無損檢測基礎(chǔ)知識

1、無損檢測基礎(chǔ)知識2目 錄n無損檢測概論n缺陷的種類及產(chǎn)生原因n射線檢測基礎(chǔ)知識n超聲波檢測基礎(chǔ)知識n磁粉檢測基礎(chǔ)知識n滲透檢測基礎(chǔ)知識n渦流檢測基礎(chǔ)知識n聲發(fā)射檢測基礎(chǔ)知識n無損檢測方法的應(yīng)用選擇3第一章第一章無損檢測概論無損檢測概論45第二章缺陷的種類及產(chǎn)生原因第二章缺陷的種類及產(chǎn)生原因一、外觀缺陷.鋼焊縫中常見缺陷及產(chǎn)生原因鋼焊縫中常見缺陷及產(chǎn)生原因序缺陷名稱定義產(chǎn)生原因危害防止措施備注1咬邊咬邊是指沿著焊趾，在母材部分形成的凹陷或溝槽。它是由于電弧將焊縫邊緣的母材熔化后沒有得到熔敷金屬的充分補充所留下的缺口。1、電弧熱量太高，即電流太大，運條速度太小所造成的。2、焊條與工件間角度不正確，

2、擺動不合理，電弧過長，焊接次序不合理等都會造成咬邊。3、直流焊時電弧的磁偏吹也是產(chǎn)生咬邊的一個原因。4、某些焊接位置（立、橫、仰）會加劇咬邊。1、咬邊減少了母材的有效截面積，降低結(jié)構(gòu)的承載能力。2、造成應(yīng)力集中，發(fā)展為裂紋源。1、矯正操作姿勢，選用合理的規(guī)范，采用良好的運條方式都會有利于消除咬邊。2、焊角焊縫時用交流代替直流焊也能有效地防止咬邊。6序缺陷名稱定義產(chǎn)生原因危害防止措施備注2焊瘤焊縫中的液態(tài)金屬流到加熱不足未熔化的母材上或從焊縫根部溢出，冷卻后形成的未與母材熔合的金屬瘤即為焊瘤1、焊接規(guī)范過強、焊條熔化過快、焊條質(zhì)量欠佳（如偏芯），焊接電源特性不穩(wěn)定及操作姿勢不當(dāng)?shù)榷既菀讕砗噶觥?/p>

3、2、在橫、立、仰位置更易形成焊瘤。1、焊瘤常伴有未熔合、夾渣缺陷，易導(dǎo)致裂紋。2、焊瘤改變了焊縫的實際尺寸，會帶來應(yīng)力集中。3、管子內(nèi)部的焊瘤減少了他的內(nèi)徑，可能造成流動物堵塞。1、使焊縫處于平焊位置。2、正確選用規(guī)范，選用無偏芯焊條，合理操作3凹坑凹坑指焊縫表面或背面局部的低于母材的部分。1、凹坑多是由于收弧時焊條（焊絲）未作短時間停留造成的（此時的凹坑稱為弧坑）。2、仰、立、橫焊時，常在焊縫背面根部產(chǎn)生內(nèi)凹。1、凹坑減小了焊縫的有效截面積。2、弧坑常帶有弧坑裂紋和弧坑縮孔。1、選用有電流衰減系統(tǒng)的焊機。2、盡量選用平焊位置。3、選用合適的焊接規(guī)范。4、收弧時讓焊條在熔池內(nèi)短時間停留或環(huán)形擺

4、動，填滿弧坑。7序缺陷名稱定義產(chǎn)生原因危害防止措施備注4未焊滿未焊滿是指焊縫表面上連續(xù)的或斷續(xù)的溝槽。1、填充金屬不足是產(chǎn)生未焊滿的根本原因。2、規(guī)范太弱，焊條太細(xì)，運條不當(dāng)?shù)葧?dǎo)致未焊滿。1、未焊滿同樣削弱了焊縫。2、容易產(chǎn)生應(yīng)力集中。3、由于規(guī)范太弱使冷卻速度增大，容易帶來氣孔、裂紋等。1、加大焊接電流。2、加焊蓋面焊縫。5燒穿燒穿是指焊接過程中，焊深超過工件厚度，熔化金屬自焊縫背面流出，形成穿孔性缺陷。1、焊接電流過大，速度太慢，電弧在焊縫處停留過久，都會產(chǎn)生燒穿缺陷。2、工件間隙太大，鈍邊太小也容易出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象。完全破壞了焊縫，使接頭喪失其聯(lián)接及承載能力。1、選用較小電流并配合合適的焊

5、接速度。2、減小裝配間隙。3、在焊縫背面加設(shè)墊板或藥墊。4、使用脈沖焊。燒穿是鍋爐壓力容器產(chǎn)品上不允許存在的缺陷6其他表面缺陷成形不良指焊縫的外觀幾何尺寸不符合要求。有焊縫超高（圖2-25a或b），表面不光滑（圖2-25c），以及焊縫過寬，焊縫向母材過渡不圓滑等。錯邊指兩個工件在厚度方向上錯開一定位置，見圖2-25d，它既可視作焊縫表面缺陷，又可視作裝配成形缺陷。塌陷單面焊時由于輸入熱量過大，熔化金屬過多而使液態(tài)金屬向焊縫背面塌落，成形后焊縫背面突起，正面下榻，見圖2-25e。表面氣孔及弧坑縮孔見圖2-25f、g。各種焊接變形如角變形、扭曲、波浪變形等都屬于焊接缺陷。角變形也屬于裝配成形缺陷。

6、8二.氣孔序缺陷名稱定義分類形成機理產(chǎn)生原因危害防止措施1氣孔氣孔是指焊接時，熔池中的氣體未在金屬凝固前逸出，殘存于焊縫之中所形成的空穴。其氣體可能是熔池從外界吸收的，也可能是焊接冶金過程中反應(yīng)生成的。1.從其形狀上分：a.球狀氣孔b.條蟲狀氣孔2從數(shù)量上分a.單個氣孔b.群狀氣孔群狀氣孔又有均勻分布?xì)饪?，密集氣孔和鏈狀分布?xì)饪字?.按氣孔內(nèi)氣體成分a.氫氣孔b.氮氣孔c.二氧化碳?xì)饪譫.一氧化碳?xì)饪譭.氧氣孔等。熔焊氣孔多為氫氣孔和一氧化碳?xì)饪住３毓虘B(tài)金屬中氣體的溶解度只有高溫液態(tài)金屬中氣體溶解度的幾十分之一至幾百分之一，熔池金屬在凝固過程中，有大量的氣體要從金屬中逸出來。當(dāng)凝固速度大于

7、氣體逸出速度時，就形成氣孔。表2-4給出了氫在不同溫度金屬中的溶解度。1.母材或填充金屬表面有銹、油污等，焊條及焊劑未烘干會增加氣孔量。因為銹、油污及焊條藥皮、焊劑中的水分在高溫下分解為氣體，增加了高溫金屬中氣體的含量。2.焊接線能量過小，熔池冷卻速度大，不利于氣體逸出。3.焊縫金屬脫氧不足也會增加氧氣孔。1.氣孔減少了焊縫的有效截面積，使焊縫疏松，從而降低了接頭的強度，降低塑性，還會引起泄漏。2.氣孔也是引起應(yīng)力集中的因素。3.氫氣孔還可能促成冷裂紋。1.清除焊絲，工作坡口及其附近表面的油污、鐵銹、水分和雜物。2.采用堿性焊條、焊劑，并徹底烘干。3.采用直流反接并用短電弧施焊。4.焊前預(yù)熱，

8、減緩冷卻速度。5.用偏強的規(guī)范施焊。9三.夾渣序缺陷名稱定義分類分布與形狀產(chǎn)生原因危害防止措施1夾渣夾渣是指焊后熔渣殘存在焊縫中的現(xiàn)象。a.金屬夾渣：指鎢、銅等金屬顆粒殘留在焊縫中，習(xí)慣上稱為夾鎢、夾銅。b.非金屬夾渣：指未熔的焊條藥皮或焊劑、硫化物、氧化物、氮化物殘留于焊縫之中。1.單個點狀夾渣2.條狀夾渣3.鏈狀夾渣4.密集夾渣1.坡口尺寸不合理；2.坡口有污物；3.多層焊時，層間清渣不徹底；4.焊接線能量??；5.焊縫散熱太快，液態(tài)金屬凝固過快；6.焊條藥皮，焊劑化學(xué)成分不合理，熔點過高，冶金反應(yīng)不完全，脫渣性不好；7.鎢極惰性氣體保護(hù)焊時，電源極性不當(dāng)，電流密度大，鎢極熔化脫落于熔池中。

9、8.手工焊時，焊條擺動不良，不利于熔渣上浮。1.點狀夾渣的危害與氣孔相似2.帶有尖角的夾渣會產(chǎn)生尖端應(yīng)力集中，尖端還會發(fā)展為裂紋源，危害較大。根據(jù)原因分別采取對應(yīng)措施以防止夾渣的產(chǎn)生10四、裂紋1.定義焊縫中原子結(jié)合遭到破壞，形成新的界面而產(chǎn)生的縫隙稱為裂紋。2.裂紋的分類序分類依據(jù)各類名稱特點1裂紋尺寸大小宏觀裂紋肉眼可見的裂紋。微觀裂紋在顯微鏡下才能發(fā)現(xiàn)。超顯微裂紋在高倍數(shù)顯微鏡下才能發(fā)現(xiàn)，一般指晶間裂紋和晶內(nèi)裂紋。2產(chǎn)生溫度熱裂紋產(chǎn)生于Ac3線附近的裂紋。一般是焊接完畢即出現(xiàn)，又稱為結(jié)晶裂紋。這種裂紋主要發(fā)生在晶界，裂紋面上有氧化色彩，失去金屬光澤。冷裂紋指在焊畢冷至馬氏體轉(zhuǎn)變溫度Ms點

10、以下產(chǎn)生的裂紋，一般是在焊后一段時間（幾小時，幾天甚至更長）才出現(xiàn)，故又稱為延遲裂紋。3裂紋產(chǎn)生的原因再熱裂紋接頭冷卻后再加熱至500700時產(chǎn)生的裂紋。再熱裂紋產(chǎn)生于沉淀強化的材料（如Cr、Mo、V、Ti、Nb的金屬）的焊接熱影響區(qū)內(nèi)的粗晶區(qū)，一般從熔合線向熱影響區(qū)內(nèi)的粗晶區(qū)發(fā)展，呈晶間開裂特性。層狀撕裂再具有丁字接頭或角接頭的厚大構(gòu)件中，沿鋼板的軋制方向分層出現(xiàn)的階梯狀裂紋，見圖2-28。層狀撕裂主要是由于鋼材再軋制過程中，將硫化物（MnS）、硅酸鹽類、Al2O3等雜質(zhì)夾在其中，形成各向異性。在焊接應(yīng)力或外拘束應(yīng)力的使用下，金屬沿軋制方向的雜物開裂。應(yīng)力腐蝕裂紋在應(yīng)力合腐蝕介質(zhì)共同作用下產(chǎn)

11、生的裂紋。除殘余應(yīng)力或拘束應(yīng)力的因素外，應(yīng)力腐蝕裂紋主要與焊縫組織組成及形態(tài)有關(guān)。113. 裂紋的危害裂紋，尤其是冷裂紋，帶來的危害是災(zāi)難性的。世界上的壓力容器事故除極少數(shù)是由于設(shè)計不合理，選材不當(dāng)?shù)脑蛞鸬囊酝?，絕大部分是由于裂紋引起的脆性破壞。 名稱特征產(chǎn)生機理防止措施影響因素?zé)崃鸭y（結(jié)晶裂紋）結(jié)晶裂紋最常見的情況是沿焊縫中心長度方向開裂，為縱向裂紋，有時也發(fā)生在焊縫內(nèi)部兩個柱狀晶之間，為橫向裂紋（圖2-29）。弧坑裂紋是另一種形態(tài)的，常見的熱裂紋。熱裂紋都是沿晶界開裂，通常發(fā)生在雜質(zhì)較多的碳鋼、低合金鋼、奧氏體不銹鋼等材料焊縫中。熱裂紋發(fā)生于焊縫金屬凝固末期，敏感溫度區(qū)大致在固相線附近

12、的高溫區(qū)，最常見的熱裂紋是結(jié)晶裂紋，其生成原因是在焊縫金屬凝固過程中，結(jié)晶偏析使雜質(zhì)生成的低熔點共晶物富集于晶界，形成所謂“液態(tài)薄膜”，在特定的敏感溫度區(qū)（又稱為脆性溫度區(qū)）間，其強度極小，由于焊縫凝固收縮而收到拉應(yīng)力，最終開裂形成裂紋。a.減小硫、磷等有害元素的含量，用含碳量較低的材料焊接。b.加入一定的合金元素，減小柱裝晶和偏析。如鉬、釩、鈦、鈮等可以細(xì)化晶粒。c.采用熔深較淺的焊縫，改善散熱條件使低熔點物質(zhì)上浮在焊縫表面而不存在于焊縫中。d.合理選用焊接規(guī)范，并采用預(yù)熱和后熱，減小冷卻速度。e.采用合理的裝配次序，減小焊接應(yīng)力。a.合金元素合雜質(zhì)的影響碳元素以及硫、磷等雜質(zhì)元素的增加，會

13、擴(kuò)大敏感溫度區(qū)。使結(jié)晶裂紋的產(chǎn)生機會增多。b.冷去速度的影響 冷卻速度增大，一是使結(jié)晶偏析加重，二是使結(jié)晶溫度區(qū)間增大，兩者都會增加結(jié)晶裂紋的出現(xiàn)機會。c.結(jié)晶應(yīng)力與拘束力的影響 在脆性溫度區(qū)內(nèi)，金屬的強度極低，焊接應(yīng)力又使這部分金屬受拉，當(dāng)拉應(yīng)力達(dá)到一定程度時，就會出現(xiàn)結(jié)晶裂紋。熱裂紋12名稱特征產(chǎn)生機理防止措施影響因素再熱裂紋a.再熱裂紋產(chǎn)生于焊接熱影響區(qū)的過熱粗晶區(qū)。產(chǎn)生于焊后熱處理等再次加熱的過程中。b.再熱裂紋的產(chǎn)生溫度：碳鋼于合金鋼 550650 奧氏體不銹鋼 約300c.再熱裂紋為晶界開裂（沿晶開裂）。d.最易產(chǎn)生于沉淀強化的鋼種中。e.與焊接殘余應(yīng)力有關(guān)。a.再熱裂紋的產(chǎn)生機理

14、有多種解釋，其中楔型開裂理論的解釋如下：近縫區(qū)金屬在高溫?zé)嵫h(huán)作用下，強化相碳化物（如碳化鈦、碳化釩、碳化鈮、碳化鉻等）沉積在晶內(nèi)的位錯上，使晶內(nèi)強化遷都大大高于晶界強化，尤其是當(dāng)強化相彌散分別在晶粒內(nèi)時，會阻礙晶粒內(nèi)部的局部調(diào)整，又會阻礙晶粒的整體變形，這樣由于應(yīng)力松弛而帶來的塑性變形就主要由晶界金屬來承擔(dān)，于是，晶界區(qū)金屬會產(chǎn)生滑移，且在三晶粒交界處產(chǎn)生應(yīng)力集中，就會產(chǎn)生裂紋，即所謂的楔型開裂。圖2-30是楔型開裂的示意圖。a.注意冶金元素的強化作用及其對再熱裂紋的影響。b.合理預(yù)熱或采用后熱，控制冷卻速度。c.降低殘余應(yīng)力避免應(yīng)力集中。d.回火處理時盡量避開再熱裂紋的敏感溫度區(qū)或縮短在此

15、溫度區(qū)內(nèi)的停留時間。再熱裂紋13名稱特征產(chǎn)生機理防止措施冷裂紋a.成生于較低溫度，且產(chǎn)生于焊后一段時間以后，故又稱為延遲裂紋。b.主要產(chǎn)生于熱影響區(qū)，也有發(fā)生在焊縫區(qū)的。c.冷裂紋可能是沿晶開裂，穿晶開裂或兩者混合出現(xiàn)。d.冷裂紋引起的構(gòu)件破壞是典型的脆斷。a.淬硬組織（馬氏體）減少了金屬的塑性儲備。b,接頭的殘余應(yīng)力使焊縫受拉。c.接頭內(nèi)有一定的含氫量。含氫量和拉應(yīng)力是冷裂紋，（這里指氫致裂紋）產(chǎn)生的兩個重要因素。一般來說，金屬內(nèi)部原子的排列并非完全有序的，而是有許多微觀缺陷。在拉應(yīng)力的作用下，氫向高應(yīng)力區(qū)（缺陷部位）擴(kuò)散聚集。當(dāng)氫聚集到一定濃度時，就會破壞金屬中原子的結(jié)合鍵，金屬內(nèi)就出現(xiàn)一

16、些微觀裂紋。應(yīng)力不斷作用，氫不斷地聚集，微觀裂紋不斷地擴(kuò)展，直致發(fā)展為宏觀裂紋，最后斷裂。決定冷裂紋的產(chǎn)生與否，有一個臨界的含氫量和一個臨界的應(yīng)力值。當(dāng)接頭內(nèi)氫的濃度小于臨界含氫量，或所受應(yīng)力小于臨界應(yīng)力時，將不會產(chǎn)生冷裂紋（即延遲時間無限長）。在所有的裂紋中，冷裂紋的危害性最大。a.采用低氫型堿性焊條，嚴(yán)格烘干，在100150下保存，隨取隨用。b,提高預(yù)熱溫度，采用后熱措施，并保證層間溫度不小于預(yù)熱溫度，選擇合理的焊接規(guī)范，避免焊縫中出現(xiàn)淬硬組織。c.選用合理的焊接順序，減少焊接變形和焊接應(yīng)力。d.焊后及時進(jìn)行消氫熱處理。冷裂紋14五、未焊透和未熔合名稱定義產(chǎn)生原因危害防止措施備注未焊透未焊

17、透指母材金屬未熔化，焊縫金屬沒有進(jìn)入接頭根部的現(xiàn)象，間圖2-31。1焊接電流小熔深淺。2坡口和間隙尺寸不合理，鈍邊太大。3磁偏吹影響。4焊條偏芯度太大。5層見及焊根清理不良。1 減少了焊縫的有效面積，使接頭強度下降。2未焊透引起的應(yīng)力集中所造成的危害，比強度下降的危害大得多。3未焊透嚴(yán)重降低焊縫的疲勞強度。4未焊透可能為裂紋源，是造成焊縫破壞的重要原因。1使用較大電流來焊接是防止未焊透的基本方法。2.焊角焊縫時，用交流代替直流以防止磁偏吹，合理設(shè)計坡口并加強清理，用短弧焊等措施也可有效防止未焊透的產(chǎn)生。未熔合未熔合是指焊縫金屬與母材金屬，或焊縫金屬之間為熔化結(jié)合在一起的缺陷。1焊接電流過?。?

18、焊接速度過快；3焊條角度不對；4產(chǎn)生了磁偏吹現(xiàn)象；5焊接處于下坡焊位置，母材未熔化時已被鐵水復(fù)蓋；6母材表面有污物或氧化物影響熔敷金屬與母材間的熔化結(jié)合等。1未熔合是一種面積型缺陷，坡口未熔合和根部未熔合對承載截面積的減少都非常明顯。2應(yīng)力集中也比較嚴(yán)重，其危害性僅次于裂紋。1采用較大的焊接電流；2正確地進(jìn)行施焊操作；3注意坡口部位的清潔。按其所在部位，未熔合可分為坡口未熔合、層間未熔合和根部未熔合三種15六、其他缺陷序名稱特征備注1 焊縫化學(xué)成分或組織成分不符合要求焊材與母材匹配不當(dāng)，或焊接過程中元素?zé)龘p等原因，容易使焊縫金屬的化學(xué)成分發(fā)生變化，或造成焊縫組織不符合要求。這可能帶來焊縫的力學(xué)性能的下降，還會影響接頭的耐蝕性能。2 過熱和過燒若焊接規(guī)范使用不當(dāng)，熱影響區(qū)長時間在高溫下停留，會使晶粒變得粗大，即出現(xiàn)過熱組織。若溫度進(jìn)一步升高，停留時間加長，可能使晶界發(fā)生氧化或局部熔化，出現(xiàn)過燒組織。過熱可通過熱處理來消除，而過燒是不可逆轉(zhuǎn)的缺陷。3 白點在焊縫金屬