焊接检验789章课件

第七章声发射检测技术AET,71声发射检测基础,1.声发射现象材料或结构在外力或内力作用下发生变形或断裂时，以弹性波形式释放出应变能的现象称为声发射。换句话说，声发射是材料或结构中局部区域快速卸载使弹性波得以释放的结果，即是一种常见的物理现象。绝大多数金属材料塑性变形和断裂时都有声发射发生，但声发射信号的强度很弱，人耳不能直接听到，需借助灵敏的电子仪器才能检测出来。,2.声发射检测的主要目标声发射源发出的弹性波，经介质传播到被检工件表面，引起表面质点的机械振动。声发射传感器将表面质点的机械振动转换成电信号。信号经放大、处理后被记录显示。确定声发射源的部位；鉴别声发射源的类型；确定声发射发生的时间或载荷；评定声发射源的严重性。,现阶段声发射技术主要用于：其它探伤（检测）方法难以适用的环境和对象（复合材料、多层材料容器或管道）。重要构件的综合评价。安全性和经济性关系重大的对象。声发射技术不是替代传统的方法，而是一种新的补充手段。,3.声发射检测特点,（1）显示和记录那些在力的作用下扩展的危险缺陷。采用了不同于常规无损检测按缺陷尺寸评判的方法，而是按缺陷活动性和声发射强度分类评价。（2）有很高的灵敏度，可以探测到零点几微米数量级的裂纹增量。（一个晶粒的断裂）（3）可用若干个声发射传感器固定在构件表面构成几个阵列来检测整个构件，不需要将传感器在构件表面移动。因此，对构件表面状态和加工质量没有过份要求。（4）缺陷尺寸及在构件中的位置及走向不影响声发射检测结果。（5）与RT和UT相比，受材料限制小。如奥氏体钢焊缝的凝固组织裂纹，特别是热裂纹，用X射线和超声波都有较大困难，但用声发射检测显示出极大优越性。,72声发射检测在焊接中的应用,压力容器、贮箱、管道等构件的结构完整性评价是声发射技术的主要应用领域。它主要分为：制品的验收检测；在役期的定期检测；运行中连续监视。,1.制品的验收检测,主要用于常规检测方法受到限制或有特殊要求的对象，包括：复合材料构件、航空航天构件（气瓶、储箱、发动机壳等）、多层容器。用声发射技术对役前水压试验的压力容器进行检测，以做到早期发现压力容器内部存在的各种足以造成性能退化，影响其正常使用的活动性危险缺陷，是评价压力容器结构完整性、避免事故，尤其是灾难性事故发生的有效方法。,2.在役期的定期检测,从事故统计和压力容器开罐检查结果来看，有相当数量的在役压力容器，普遍存在着各种先天性（制造中遗留）和后天性（使用中产生）缺陷没能得到及时检验和处理。若按制造验收标准对检修容器进行100%的磁粉、射线、超声波检查，对超标缺陷一律进行返修处理，这样做不仅检修速度慢，而且费用也高（约1/3的容器需报废）。在判定哪些是危险程度大而急需检测的容器上又只能凭主观臆断，这种不科学的做法有可能使真正危险的容器得不到及时检修，影响安全生产。将声发射技术应用于在役压力容器检修水压试验可以解决上述问题。发现活动性缺陷（如扩裂纹）源，定出位置再用常规无损检测方法对活动源进行重点复查，这样不仅大大减少了常规无损检测工作量，加快检修速度，而且免去了相当数量超标缺陷的返修，降低检修费用。同时也真正确保了压力容器的安全使用。,3.运行中连续监视,运行中的声发射连续监视，由于目前尚没有其它更为有效的方法而受到重视。但是，由于这种监视过程存在结构件工作噪声干扰等许多难题，目前此法仅用于结构中存在有重大事故隐患的关键部位的早期破坏预报。,7-3声发射检测标准及应用举例,声发射检测标准化迟后于其它常规无损探伤方法。20世纪80年代美国材料试验协会（ASTM）和机械工程协会（ASME）、日本无损检测协会（NDIS）、法国及欧洲声发射工作组（EWGAE）等相继提出了有关声发射检测标准和规范。例中国的有：GB/T12604.4l990检测术语GJB20441994钛压力容器检测方法JB/TQ753l989在役容器检测方法QJ29141996复合材料构件检测方法,例美国的有：ASTM：E7501998表征声发射仪器的实施方法E11061997声发射传感器一级校准方法E11391997金属压力容器声发射连读监视方法E14191996利用声发射检测无缝充气压力容器的试验方法ASME：第V卷第l2章金属容器加压试验时的声发射检测第V卷第1l章纤维增强塑料容器声发射检测例日本的有：NDIS24121980高强钢球形贮罐检测和分类方法,应用举例1钛合金气瓶检测。由两个直径340mm，厚4mm的半球对接焊而成。偏析类组织缺陷是影响结构完整性的关键缺陷，通常难以用常规方法检出。,应用举例2车载无缝气瓶检测。美国运输部将无缝管型气瓶拖车用于工业气的高速公路运输。每辆拖车固定12个铬钼钢气瓶，直径54cm，长10m。使用压力18.2MPa，每年充气100次。规定5年进行一次液压试验。气瓶使用过程中产生的疲劳裂纹是难以检测的关键缺陷。使用5年后，进行过载10%工作压力下气压声发射检测。,第八章破坏性检验,81焊接接头、焊缝及熔敷金属的力学性能试验,焊接接头的拉伸试验GB/T26512008焊接接头拉伸试验方法规定了焊接接头拉伸试验程序及试样尺寸要求。此标准适用于金属材料熔化焊和压焊接头。,试样的制备,取样位置试样应从焊接接头垂直于焊缝轴线方向截取，试样加工完后，焊缝的轴线应位于试样平行长度部分的中间。外径18mm可采用整管拉伸的办法。取样方法钢：厚度8mm，不能用剪切的方法。若用热切割方法取样，切割面应距试样表面8mm以上。其它金属材料：不得采用剪切和热切割法取样，只能采用机械加工的方法。,试样式样试样式样分有：1)板及管板状试样、2)整管试样、3)实心圆柱形试样。1)板及管板状试样平行长度部分宽度b：见P174图81a)、b)平板板厚tS2b=12板厚tS2b=25管子管外径D50b=6管外径50D168b=12管外径D168b=25平行长度部分长度：LCLc焊缝宽度LS60mm,2)整管试样加管塞。见P174图81C),3)实心圆柱形试样平行长度部分长度：LCLc焊缝宽度LS60mm,焊缝及熔敷金属拉伸试验,可按GB/T26522008焊缝及熔敷金属接伸试验方法进行。可测b、S、（伸长率）、（断面收缩率）（LKLo）/Lo100%（AoAK）/Ao100%试样的夹持部分允许有母材或未加工的焊缝表面。试样横截面为圆形，夹持部分可以是：1)单肩、2)双肩、3)带螺纹。见P175图83“焊缝及熔敷金属拉伸试样”,焊接接头的弯曲试验,焊接接头的弯曲试验术语GB/T26532008焊接接头的弯曲试验方法适用于金属材料熔化焊接头的弯曲试验。弯曲试验分有：横弯（见P176图84a）、纵弯）（见P176图84b）、侧弯（见P176图84c）三种。横弯、纵弯还分有正弯和背弯。所谓正弯是试样受拉面为焊缝正面的弯曲。（P177第13行）对于双面不对称焊缝，所谓正弯是试样的受拉面为焊缝最大宽度面；对于双面对称焊缝，所谓正弯是试样的先焊面为受拉面。,横弯,纵弯,侧弯,GB/T26532008标淮包括的弯曲试验有：1）对接接头正弯：单面焊焊缝表面为受拉面。双面焊焊缝较宽或开始焊的一面为受拉面。,2)对接接头背弯：焊缝根部为受拉面。,3)对接接头侧弯：焊缝横截面为受拉面。,4)带堆焊层正弯：堆焊层表面为受拉面。见标准P3图4。,5)带堆焊层侧弯：堆焊层的横截面为受拉面。见标准P4图5。,6)带堆焊层对接接头正弯：对接接头堆焊层表面为受拉面。见标准P4图6。,7)带堆焊层对接接头侧弯：对接接头堆焊层的横截面为受拉面。见标准P4图7。,试样尺寸要求,宽度的截取横向正弯和背弯试样宽度截取：钢板：b1.5tS，最小为20mm。（tS为试样厚度）铝、铜及合金：b2tS，最小为20mm。管径50mm：bmiXt0.1D，最小为8mm。管径50mm：bmiXt0.05D，最小为8mm，最大为40mm。,侧弯试样宽度截取：一般等于焊接接头母材厚度。纵向弯曲试样宽度截取：钢：tS20mm，bLS（210）（LS加工后焊缝最大宽度再加上2个熔合线外宽度10mm）tS20mm，bLS（215）（LS加工后焊缝最大宽度再加上2个熔合线外宽度15mm）铝、铜及合金：tS20mm，bLS（215）tS20mm，bLS（225）,弯曲试验法,弯曲试验方法见P177图86“弯曲试验方法”有两种1)圆形压头弯曲试验（三点弯曲）、2)辊筒弯曲试验。,4.焊接接头及堆焊金属的硬度试验,硬度是表征金属在表面局部体积内抵抗变形或破坏的能力。金属的硬度虽然没有确切的物理意义，但它不仅与材料的静强度、疲劳强度存在经验关系，还与焊接性有间接联系。硬度试验法分有：1)布氏硬度试验法（HB）、2)洛氏硬度试验法（HR）、3)维氏硬度试验法（HV）。布氏硬度试验法（HB）用一个一定直径的硬质合金压头压入试样表面，测量压痕直径测定布氏硬度。单位：Kgf/mm2由于压痕面积较大，能反映金属表面较大范围内各组成相综合平均的性能数值，特别适合于具有粗大晶粒或粗大组成相的焊接接头。,洛氏硬度试验法（HR）,洛氏硬度试验分有多种软质压头（钢球）、硬质（金刚石圆锥），可测出较软到极硬材料的硬度。HRB的压头为1.588mm（1/16英寸）的钢球。适用于软钢、铜合金、铝合金、可锻铸铁。HRC的压头为120度的金刚石圆锥。适用于淬火钢、调质钢、深层表面硬化钢。压痕面积较小，对一般工件基本不造成太大损伤。对于具有粗大晶粒或粗大组成相的焊接接头，缺乏代表性，所以不宜采用。,维氏硬度试验法（HV）,维氏硬度试验法采用金刚石四棱锥为压头，锥面夹角为136度。,GB/T26542008/IS09015-1:2001“焊接接头硬度试验方法”,标准适用于金属材料的电弧焊接头，压焊接头和堆焊金属的硬度测试，但不适用于奥氏体不锈钢焊缝硬度试验。被检测表面制备完成后最好进行适当腐蚀，以便准确确定焊接接头不同区域的硬度测量位置。为防止由测点压痕变形引起的影响，两测点中心的最小距离应为测点压痕对角线（维氏硬度）或直径（洛氏硬度）平均值的2.5倍。在热影响区中由于焊接引起的硬化区域至少要有一个测点，测点中心与熔合线之间距离0.5mm。,5.焊接接头的冲击试验,焊接接头的冲击试验是把试验的接头制成规定的形状和尺寸的试样，在冲击试验机上一次冲断，用冲断试样所消耗的功，得到冲击性能指标（冲击韧度、冲击吸收功）。冲击试验所得到的冲击值与断裂韧度有密切关系，冲击值可用来估计断裂韧度，或直接测量材料的动态断裂韧度和止裂韧度。,熔焊和压焊对接接头的夏比冲击试验分为：常温和低温冲击试验两种。焊接对接接头的常温夏比冲击试验按GB265089？“焊接接头冲击试验方法”进行。可以测定焊缝、熔合线和热影响区的冲击吸收功AK（单位：J）、或冲击韧度K（单位：J/cm2）。因为试样缺口分有V型和U型两种，所以冲击吸收功分有AKV和AKU。冲击韧度分有KV和KU。,焊接接头冲击试样,冲击试样缺口与接头各区域相对位置,焊接对接接头的低温夏比冲击试验,焊接对接接头的低温夏比冲击试验按GB415984？金属低温夏比冲击试验方法低温试验温度：15192度。保温时间不得少于5min。试样拿出至打断时间不应超过5S。,82焊接接头金相组织分析,焊接接头金相组织分析内容焊接接头的宏观分析1)粗晶分析（低倍分析）粗晶分析（低倍分析）可以了解：焊缝树枝晶(柱状晶)生长形态、焊缝成形系数、宏观偏析、焊接缺陷、热影响区宽度、多层多道焊情况。,2)断口分析了解焊接缺陷形态、产生部位和扩展情况，可以为判断引起断裂的原因提供重要依据。断口分析技术是由宏观断口分析和显微断口分析组成。宏观断口分析可以判断断裂性质及断裂事故的全过程，为进一岁开展显微断口分析提出目标和任务。可以说宏观断口分析是显微断口分析的前提和基础。用显微镜分析研究断口形貌特征的方法称为显微断口分析。用光学显微镜、电子显微镜（包括透射电镜TEM和扫描电镜SEM进行高倍观察）进行金属材料断口分析。,焊接接头显微金相分析,1)焊缝铸态一次结晶组织分析一次结晶组织表现为各种形态的柱状晶组织。柱状晶组织的形态、粗细程度以及宏观偏析情况对焊缝力学性能、裂纹倾向影响很大。,2)二次固态相变组织分析是针对高温奥氏体经连续冷却相变后固态相变组织进行分析。,3)热影响区显微组织分析热影响区组织比较复杂，尤其是熔合线和过热区。在熔合线和过热区常存在一些粗大组织，使接头的冲击吸收功和塑性大大降低，也成为脆性破坏的发源地。热影响区的性能有时决定了整个接头的质量和寿命。,金相组织分析可采用光学显微镜和电子显微镜。电子显微镜包括有：扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）。扫描电镜（SEM）可进行：可代替光学显微镜进行低倍宏观分析（即断口分析）及高倍微观分析。可进行成分分析（扫描方式有：点扫描和线扫描）,透射电镜（TEM）：其原理同光学显微镜。只是用电子束代替可见光。电子束直接穿过试样，对材料内部的组织结构进行分析。电镜分辩率高，在光学显微镜下无法确认的组织（如钢中的极细珠光体，上、下贝氏体，马氏体回火组织等）在电子显微镜下可以可靠辩认。试样对于电子束必须是“透明”的，试样厚度般控制在100200nm内，就是所谓的薄膜直接透射法。薄膜透射技术还能观察晶体的缺陷（如位错、孪晶、层错等）。,金相试样的制备,试样的截取试样应包括母材、焊缝和热影响区三个部分。试样在截取过程不应受热、变形，以免失真。试样的夹持与镶嵌,83焊缝金属化学分析,奥氏体不锈钢焊接接头晶间腐蚀试验GB4334.184不锈钢10%草酸浸蚀试验方法；GB4334.284不锈钢硫酸硫酸铁腐蚀试验方法；GB4334.384不锈钢65%硝酸腐蚀试验方法；GB4334.484不锈钢硝酸氢氟酸腐蚀试验方法；GB4334.584不锈钢硫酸硫酸铜腐蚀试验方法。,2.铬镍奥氏体不锈钢焊缝中铁素体含量的测试,可按GB195480铬镍奥氏体不锈钢焊缝中铁素体含量测量方法进行。（1）金相割线法（2）标准等级图片法（以上两种方法归结为金相法）（3）磁性法3.焊缝金属化学分析见P185文字。,第九章焊接质量评定及控制,91焊接质量评定,1.焊接质量评定标准焊接质量控制标准焊接质量控制标准是从保证制造或修复的质量角度出发，把所有焊接缺陷都看成对焊缝强度的削弱和对结构安全的隐患。它不考虑具体使用的差别，而要求把缺陷尽可能地降到最低限度。,标准中的具体条文，是以人们长期在生产实践中所积累的经验为基础。例如：GB/T33232005；JB1134589；GB/T26532008。,(2)合于使用的标准,在对在役压力容器定期检修中，常发现一些质量控制标准不允许存在的“超标缺陷”，如果将“超标缺陷”一律返修或判废，可能会造成把一些本来尚可用的容器判为废品，或进行了一些没有必要的返修（造成浪费）。工程实践告诉我们：按质量控制标准检验合格的压力容器，毫无疑可以投入使用。有些压力容器按质量控制标准检验虽然不合格，但照样还可以使用。也就是说，质量不合格并不等于使用不合格。因此，从合于使用的角度出发，应对“超标缺陷”加以区别对待，只返修那些对压力容器安全运行造成威胁的危险缺陷，而