焊接缺陷及检验方法

3.6 焊接缺陷及检验方法 一、焊接缺陷

熔焊的焊接缺陷及其特征

缺陷种类 焊缝外形尺寸及形状的缺陷 焊接接头几何尺寸的缺陷 咬边 焊瘤 弧坑 气孔 夹渣 未焊透 未熔合 裂纹

特征 焊缝外形尺寸(如焊缝长度、宽度、余高、焊脚等)不符合 要求，焊缝成形不良 焊接接头出现错边、角变形 在焊缝区形成凹下的沟槽 在焊践区形成凹下的沟槽 焊缝边缘或焊缝根部出现未与母材熔合的金属堆积物 焊缝末端收弧处熔池未填满，凝固后形成凹坑 存在于焊缝金属内部或表面的孔穴 残留在焊缝金属中的宏观非金属夹杂物 焊接接头中存在母材与母材之间未完全焊透的部分 属平面型缺陷，诱发焊接接头破裂，失效，存在于焊缝或 热影响区的内部或表面 头 属平面型缺陷，诱发焊接接砂破裂，失效，存在于焊缝或 热影响区的内部或表面

二、焊接检验方法

焊接质量的检验方 法通常按破坏性试验与 非破坏性检验进行划分， 具体分类如下：

拉伸试验 弯曲试验 冲击试验 力学性能试验 硬度试验 断裂韧度试验 疲劳试验 破坏性试验 化学分析 化学分析及试验 腐蚀试验 含氢量测定 宏观组织分析 金相检验 微观组织分析 焊接检验方法 焊接性试验 外观检查 水压试验 致密性试验 荧光探伤 着色渗透探伤 超声波探伤 非破坏性检验 X射线探伤 无损探伤 射线探伤 高能射线探伤 γ射线探伤 磁粉探伤 涡流探伤

1.破坏性试验 . 1)焊缝金属及焊接接头力学性能试验 ) ① 拉伸试验 拉伸试验用于评定焊缝或焊接接头的强度和塑性性能。 抗拉强度和屈服强度的差值能定性说明焊缝或焊接接头的 塑性储备量。伸长率和断面收缩率的比较可以看出塑性变 形的不均匀程度，能定性说明焊缝金属的偏析与不均匀性， 以及焊接接头各区域的性能差别。 焊缝金属的拉伸试验有关规定应按《焊缝及熔敷金属 拉伸试验方法》标准进行，焊接接头的拉伸试验有关规定 应按《焊接接头拉伸试验方法》标准进行。

② 弯曲试验 弯曲试验用于评定焊接接头塑性并反映出焊接接头各 个区域的塑性差别，暴露焊接缺陷，考核熔合区的结合质 量。弯曲试验可分为横弯、纵弯、正弯、前弯及侧弯。侧 弯试验能评定焊缝层与母材之间的结合强度、双金属焊接 接头过渡层及异种钢接头的

脆性、多层焊的层间缺陷等。 焊接接头的弯曲试验有关规定应按《焊接接头弯曲及压偏 试验方法》标准进行。 ③ 冲击试验 冲击试验用于评定焊缝金属和焊接接头的韧性和缺 口敏感性。试样为V形缺口，缺口应开在焊接接头最薄 弱区，如熔合区、过热区、焊缝根部等。缺口表面的光 洁程度、加工方法对冲击值均有影响。缺口加工应采用 成型刀具，以获得真实的冲击值。V形缺口冲击试验应 在专门的试验机上进行。焊接接头冲击试验有关规定应 按《焊接接头冲击试验方法》标准进行。

④ 硬度试验硬度试验用于评定焊接接头的硬化倾向，并可间接考核焊接 接头的脆化程度。硬度试验可以测定焊接接头的洛氏、布氏和维 氏硬度，对比焊接接头各个区域性能上的差别，找出区域性偏析 和近缝区的淬硬倾向。 ⑤ 断裂韧度COD试验 此试验用于评定焊接接头的COD (裂纹张开位移)断裂韧度， 通常将预制疲劳裂纹分别开在焊缝、熔合区和热影响区，评定 各区的断裂韧度，试验按《焊缝金属COD试验方法》和《裂纹 张开位移，(COD)试验方法》进行。 ⑥ 疲劳试验 疲劳试验用于评定焊缝金属和焊接接头的疲劳强度及焊接接 头疲劳裂纹扩展速度(da/dN),在对称交变载荷下的疲劳强度按 《焊缝金属和焊接接头的疲劳试验法》进行；测定接头da/dN按 《焊接接头疲劳裂纹扩展速率试验方法》进行。

2)金相检验 ) ① 宏观组织分析 能直接用目测或借助低倍放大镜进行的检验，其内容如 下表所示。宏观组织检验方法方法 宏观组织分析 检验内容 焊缝一次结晶组织的方向、大小、熔池 形状、尺寸；焊接接头各区域的界限尺 寸；各种焊接缺陷 断口组成；断裂性质(塑性或脆性)及断 裂类型(晶间、穿晶或复合),组织与缺 陷与其对断裂的影响 检验对象 焊接接头，一般切取横断面进 行分析 冲击、拉伸、疲劳等试件的断 口和折断试验法的断口；破裂、 失效的断口等

断口分析

② 微观组织分析 利用显微镜能检查焊接接头各区域的微观组织和偏析等问 题。通过微观组织分析，研究母材、焊接材料与焊接工艺存在 的问题及解决途径。 有些情况下，也可用复膜检查方法，对制造过程中或运行 中的焊接接头表面制作复膜，然后在显微镜下作宏观或微观组 织分析和缺陷分析。此法亦可属非破坏性的金相检验法。

3)化学分析与试验 ) ① 化学成分分析 从焊缝金属中钻取试样，除应注意试样不得氧化和沾染油 污之外，还应注意取样部位在焊缝中所处的层次。不同层次的 焊缝金属受母材的稀释作用不同，一般以多层焊或多层堆焊的 第三层以上的成分作为熔敷金属的成

分。 ② 扩散氢的测定 熔敷金属中扩散氢的测定，有45℃甘油法、水银法及色谱 法三种。过去多用甘油法，但该法测定精度较差，正逐步被色 谱法所代替。水银法因污染问题而极少应用。 ③ 腐蚀试验 焊缝金属和焊接接头的腐蚀破坏有以下几种形式：总体腐 蚀、晶间腐蚀、刀状腐蚀、应力腐蚀、海水腐蚀、气体腐蚀和 腐蚀疲劳等。不锈钢及耐酸钢等钢种的晶间腐蚀试验有关规定 应按《不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法》标准进行。

2.非破坏性检验 . 1)外观检验 以目测观察为主，并可以借助低倍放大镜观察。此法用于 发现焊接接头的外部缺陷。焊接接头外部缺陷的存在，通常是 产生内部缺陷的标志。 2)水压试验 用于评定锅炉、压力容器、管道等焊接构件的整体强度性 能、变形量大小以及有无渗漏现象。 水压试验时应注意： ① 焊接构件内的空气必须排尽； ② 焊接构件上和水泵上应同时装 有校验合格的压力表； ③ 试验环境温度不得低于5℃; ④ 试验压力应按规定逐级上升； ⑤ 试验场地应有防护设施。 水压试验应按《蒸汽锅炉安全技术监察规程》和《压力容 器安全技术监查规程》进行。

3)致密性检验 ) ① 气密性试验 检验小容积的压力容器，容器置于水槽中充气，焊缝 金属致密性不良时，水中呈现气泡，检验大容积的压力容 器，容器充气后，在焊缝处涂肥皂水检验渗漏。 ② 氨气试验 对检验的压力容器充以氨气，在焊缝上贴一条比焊缝 略宽的浸过硝酸汞溶液的试纸，若焊缝区有泄漏，试纸的 相应部件上将呈现黑色斑纹。 ③ 煤油试验 用于检验不承受压力的焊缝。在焊缝及热影响区涂刷 石灰水溶液，在另一而涂刷煤油，如有穿透性缺陷时，则 煤油会渗透过缝隙使涂有白色底基的粉面上呈现黑色斑痕。

4)无损探伤 ) ① 着色渗透探伤 有关探伤规定应按《渗透探伤方法》标准进行。 ② 磁粉探伤 有关探伤规定可参考《钢制压力容器磁粉探伤》标准 进行。 ③ 超声波探伤 有关焊缝的探伤应按《钢焊缝手工超声波探伤方法 和探伤结果的分级》标准规定进行。 ④ 射线探伤 有关焊缝的射线探伤应按《钢焊接接头射线照相及底片 等级分类法》标准规定进行。

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