条状或连续夹渣，会导致裂纹使结构被破坏。,第三节常用船舶焊接质量检验的方法,本节主要介绍常用船舶焊接质量检验的几种无损检验方法。一、外观检验焊接接头的外观检验是一种手续简便而又应用广泛的检验方法，是成品检验的一个重要内容。外观检查主要是发现焊缝表面的缺陷和尺寸上的偏差。这种检查一般是通过肉眼观察，借助标准样板、量规和放大镜等工具来进行检验的。故有肉眼观察法或目视法之称。（一）对焊接变形采用直尺、角尺、铅锤、水平仪等检测。（二）对焊缝外观采用肉眼或放大镜检验。（三）对焊缝采用角规、卡尺等检验。,二、着色探伤,着色探伤是用来发现表面缺陷的一种无损检验的方法。,着色探伤的基本原理是：在被检工件表面涂覆某些渗透力强的渗透液，在毛细作用下，渗透液被渗入到工件表面开口的缺陷中，然后去除工件表面上多余的渗透液（保留渗透液到表面缺陷中的渗透液），再在工件表面上涂上一层显象剂，缺陷中的渗透液在毛细作用下重新被吸到工件的表面，从而形成缺陷的痕迹。根据在白光下观察到的缺陷显示的痕迹，做出缺陷的评定。,着色探伤过程如下：,（1）预清洗清除零件表面的铁屑、铁锈、毛刺、熔渣、油污等表面污染物。,（2）渗透涂上适当的渗透剂，通过毛细作用使表面开口的缺陷产生液体的渗透。渗透时间为1015min。,（3）中间清洗把零件表面多余的渗透剂从被测表面清除掉，保留缺陷处的渗透液。,（4）干燥在显像之前必须使被测表面干燥（溶剂挥发很快，水则要很长时间），否则剩余的溶剂和水将影响显象剂的效果。,（5）显像清洗后，在受检表面喷涂一层薄而均的显象剂，厚度为0.050.07mm，保持1530min，显象剂将缺陷处的渗透液吸附到零件表面，好似“流血”，显示的图形比真实的缺陷大。,（6）观察经过一段时间间隔再评判显现的缺陷。着色探伤照明光源为日光或白光。,着色探伤的示意图,着色探伤主要采用清洗剂、渗透剂和显象剂。,三、焊缝内部缺陷的检验我们主要介绍船舶焊接质量检验中常用的超声波探伤、射线探伤。,（一）超声波探伤超声波探伤是利用超声波在物体中的传播、反射和衰减等物理特性来发现缺陷的一种探伤方法。按其工作原理可分为脉冲反射法、穿透法和共振法超声波探伤等。按其显示缺陷的方式可分为A型、B型、C型和3D型显示超声波探伤等；按所使用的超声波型可分为纵波法、横波法、表面波法等；按声耦合的方式分为直接接触法和液浸法超声波探伤等。船舶焊接检验常用脉冲反射法超声波探伤仪。,1超声波及超声波的性质,超声波是频率大于20000Hz的机械振动在弹性介质中的一种传播过程。探伤中常用的超声波其频率为0.510MHz。超声波的性质（1）有良好的指向性；（2）能在弹性介质中传播，不能在真空中传播；（3）在界面能透射、反射、折射和波型转换；（4）具有可穿透物质和在物质中有衰减的特性。,2脉冲反射法超声波探伤基本原理脉冲反射法是超声波探伤中应用最广的方法。其基本原理是将一定频率间断发射的超声波（称脉冲波）通过一定介质（称耦合剂）的耦合传入工件，当遇到异质界面（缺陷或工件底面）时，超声波将产生反射，回波（既反射波）为仪器接收并用电脉冲信号在示波屏上显示出来，由此判断缺陷的有无，以及进行定位、定量和评定。,（1）A型显示超声波探伤原理A型脉冲反射式超声波探伤仪如图81所示，接通电源后，同步电路产生的触发脉冲同时加至扫描电路和发射电路。扫描电路受触发开始工作产生锯齿波扫描电压，加至示波管水平（X轴）偏转板，使电子束发生水平偏转，在示波屏上产生一条水平扫描线（又称时间基线）。与此同时，发射电路受触发产生高频窄脉冲加至探头，激励压电晶片振动，在工件中产生超声波。超声波在工件中传播遇到缺陷和底面发生反射，回波为同一探头或接受探头所接受，并被转变为电信号，经接收电路放大和检波，加至示波管垂直（Y轴）偏转板上，使电子束发生垂直偏转，在水平扫描线的相应位置上产生缺陷波F、底波B。,图81A型脉冲反射式超声波探伤原理框图,（2）B型显示超声波探伤原理,B型显示是脉冲回波超声波平面成像的一种。如图82所示，它是以亮点显示接收信号，以示波屏面代表探伤对象由探头移动线和声束决定的截面。纵坐标代表声波的传播时间，横坐标代表探头的水平位置，它可以显示出缺陷在横截面上的二维特征。完成这种显示的探头动作方式称为B型显示。,图82B型显示超声波探伤原理框图,3超声波探伤设备,超声波探伤设备主要由超声波探伤仪、探头和试块是组成。,（1）探头：探头又称压电超声换能器，是实现电-声能量相互转换的能量转换器件。可分为直探头、斜探头、水浸焦距探头和双晶探头。焊缝质量检验通常采用斜探头,（2）超声波探伤仪超声波探伤仪是探伤设备的主体，主要功能是产生超声波频率电振荡，并以此来激励探头反射超声波。同时，它又将探头送回的电信号予以放大、处理，并通过一定方式显示出来。,（3）试块按一定用途设计制作的具有简单形状人工反射体的试件，称试块。它是探伤标准的一个组成部分，是判定探伤对象质量的重要尺度。分标准试块和对比试块。,超声波探伤又称超声波检验。它的优点是：灵敏度高、设备轻巧、使用灵活方便、探测速度快、效率高、成本低、对人体无害，所以它的应用比X射线探伤还要广泛。,100%全管体及焊缝超声波复检,（二）射线探伤,射线探伤又称射线检验：是利用射线可穿透物质和在物质中有衰减的特性来发现缺陷的一种探伤方法。它可以检查金属和非金属及其制品的内部缺陷。如焊缝中的的气孔、夹渣、未焊透等体积性缺陷。,按使用的射线源种类不同，可分为X射线探伤、射线探伤和高能射线探伤等；按其显示缺陷的方法不同，又可分为射线电离法探伤、射线荧光屏观察法探伤、射线照相法探伤、射线实时图象法探伤和计算机断层扫描技术等。,人们利用射线的这些性质，研究成多种射线检验方法，如电离法、荧光屏观察法、照相法和工业电视法。目前造船工业中广泛使用的是X射线照相法探伤。,1射线的性质,X射线是由高速行进的电子在真空中撞击金属靶产生，该射线源目前主要是X射线机和加速器，其射线能量与强度均可调。,射线则由放射性物质（60Co。192Ir等）内部原子核的衰变而来，其能量不能改变，衰减几率也不能控制。,X射线和射线均具有以下主要性质：,（1）不可见，以光速直线传播；,（2）不带电，不受电场和磁场的影响；,（3）具有可穿透物质和在物质中有衰减的特性；,（4）可使物质电离，能使胶片感光，亦能使某些物质产生荧光；,（5）能对生物细胞起作用（生物效应）。,2射线探伤的基本原理,射线探伤的实质是根据被检工件与其内部缺陷介质对射线能量衰减程度不同，而引起射线透过工件后的强度差异，使缺陷能在射线底片或X光电视机屏幕上显示出来，如图83所示。,射线在工件及缺陷中的线衰减系数分别为和，。根据衰减定律，透过完好部位X厚的射线强度：IX=I0e-X,透过缺陷部位的射线强度为：I=I0e-x-（，-）X,若工件中存在缺陷，则射线在透过完好部位X厚的射线强度IX与透过缺陷部位（XX）的射线强度I不相同；若在工件下面放置照相软片，射线强的部分对软片的感光量大，经暗室处理后底片较黑，射线弱的部分底片较亮，便在底片上看到缺陷的黑色影迹。这就是射线照相法的探伤原理。,3X射线机的分类和用途,X射线机即X射线探伤机，按结构分为携带式、移动式和固定式三种。携带式X射线机多采用组合式X发生器，因其体积小、重量轻，而适用于施工现场和野外作业的探伤工作；移动式X射线机能在车间或实验室内移动，实用于中、厚板焊件的探伤；固定式X射线机则固定在确定的工作环境中，靠移动焊件来完成探伤工作。,X射线机亦可按射线束的辐射方向分为定向辐射和周向辐射二种。其中周向X射线机特别适用于管道、锅炉和压力容器的环形焊缝探伤，由于一次暴光可以检查整个焊缝，显著提高了工作效率。,携带式,移动式,固定式,造船厂用的X射线探伤设备是携带式的，射线是用放射性同位素Co60（钴60）作为放射源。由于射线对人体有害，因此应注意防护问题。,4射线探伤设备,1射线源2铅光阑3、7滤板4象质计、标记带5铅遮板6工件8底部铅板9暗盒、胶片、增感屏10铅罩,图84探伤系统基本组成示意图,5射线照相法探伤,射线照相法探伤实质，是根据被检工件与内部缺陷介质对射线能量衰减程度的不同，而引起透过后射线强度分布差异（射线强度分布差异形成射线图象，又称辐射图象。）在感光材料（胶片）上获得缺陷投影所产生的潜影，经过暗室处理后获得缺陷影象。,（a）未焊透,（b）裂纹,（C）气孔或夹渣,射线探伤的特点：检验缺陷直观、准确和可靠，而且得到的射线底片可用于缺陷的分析和作为质量凭证存档。但此法也存在着设备较复杂、成本较高的缺点，并需要对射线进行防护。,错口或未对正（一边高一边低）,外部咬边,内部咬边,下图为某钢板对接焊缝，V型坡口，焊接方式：手工电弧焊，判断影像中缺陷的性质。,横裂纹,夹钨,下图为某合金钢板对接焊缝，V型坡口，焊接方式：气体保护焊-钨极氩弧焊，判断影像中缺陷的性质。,下图为某钢板对接焊缝，V型坡口，焊接方式：钨极氩弧焊打底+手工电弧焊，判断影像中缺陷的性质。,密集气孔,下图为某钢板对接焊缝，V型坡口，焊接方式：手工电