第8章焊接質(zhì)量

1、第8章 焊接質(zhì)量 主要內(nèi)容： n8.1焊接質(zhì)量的重要性； n8.2焊縫的外觀檢查； n8.3焊縫的超聲波檢測； n8.4焊縫的射線檢測 8.1焊接質(zhì)量的重要性 n 影響鋼結(jié)構(gòu)安全的三因素是:設(shè)計，材料和連接。連接 方式主要是焊接和栓接。震驚全國的重慶綦（qi）江彩虹 橋事故，就是由焊接和栓接問題共同引發(fā)的。通常，一個 鋼結(jié)構(gòu)的連接，大約95%以上的工作量是焊接。所以，也 可以認為：影響鋼結(jié)構(gòu)安全的三因素是:設(shè)計，材料和焊 接。 n 相對而言，正規(guī)設(shè)計和材料按規(guī)定復驗，問題較少一 些。另外，所謂“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計問題”，主要還是焊縫設(shè)計 問題，設(shè)計深度不夠，缺少節(jié)點的焊接接頭詳圖，而把詳 圖設(shè)計推給了

2、施工單位。這樣，施工單位為了省工節(jié)料， 就存在著把要求全焊透的T型接頭，不開坡口，改為角焊 縫的可能性。這樣，可以認為：影響鋼結(jié)構(gòu)安全的主要因 素是焊接接頭質(zhì)量。 n 因此，鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量檢驗，應是整個鋼結(jié)構(gòu)工程驗 收的“重中之重”。 n建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊縫，根據(jù)建筑鋼結(jié)構(gòu)的重 要性、實際承受載荷的特性、焊縫的形式、 工作環(huán)境和應力狀態(tài)分類： 一級 二級 三級 它們對質(zhì)量要求、檢驗比例和檢驗標準 都不一樣，本章中就這三個質(zhì)量等級標準 進行講述。 焊縫質(zhì)量等級的規(guī)定： 1、在需要進行疲勞計算的構(gòu)件中，凡對接焊縫均應焊 透，其質(zhì)量等級為： 1）作用力垂直于焊縫長度方向的橫向?qū)雍缚p或T型 對接與角接組

3、合焊縫，受拉時為一級，受壓時應為 二級； 2）作用力平行于焊縫長度方向的縱向?qū)雍缚p應為二 級。 2、不需要計算疲勞的構(gòu)件中，凡要求與母材等強的對 接焊縫應予焊透，其質(zhì)量接等級當受拉時應不低于 二級，受壓時宜為二級。 3、重級工作制和起重量Q50t的中級工作制吊車梁的 腹板與上翼緣之間以及吊車桁架上弦桿與節(jié)點之間 的T形接頭焊縫均要求焊透，焊縫形式一般為對接與 角接組合焊縫，其質(zhì)量等級不應低于二級。 n4、不要求焊透的T形接頭采用的角焊縫或部 分焊透的對接焊縫，以及搭接連接采用的角 焊縫，其質(zhì)量等級為： 1）對直接承受動力荷載且需要驗算疲勞的 結(jié)構(gòu)和吊車起重量等于或大于50t的中級工作 制吊車

4、梁，焊縫的外觀質(zhì)量標準應符合二級； 2）對其它結(jié)構(gòu)，焊縫的外觀質(zhì)量標準可為 三級。 n三級最低，只要求外觀檢查和尺寸檢查。二 級要求部分作超聲波探傷檢查。一級最高， 要求全部做探傷檢查。 n制作質(zhì)量一、二級的焊縫，工藝上必須保 證全焊透。具體要根據(jù)焊接方法、焊接設(shè) 備性能、板材厚度、操作水平等因素確定。 對于手工電弧焊大于6mm時焊縫質(zhì)量二 級以上，就需開坡口了；埋弧焊對接縫就 要看是否留間隙、是否有焊劑墊或襯墊 （銅墊、墊板）等，根據(jù)具體條件確定施 焊工藝。 n總之一二級焊縫不得有表面氣孔、夾渣、 弧坑裂紋、電弧擦傷；且一級焊縫不許有 咬邊、未焊滿、根部收縮等缺陷。 8.2焊縫的外觀檢查 n

5、檢查工具 焊縫檢驗尺、鋼直尺 n檢查方法 1）焊工施焊完畢后，應將熔渣和兩側(cè)飛濺清理 干凈，進行自檢，并按規(guī)定打上焊工代號鋼印， 然后交檢驗員檢驗，經(jīng)檢驗合格后，方可轉(zhuǎn)入后 道工序； 2）應對焊縫表面缺陷，如裂紋、表面氣孔、咬邊、 弧坑和焊瘤等進行宏觀檢查，必要時（可疑處） 用五倍以上放大鏡仔細觀察。焊縫外形尺寸（焊 縫寬度、寬度差、焊縫高度、高度差）應用焊接 檢驗卡尺進行檢查； 3）測量咬邊深度，用鋼直尺測咬邊長度； 4）檢查焊縫的錯邊量。如鋼板焊后產(chǎn)生角 變形，可用鋼直尺量得空隙尺寸，用三角 函數(shù)計算出角變形度數(shù)（可預先計算好， 列出空隙尺寸與度數(shù)的對應值）； 5）用鋼直尺從基準線量至焊縫

6、隙中心，經(jīng) 測量焊縫的不直度和中心偏移量。 n表面的質(zhì)量要求： 1）焊縫外觀形狀、尺寸、平直度應符合技術(shù)標準和設(shè)計圖 紙的規(guī)定； 2）焊縫表面和熱影響區(qū)不得有裂紋，未熔合、夾渣、氣孔、 燒穿和焊瘤。自動焊表面不得有未焊透、咬邊和凹坑、焊 縫上的熔渣和兩側(cè)的飛濺必須清楚干凈； 3）焊縫與母材應圓滑過渡； 4）T形角焊縫的焊腳尺寸應符合技術(shù)標準和設(shè)計圖樣的要 求，外形應平滑過渡； 5）焊縫的咬邊深度不得大于0.5mm，咬邊的連續(xù)長度不得 大于100mm，焊縫兩側(cè)咬邊的總長度，不得超過該焊縫長 度的15%。 6）焊縫不得有低于母材的凹瘤，低于母材的凹瘤深度不得 大于0.5mm，凹瘤的連續(xù)長度不得大于

7、10mm，凹瘤的總 長度不得大于該焊縫總長度的10%。 n焊縫尺寸及其偏差的規(guī)定 1）平焊縫余高應3mm，余高差2mm； 2）對接焊縫的寬度，其下限以填滿焊縫坡 口而不產(chǎn)生邊緣未熔合為原則，其上限為 坡口寬度加4mm，寬度差3mm； 3）焊縫的不直度不得大于3mm，且不應有明 顯突變，在1m長度上只允許一個S型彎曲， 且彎曲度不得大于3mm； 4）焊縫錯邊量應10%S（S為板厚）； 5）角焊縫兩焊腳高度差2mm，焊縫中心凹 凸度1.5mm； 6）角焊縫的焊腳高度差應施焊件的厚度，當S 8mm時，角焊縫焊腳高度應不小于8mm； 7）焊縫外觀質(zhì)量合格，流入下一道工序；不合格， 由檢驗員填寫報驗單讓

8、操作人員在相應的位 置上返修； A：焊瘤返修：在焊瘤處用砂輪機打磨； B：夾渣返修、氣孔返修、裂紋返修：清楚缺陷， 檢修缺陷的清除，坡口的準備，用手工補焊，采 用與母材原評定中焊條按工藝評定的有關(guān)規(guī)定進 行補焊； C：咬邊、弧坑返修：用直徑2.5mm電焊條手工補 焊咬邊處。 n其他具體要求：P149150 參見表166焊縫外觀質(zhì)量允許偏差 表167焊縫焊腳尺寸允許偏差 表168焊縫余高和錯邊允許偏差 8.3焊縫的超聲波檢測 項目一級焊縫 （主要是對接焊縫） 二級焊縫 （主要是T接焊縫） 探傷比例100%UT至少20%UT 標準 GB11345-89鋼焊 縫超聲波探傷方法 及質(zhì)量分級法 GB11

9、345-89 檢驗等級及 評定等級 B級檢驗 II級和II級以上 B級檢驗 III級和III級以上 設(shè)計要求為一、二級焊縫與焊縫質(zhì)量等級及檢驗等級對照表設(shè)計要求為一、二級焊縫與焊縫質(zhì)量等級及檢驗等級對照表 檢驗等級檢驗等級 根據(jù)標準要求：鋼結(jié)構(gòu)焊縫采用B級檢驗，也可根據(jù)委托要求 和設(shè)計說明進行調(diào)整。 項目焊接球節(jié)點網(wǎng) 架 螺栓球節(jié)點網(wǎng) 架 箱形結(jié)構(gòu)隔板的 電渣焊 是否做UT是是是 標準 焊接球節(jié)點 鋼網(wǎng)架焊縫超 聲波探傷及其 質(zhì)量分級法 螺栓球節(jié)點 鋼網(wǎng)架焊縫超 聲波探傷及其 質(zhì)量分級法 檢驗范圍 檢測焊縫寬度的 包羅線，確認每 個角落都焊透， 確認焊縫中無裂 紋及超標的夾渣、 氣孔 檢驗區(qū)域

10、 n檢驗區(qū)域的寬度應是焊縫本身再加上焊縫 兩側(cè)，各相當于母材厚度的30%的一段區(qū) 域，這個區(qū)域最小是10mm，最大是20mm。 探傷面的處理及探頭移動區(qū)域 n探傷面應清除飛濺、鐵屑、油垢、氧化皮 及其他雜物，探傷面應平整光滑，便于探 頭自由掃查，其表面粗糙度不應超過 6.3mm，必要時進行打磨； n探頭移動區(qū)域 直射法 0.75P 一次反射法 1.25P 其中P=2K， 板厚；P跨距；K探頭、 斜探頭的折射角 n儀器校準 n掃查速度和掃查方式及缺陷長度的評定和 標記： 1）掃查速度應不大于150mm/s，相鄰兩 次探頭移動間距保持至少有探頭寬度15% 的重疊； 2）掃查方式一般為鋸齒型，為確定

11、其缺 陷位置、方向和形狀，觀察缺陷的動態(tài)波 形，或區(qū)分缺陷訊號與偽訊號，也可采用 前后、左右、轉(zhuǎn)角、環(huán)繞等四種探頭的基 本掃查方式 3）缺陷長度的測定一般用6dB法，即最大 反射波幅，6db范圍的探頭移動距離視為缺 陷的只是長度l； 4）以缺陷指示長度的起點確定缺陷長度 的位置，以最大反射波高的位置確定與焊 縫線相垂直及深度方向的位置。 缺陷的評定分級 1）最大反射波幅位于II區(qū)的缺陷，其指示長度小于 10mm按5mm計； 2）相鄰兩缺陷各向間距小于8mm時，兩缺陷的指示 長度之和作為單個缺陷的指示長度； 3）最大反射波幅位于II區(qū)的缺陷，根據(jù)其指示長度按 下表進行評定： 評定等級檢驗等級B

12、板厚：4300mm It/3以下，最小10mm最大30mm II2t/3以下，最小12mm最大50mm III3t/4以下，最小16mm最大75mm IV超過III級 4）多個II區(qū)的合格缺陷累計長度L，即缺陷累計長度 等級評定按下表執(zhí)行： 評定等級B級 IL不大于被檢焊縫長度的10% IIL不大于被檢焊縫長度的20% IIIL不大于被檢焊縫長度的30% IV超過III級者 5）最大反射波幅不超過評定線的評為I級； 6）最大反射波幅在評定線以上，且檢驗人員判定為 裂紋及裂紋相似的缺陷，不考慮其波幅和尺寸如 何，均評為IV級； 7）I區(qū)的缺陷，除裂紋以外的缺陷都視為I級； 8）III區(qū)的缺陷不考

13、慮其指示長度如何，都是為IV級 I區(qū)：評定線與定量線之間的區(qū)域 II區(qū)：定量線與判廢線之間的區(qū)域 III區(qū)：判廢線以上的區(qū)域 nUT完畢要提交超聲波探傷報告 包括： 工程情況：工程名稱、委托單位、編號； 工件情況：工件名稱、材料牌號、編號、數(shù)量； 檢測條件：探傷儀型號、探頭類型、探頭標稱頻 率、晶片尺寸、耦合劑、對比試樣等； 檢測結(jié)果：缺陷位置、缺陷分布示意圖、缺陷等 級及其他； 檢測人員、審核人員、報告簽發(fā)人姓名及資格等 級、檢測日期、檢測單位等； 焊縫探傷的示意圖。 8.4焊縫的射線檢測 n射線檢驗在建筑鋼結(jié)構(gòu)中應用不多，但在 橋梁鋼結(jié)構(gòu)中應用很多。執(zhí)行的標準鋼 熔化焊對接接頭射線照相和質(zhì)

14、量分級 （GB3323） n檢驗等級為A、B級； n評定等級：一級焊縫達到II級和II級以上， 二級焊縫達到III級或III級以上。 n射線照相技術(shù)分兩種等級： A級 普通法； B級 優(yōu)化法； B級法用于A級靈敏度不夠的時候，若 存在比B級更優(yōu)的技術(shù)，簽約雙方可通過規(guī) 定適宜的全部檢測參數(shù)采用比B級更優(yōu)的技 術(shù)。 射線照相技術(shù)的選定，應由簽約各方商 定。 射線檢驗的一般要求 1）電離輻射的防護 2）表面處理和檢驗時機 3）射線底片上的焊縫定位 4）射線底片上的焊縫定位 5）工件標識 6）膠片搭接 7）像質(zhì)計（IQI）類型和位置 8）像質(zhì)評定 9）最低像質(zhì)值 10）人員資格 推薦的射線照相檢驗技

15、術(shù)-透照布置 1）射線源在工件一側(cè)，膠片在工件另一側(cè) 圖1 平板單壁透照布置（縱縫） S射源；F-膠片 n2）射線源在工件外側(cè)，膠片在工件內(nèi)側(cè)。 圖2 曲面工件單壁透照布 置（環(huán)縫） 圖3 曲面工件單壁透照布置 （管座填角焊縫，插入式） 圖4 曲面工件單壁透照布置 （管座填角焊縫，騎座式） n3）射線源位于工件內(nèi)側(cè)中心，膠片在外側(cè)； 圖5曲面工件單壁透照布置（環(huán)縫， 周向曝光法） 圖6曲面工件單壁透照布置（插入 式管座焊縫，周向曝光法） 圖7曲面工件單壁透照布置（騎座 式管座焊縫，周向曝光法） n4）射線源位于工件內(nèi)側(cè)偏心處，膠片在外 側(cè) 圖8曲面工件單壁透照布置（環(huán)縫， 偏心內(nèi)透法） 圖9曲

16、面工件單壁透照布置（插入 式管座焊縫，偏心內(nèi)透法） 圖10曲面工件單壁透照布置（騎座 式管座焊縫，偏心內(nèi)透法） n5）橢圓成像透照法 圖11 曲面工件雙壁雙影透照布置（橢圓法） 射線源和膠片均在工件外側(cè) n6）垂直透照法 圖12 曲面工件雙壁雙影透照布置（垂直投影法） 射線源和膠片均在工件外側(cè) n7）射線源位于工件外側(cè)，膠片在另一側(cè) 圖13曲面工件雙壁單影 透照布置（IQI靠近膠片） 圖14雙壁單影透照布置（射線源緊貼 工件表面） 圖15 縱焊縫雙壁單影透 照布置 圖16雙壁單影透照布置（三通填 角焊縫） 圖17 T型接頭角焊縫透照布置 透照布置一 圖18 T型接頭角焊縫透照布置 透照布置二

17、n8）不等厚材料透照法 圖19 不等厚對接接頭的多膠片法 n射線檢驗報告 每次透照或成批透照，應作出檢驗報告， 提供所用射線照相技術(shù)的有關(guān)數(shù)據(jù)以及有 助于評定結(jié)果的具體條件； 檢驗報告應至少包括：檢驗單位；產(chǎn)品 名稱；材料；熱處理；焊接接頭形式；材 料厚度；焊接工藝；檢驗規(guī)范（包括驗收 要求）；透照技術(shù)、等級和所要求的IQI靈 敏度；透照布置；所用標記系統(tǒng)；布片圖； 射源類型、焦點尺寸、設(shè)備型號；膠片、 增感屏和濾板；管電壓、管電流或源活度； 曝光時間和射源至膠片距離； 沖洗方法、即手工/自動；IQI類型和位置； 檢驗結(jié)果：包括底片黑度和IQI數(shù)值；經(jīng)特 殊商定的與本標準的偏差；操作者的姓名、

18、 資格和責任者資格；透照日期和報告日期。 8.5焊縫的磁粉檢測MT n用途：在建筑鋼結(jié)構(gòu)里有兩處常用MT： 一是厚工件反面清根并打磨后，用MT 判斷清根的結(jié)果； 另一個是重要焊縫用MT檢測有無表面 裂紋。 n標準：JB/T6061-92焊縫磁粉檢驗方法和 缺陷磁痕的分級 磁粉檢測適用范圍 n適用于檢測鐵磁性材料表面和近表面的缺 陷（因此對于奧氏體不銹鋼和有色金屬等 非鐵磁性材料不能用磁粉檢測的方法進行 探傷，而馬氏體不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼 具有磁性，可以進行磁粉檢測。） n磁粉檢測可以發(fā)現(xiàn)表面和近表面的裂紋、 夾雜、氣孔、未熔合、未焊透等缺陷，但 難以發(fā)現(xiàn)表面淺而寬的凹坑、埋藏較深的 缺陷及與

19、工件表面夾角極小的分層。 磁粉檢測的優(yōu)缺點 n優(yōu)點： 1）能直觀的顯示出缺陷的位置、形狀和 大??； 2）可檢測出鐵磁性材料表面和近表面的 缺陷； 3）檢測速度快，工藝簡單、成本低、污 染少； 4）靈敏度高，可檢測微米級寬的缺陷。 n缺點： 1）不能檢測非鐵磁性材料； 2）不能檢測埋藏較深的缺陷； 3）不容易發(fā)現(xiàn)與工件表面夾角極小的缺 陷； 4）直接通電法和觸頭法因為易產(chǎn)生電弧 燒傷工件而不適用于對表面質(zhì)量要求較高 的工件進行檢測； 5）不能通過對磁痕的分析直接判斷缺陷 本身的深度。 磁粉檢測程序 n預處理 n施加磁粉或磁懸液 n磁化 n磁痕的觀察與記錄 n缺陷評級 n退磁 n后處理 焊縫中的磁

20、痕特征 n裂紋：檢測時磁痕一般清晰可見，較濃密， 有的呈直線狀，有的較彎曲，有的呈樹枝 狀，焊接弧口裂紋多呈放射狀； n未熔合和未焊透：他們的磁痕一般較寬、 較淺，且比較圓順； n夾渣：磁痕是點狀或條狀； 磁粉檢測的質(zhì)量控制 n為了保證磁粉檢測的質(zhì)量和可靠性，必須 從人、機、料、法、環(huán)五個方面進行控制， 從而保證磁粉檢測靈敏度的三個變量（工 藝變量、設(shè)備變量和應用變量）得到控制。 1）人員資格的控制 2）設(shè)備的質(zhì)量控制 3）材料的質(zhì)量控制 4）檢測工藝的質(zhì)量控制 5）檢測環(huán)境的質(zhì)量控制 1）人員資格的控制 n首先要求檢測人員除具有一定的磁粉檢測 基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識外，還應具有鍋爐壓 力容器、其

21、他無損檢測方法及金屬材料和 加工工藝等相關(guān)知識，并取得國家質(zhì)檢總 局的磁粉檢測資格證書； n其次，檢測人員必須由高度的責任心； n另外，檢測人員應具有良好的視力。 2）設(shè)備的質(zhì)量控制 n用于磁粉檢測的設(shè)備應按規(guī)定定期做如下 校驗： （1）電流表每半年校驗一次； （2）設(shè)備內(nèi)部短路檢查至少每半年校驗一 次； （3）電流載荷至少每半年校驗一次； （4）電磁軛提升力至少每半年校驗一次 3）材料的質(zhì)量控制 n（1）磁懸液濃度應符合下表1要求 磁粉類型配置濃度g/l 沉淀濃度（含固體量： ml/100ml） 要求最佳 非熒光磁粉10251.22.41.52.0 熒光磁粉0.53.00.10.40.150

22、.25 表表1 1 n（2）磁懸液的污染情況： （a）當梨形管上層的污染物沉淀體積超 過下層磁粉體積的30%時為污染； （b）熒光磁粉的亮度和顏色與標準磁懸 液相比明顯降低，或載液發(fā)熒光，以及磁 懸液變色、結(jié)團等都說明磁懸液污染。 出現(xiàn)以上情況應該更換磁懸液； （3）通過水斷試驗檢驗磁懸液的濕潤性能。 另外，在北方冬天溫度較低的地區(qū)，最好 使用合適的油磁懸液保證在檢測時磁懸液 有很好的流動性。 4）檢測工藝的質(zhì)量控制 n（1）嚴格按照有關(guān)標準、規(guī)范和檢驗規(guī)程 進行，所有技術(shù)文件必須齊全、正確，并 應是現(xiàn)行有效版次； n（2）應在初次使用磁粉探傷機時及此后至 少在每班開始檢測前和檢測結(jié)束時進行綜 合性能試驗。用于綜合性能試驗的試樣有 自然缺陷標準樣件、交流標準試塊、直流 標準試塊和標準試片。（A1-30/100型標準 試片最常用） 5）檢測環(huán)境的質(zhì)量控制 n（1）用非熒光磁粉檢測時被檢工件表面的 可見光照度應不小于1