钢桥焊缝无损检测 - 图文-

1、 钢桥焊缝的无损检测文/史永吉 史志强 曾志斌 方兴 王辉 白玲由于焊接是在特定条件下的局部再冶金过程,所以,产生焊接缺欠是不可避免的,但是,这些缺欠不应损害设计所期望的接头性能,这中间存在一个容许限值,超过者为缺陷。因此,检测出缺欠(imperfection ,并判断其为缺陷(defect ,提请修补,是确保焊接质量的重要环节。 焊接接头的检测方法 考虑到各种检测试验方法的特性,以及各种焊接缺欠的特征,应选择合适的无损检测试验方法来检测各种缺欠。另外,需考虑金属材料类别、焊接接头类型和焊接方法,来决定检查试验标准。 (1 目视检查(VT :Visual testing 目视检查是指直接用肉眼

2、或借助放大镜、焊规等简便工具检查焊缝表面状态,如形状、颜色、粗糙度、有无缺欠,特别是焊缝尺寸、咬边、重叠、波纹、凸凹等。 (2 磁粉探伤试验(MT :Magnetic Particle testing 磁粉探伤是对强磁性钢材磁化,在裂纹等缺陷处产生磁极(S 极、N 极而吸收磁粉,并由此识别裂纹等。 其原理是,导体磁化时材料中产生磁束,如表面有裂纹,在裂纹两侧产生磁极,铁粉被吸引到磁极处,根据铁粉附着状态探知有无裂纹及裂纹长度。 磁粉探伤适用于表面或表面下的线状缺欠(裂纹。焊缝处裂纹通常用交流极间法+湿式荧光磁粉法。缆索腐蚀程度通常用交流磁通量法。 (3 浸透探伤试验(PT :Liquid pe

3、netrant testing 操作顺序如下,用清洗剂除去检测处污物,喷涂红色渗透液(粘度极低、渗透性强,10分钟后用棉布擦掉表面的渗透液,用清洗剂清除,喷涂白色显像液,吸附出渗透液。由此可测出有无缺欠、位置和长度。(4 放射线探伤试验(RT :Radiographic testing 用放射线照射检测处,由透过的射线强度变化并在焊缝背面的胶片上显示浓淡程度来判断缺欠的状态。射线源可用X 射线、射线、中子射线。通常采用X 射线,可检测气孔、夹渣、未熔合、未焊透、裂纹、咬边等。采用该方法时应注意缺欠面受射线角度的限制,评定胶片显像时避免把某些表面缺欠(咬边、凸凹处等误判为裂纹等。桥梁杂志 桥梁杂

4、志 w w w .c h i n a b r i d g e .o r g .c n(5 超声波探伤试验(UT :Ultrasonic testing 超声波在试验体中传播时,利用其音响性质,判断内部缺欠和性质。由探头射入高频(110MH Z 声波,在用水晶板振子上通过高频电压,使其产生机械振动,从而产生电压的变化。根据超声波传播的时间差,和振子的振动程度,并在显示屏上显示缺欠反射波高度和传播时间,据此测定有无缺欠及其位置和尺寸。图2.2为超声探伤原理及波形。 此外,还有声发射试验(AET ,是为把握缺欠成长状态的方法。 焊接缺欠和缺陷 表1 各种焊接缺欠汇总表 外观缺欠 焊缝不完整(包括焊缝

5、尺寸不足,大小厚薄不均,咬边,重叠,熔坑,瘤挂,飞溅,气孔,夹渣,焊缝表面变色,余高及焊波异状,焊缝接头咬边,熔合不良,各种裂纹,变形等。 内部缺欠 气孔,夹渣,各种裂纹,焊道与母材以及焊道之间未熔合,未熔透,烧穿,残余应力,焊缝金属偏析,焊缝金属和HAZ 软化或粗粒状组织,各种析出脆化,HAZ 硬化,以及近缝区层状撕裂等。 热处理或使用中引起的缺欠 焊缝金属和HAZ 的后热处理脆化及裂纹,热疲劳或热应力引起的脆化和裂纹,析出脆化,时效脆化,晶粒间腐蚀,应力腐蚀裂纹,焊接处软化,异种钢材接头连接脆化,同种材料连接的剥离现象,焊接处氧化等。 这些焊接缺欠中,从焊接接头强度方面看可分为:几何缺欠和

6、材质缺欠。其中,几何缺欠分为平面缺欠、立体缺欠和不明确型式的缺欠三类。在这些几何缺欠中,如何判断其为有害缺欠即缺陷是非常重要的课题。一般而言平面缺欠的危害最严重。然而,就对强度影响而言,不仅仅是缺欠的形状和尺寸,存在缺欠部位的应力使之扩展并导致结构破坏也是必须考虑的更重要因素。关键是根据焊接结构中缺欠所处条件(缺欠形状和大小,作用应力状态等,不降低结构所必备的机能。因此,需制定合适的焊接质量标准,选择适用的检测方法,确认是否满足这些条件。 焊缝外观质量及检查桥梁杂志 桥梁杂志 w w w .c h i n a b r i d g e .o r g .c n表2 焊缝外观质量 缺陷种类容限 检测

7、方法 检查范围 表面裂纹不允许 VT 、MT 、PT焊缝全长 重叠不允许 VT 焊缝连接处 飞溅 不允许 VT 焊缝全长未填满 不允许 VT 对接缝全长角焊缝焊脚尺寸S 及喉高S a 的误差S 、S a原则上S 0,S a 0。但是,工字形构件除两端50mm 范围,其余焊缝全长10%范围内S 、S a 容许有-1mm 的误差 VT 焊缝全长 对接焊缝余高hB <15mm h 3mm 15B <25mm h 4mm 25B h 4B/25mm B 焊缝宽度 VT 焊缝全长 区分 非调质钢 调质钢 焊缝垂直于主应力 0.3mm 0.3mm 主构件焊缝平行于主应力 0.5mm 0.3mm

8、 咬边深度 次构件 0.8mm VT 焊缝全长 表面气孔、夹渣、熔坑等眼坑主构件的对接焊、角焊、隅角焊的表面不得有眼坑。 次构件的角焊,一个接缝或1m 长度内允许有3个眼坑,当眼坑深度小于1mm 时,3个算一个。VT 焊缝全长 表面凸凹 任意25mm 长度范围内凸凹度3mm VT 焊缝全长 焊缝内部质量检测焊缝内部缺陷通常采用X 射线法和超声波法检查。超声波探伤的适合板厚约为8100mm 。X 射线为40mm 以下,若有充分的试验资料,桥梁杂志 桥梁杂志 w w w .c h i n a b r i d g e .o r g .c nX 射线法也可用于>40mm 板厚。超声波法适用于对接

9、焊缝、全熔透角接焊缝等接头,超声波法难以判断不熔透角焊缝焊根处的缺欠大小,一般不宜用于不熔透角接焊缝,对于采用调质钢的重要部位的部分熔透隅角焊缝,需经足够的试验,由有经验的操作人员进行检查。X 射线法仅适用便于背面贴胶片的对接焊接头。 随着超声波技术的发展,同时,由于X 射线法在探测危害更大的平面缺陷时的灵敏度及判断缺陷性质方面比超声波法稍差,加之受安全防护、工期等条件制约,超声波法应用于厂内和现场检测越来越多。顺便说一下,国内目前的一些规范中规定,在超声波检测后再用X 射线检查,是一种不合适的倾向,两者之间几乎没有一一对应的相关性。 无论是X 射线法或是超声波法都不能准确定性缺陷的类别,如裂纹与未熔合,气孔与夹渣等的区别,至多根据缺陷的位置、形状以及焊接方法等凭经验进行判别。所以,目前世界各国的焊缝无损探伤规范中都规定了相应的探伤质量等级,而不能像外观检查那样给出各种缺陷定量的容限标准。从而要求进行无损探伤质量评定的人员应有足够的相关知识,根据检测结果,缺陷类别和接头受力状况等做出焊缝内部质量等级准确判断。 顺便说一下,不应把无损检测