焊縫質(zhì)量檢驗及缺陷修補(最后)課

1、課題九 船舶焊接(hnji)檢驗教學目標: 理解與掌握船舶焊接(hnji)質(zhì)量檢 驗的重要性；船舶焊接質(zhì)量 檢驗中常見的缺陷； 熟練掌握船舶檢驗的常用方 法及應用范圍。 共四十六頁 第一節(jié) 船舶焊接檢驗及其重要性一、船舶焊接檢驗 焊接檢驗可分為(fn wi)破壞性檢驗和非破壞性檢驗 破壞性檢驗: 是破壞局部焊縫或焊接接頭以查明焊接質(zhì)量的方法。 非破壞性檢驗: 是采用探傷設備來發(fā)現(xiàn)缺陷的檢驗方法。共四十六頁 二、船舶焊接(hnji)檢驗過程 為了(wi le)確保船舶的焊接質(zhì)量， 船舶焊接檢驗過程基本上是由焊前檢驗、焊接過程檢驗、焊后檢驗等三個環(huán)節(jié)組成。 （一）焊前檢驗 焊前檢驗檢查的主要內(nèi)容

2、:共四十六頁 （二）焊接(hnji)過程檢驗 焊接(hnji)過程檢驗的主要內(nèi)容: 共四十六頁 （三）焊后檢驗(jinyn) 焊后檢驗其主要內(nèi)容有：外觀(wigun)檢驗、無損檢驗、力學性檢驗、金相檢驗、焊縫晶間腐蝕檢驗、致密性檢驗、焊縫強度檢驗。 船舶的焊后焊接質(zhì)量檢驗主要是采用的非破壞性檢驗（即無損探傷）。 共四十六頁 三、船舶(chunb)焊接檢驗的重要性 （一）確保焊接結(jié)構(gòu)制造質(zhì)量，保證其安全運行 由于忽視焊接產(chǎn)品質(zhì)量檢驗造成的事故屢見不鮮： 1978年6月28日，上海某熱電廠供熱管道發(fā)生爆炸。 原因(yunyn)：焊后檢查不嚴，未焊透深度達板厚的80%。 1979年10月14日，遼寧

3、某化纖廠盛氮球罐水壓試驗時發(fā)生爆裂 。 原因：竣工檢查時漏檢裂紋。共四十六頁 （二）改進焊接技術(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量 焊接檢驗可以評定制造工藝正確與否。同時，在制定焊接工藝時也可預先制備試樣，利用焊接檢驗技術(shù)選擇最佳工藝程序，使焊縫達到規(guī)定的質(zhì)量等級要求。 （三）降低產(chǎn)品成本，正確進行安全評定 由于(yuy)焊接檢驗貫穿于焊接生產(chǎn)全過程，這就可能避免出現(xiàn)產(chǎn)品最后報廢的現(xiàn)象，大大減少了原材料和工時的浪費，以及因拖延工期所帶來的經(jīng)濟損失，無疑會帶來顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。 由于有焊接檢驗的可靠保證，可促使焊接技術(shù)的更廣泛應用。共四十六頁第二節(jié) 常見船舶(chunb)焊接缺陷焊縫(hn fn)缺陷：焊縫

4、質(zhì)量不符合技術(shù)要求規(guī)定的稱為缺陷 外部缺陷： 外部缺陷露于焊縫外表面，用肉眼或低倍 放大鏡可以看到。如焊縫尺寸不符合要 求、 咬邊、焊瘤、弧坑、表面氣孔、表 焊縫缺陷 面裂紋等。 內(nèi)部缺陷 ：內(nèi)部缺陷位于焊縫的內(nèi)部，如未焊透、 內(nèi)氣 孔、內(nèi)部裂紋、夾渣等，這些缺陷 用破壞性檢驗或無損檢驗方法來發(fā)現(xiàn)。共四十六頁 一、焊接(hnji)接頭的外部缺陷 （一）焊接尺寸和形狀不符合要求 焊縫(hn fn)外觀形狀寬窄不齊、高低不平；焊縫(hn fn)過寬或過窄，余高過高或過低；角焊縫單邊等。（二）弧坑 : 共四十六頁 （二）弧坑 弧坑是焊縫收尾處產(chǎn)生的下塌現(xiàn)象(xinxing)?；】油购缚p強度嚴重降

5、低，同時常在弧坑處產(chǎn)生裂紋。共四十六頁 （三）咬邊 沿著焊趾的母材部位，由于焊接參數(shù)選擇不當，或者操作工藝不正確，使得電弧燒熔母材而形成凹陷(oxin)或溝槽稱為咬邊。咬邊減弱了母材的有效面積，減弱了焊接接頭的強度，更嚴重的是造成了應力集中，承受動載荷或交變載荷的結(jié)構(gòu)容易在咬邊處產(chǎn)生裂紋，導致結(jié)構(gòu)破壞。（五）共四十六頁 （四）焊瘤 焊瘤是在焊接過程中，熔化的金屬流淌(litng)到焊縫以外的未熔化的母材上所形成的金屬瘤，該處局部未熔合。焊瘤又稱為滿溢。焊瘤經(jīng)常出現(xiàn)在橫、立、仰焊焊縫中，焊瘤不僅影響焊縫的成形美觀，而且往往掩蓋著夾渣和未焊透，容易導致裂紋的產(chǎn)生。共四十六頁 （五）表面裂紋(li

6、wn)、夾渣和氣孔 焊縫或熱影響區(qū)出現(xiàn)裂縫用肉眼或放大鏡可以觀察到的稱為表面裂紋。裂紋兩端呈尖狀，且極易擴展。 共四十六頁 殘留在焊縫表面的熔渣且植根于金屬內(nèi)部而不易脫落的稱為表面夾渣。如是條狀(tio zhun)夾渣就更危險。 焊縫表面有小的空洞(kngdng)，或單個或連續(xù)的稱為氣孔或連續(xù)氣孔。單個大的氣孔減少了焊縫的有效截面積，降低了焊縫的強度。連續(xù)氣孔的危害就更大一些。表面氣孔共四十六頁 二、焊縫內(nèi)部的各種( zhn)缺陷 （一）內(nèi)部裂紋 焊縫或熱影響區(qū)出現(xiàn)裂縫用肉眼或放大鏡不能觀察而要借助于儀器才能觀察到的稱為內(nèi)部裂紋。內(nèi)部裂紋一般需用X射線探傷儀和超聲波探傷儀檢查才能發(fā)現(xiàn)。 （二）

7、未焊透 熔焊時，接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象叫未焊透。它降低焊接接頭的力學性能。而且易引起裂紋。 （三）未熔合 在焊道與焊道之間或焊道與母材之間，未完全熔化結(jié)合的現(xiàn)象稱為未熔合。它分布在不同的板厚中，降低焊接接頭的力學性能。 （四）內(nèi)部氣孔 焊縫內(nèi)部有小的空洞，或單個或連續(xù)的空洞稱為內(nèi)部氣孔或內(nèi)部連續(xù)氣孔。它降低焊接接頭的力學性能。 （五）內(nèi)部夾渣 殘留在焊縫內(nèi)部的熔渣稱為內(nèi)部夾渣。它和內(nèi)部氣孔一樣具有較大的隱蔽性，需要借助于儀器才能發(fā)現(xiàn)。它同樣(tngyng)降低焊接接頭的力學性能。條狀或連續(xù)夾渣，會導致裂紋使結(jié)構(gòu)被破壞。共四十六頁第三節(jié) 常用船舶焊接(hnji)質(zhì)量檢驗的方法 本節(jié)主要介紹常用

8、船舶焊接質(zhì)量檢驗的幾種無損檢驗方法。 一、外觀檢驗 焊接接頭的外觀檢驗是一種手續(xù)簡便而又應用廣泛的檢驗方法，是成品檢驗的一個重要內(nèi)容。 外觀檢查主要是發(fā)現(xiàn)焊縫表面的缺陷和尺寸(ch cun)上的偏差。這種檢查一般是通過肉眼觀察，借助標準樣板、量規(guī)和放大鏡等工具來進行檢驗的。故有肉眼觀察法或目視法之稱。 （一）對焊接變形 采用直尺、角尺、鉛錘、水平儀等檢測。 （二）對焊縫外觀 采用肉眼或放大鏡檢驗。 （三）對焊縫 采用角規(guī)、卡尺等檢驗。共四十六頁 二、著色(zhu s)探傷 著色(zhu s)探傷是用來發(fā)現(xiàn)表面缺陷的一種無損檢驗的方法。 著色探傷的基本原理是：在被檢工件表面涂覆某些滲透力強的滲透

9、液，在毛細作用下，滲透液被滲入到工件表面開口的缺陷中，然后去除工件表面上多余的滲透液（保留滲透液到表面缺陷中的滲透液），再在工件表面上涂上一層顯象劑，缺陷中的滲透液在毛細作用下重新被吸到工件的表面，從而形成缺陷的痕跡。根據(jù)在白光下觀察到的缺陷顯示的痕跡，做出缺陷的評定。 共四十六頁 著色(zhu s)探傷過程如下： （1）預清洗 清除零件表面(biomin)的鐵屑、鐵銹、毛刺、熔渣、油污等表面污染物。 （2）滲透 涂上適當?shù)臐B透劑，通過毛細作用使表面開口的缺陷產(chǎn)生液體的滲透。滲透時間為1015min。 （3）中間清洗 把零件表面多余的滲透劑從被測表面清除掉，保留缺陷處的滲透液。 （4）干燥 在

10、顯像之前必須使被測表面干燥（溶劑揮發(fā)很快，水則要很長時間），否則剩余的溶劑和水將影響顯象劑的效果。 （5）顯像 清洗后，在受檢表面噴涂一層薄而均的顯象劑，厚度為0.050.07mm，保持1530min，顯象劑將缺陷處的滲透液吸附到零件表面，好似“流血”，顯示的圖形比真實的缺陷大。 （6）觀察 經(jīng)過一段時間間隔再評判顯現(xiàn)的缺陷。著色探傷照明光源為日光或白光。共四十六頁著色(zhu s)探傷的 示意圖共四十六頁著色探傷(tn shng)主要采用清洗劑、滲透劑和顯象劑。共四十六頁 三、焊縫內(nèi)部缺陷的檢驗 我們主要介紹船舶焊接質(zhì)量檢驗中常用(chn yn)的超聲波探傷、射線探傷。 （一）超聲波探傷 超

11、聲波探傷是利用超聲波在物體中的傳播、反射和衰減等物理特性來發(fā)現(xiàn)缺陷的一種探傷方法。 按其工作(gngzu)原理可分為脈沖反射法、穿透法和共振法超聲波探傷等。 按其顯示缺陷的方式可分為A型、B型、C型和3D型顯示超聲波探傷等；按所使用的超聲波型可分為縱波法、橫波法、表面波法等；按聲耦合的方式分為直接接觸法和液浸法超聲波探傷等。 船舶焊接檢驗常用脈沖反射法超聲波探傷儀。 共四十六頁 1超聲波及超聲波的性質(zhì)(xngzh) 超聲波是頻率大于20000Hz的機械振動在彈性介質(zhì)中的一種傳播過程。探傷中常用的超聲波其頻率為0.510MHz。 超聲波的性質(zhì) （1）有良好(lingho)的指向性； （2）能在彈

12、性介質(zhì)中傳播，不能在真空中傳播； （3）在界面能透射、反射、折射和波型轉(zhuǎn)換； （4）具有可穿透物質(zhì)和在物質(zhì)中有衰減的特性。共四十六頁 2脈沖反射法超聲波探傷基本原理 脈沖反射法是超聲波探傷中應用最廣的方法(fngf)。其基本原理是將一定頻率間斷發(fā)射的超聲波（稱脈沖波）通過一定介質(zhì)（稱耦合劑）的耦合傳入工件，當遇到異質(zhì)界面（缺陷或工件底面）時，超聲波將產(chǎn)生反射，回波（既反射波）為儀器接收并用電脈沖信號在示波屏上顯示出來，由此判斷缺陷的有無，以及進行定位、定量和評定。共四十六頁 （1）A型顯示超聲波探傷原理 A型脈沖反射式超聲波探傷儀 如圖81所示，接通電源后，同步電路產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖同時(tngs

13、h)加至掃描電路和發(fā)射電路。掃描電路受觸發(fā)開始工作產(chǎn)生鋸齒波掃描電壓，加至示波管水平（X軸）偏轉(zhuǎn)板，使電子束發(fā)生水平偏轉(zhuǎn)，在示波屏上產(chǎn)生一條水平掃描線（又稱時間基線）。與此同時，發(fā)射電路受觸發(fā)產(chǎn)生高頻窄脈沖加至探頭，激勵壓電晶片振動，在工件中產(chǎn)生超聲波。超聲波在工件中傳播遇到缺陷和底面發(fā)生反射，回波為同一探頭或接受探頭所接受，并被轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?jīng)接收電路放大和檢波，加至示波管垂直（Y軸）偏轉(zhuǎn)板上，使電子束發(fā)生垂直偏轉(zhuǎn)，在水平掃描線的相應位置上產(chǎn)生缺陷波F、底波B。圖81 A型脈沖反射式 超聲波探傷原理(yunl)框圖共四十六頁 （2）B型顯示(xinsh)超聲波探傷原理 B型顯示是脈沖回波超聲

14、波平面成像的一種。如圖82所示，它是以亮點顯示接收信號(xnho)，以示波屏面代表探傷對象由探頭移動線和聲束決定的截面。縱坐標代表聲波的傳播時間，橫坐標代表探頭的水平位置，它可以顯示出缺陷在橫截面上的二維特征。完成這種顯示的探頭動作方式稱為B型顯示。圖82 B型顯示超聲波探傷原理框圖 共四十六頁 3超聲波探傷(tn shng)設備 超聲波探傷設備主要由超聲波探傷儀、探頭(tn tu)和試塊是組成。 （1）探頭：探頭又稱壓電超聲換能器，是實現(xiàn)電-聲能量相互轉(zhuǎn)換的能量轉(zhuǎn)換器件。可分為直探頭、斜探頭、水浸焦距探頭和雙晶探頭。焊縫質(zhì)量檢驗通常采用斜探頭 （2）超聲波探傷儀 超聲波探傷儀是探傷設備的主體

15、，主要功能是產(chǎn)生超聲波頻率電振蕩，并以此來激勵探頭反射超聲波。同時，它又將探頭送回的電信號予以放大、處理，并通過一定方式顯示出來。 （3）試塊 按一定用途設計制作的具有簡單形狀人工反射體的試件，稱試塊。它是探傷標準的一個組成部分，是判定探傷對象質(zhì)量的重要尺度。分標準試塊和對比試塊。共四十六頁共四十六頁共四十六頁 超聲波探傷又稱超聲波檢驗。它的優(yōu)點是：靈敏度高、設備輕巧、使用靈活方便、探測速度快、效率高、成本低、對人體無害(w hi)，所以它的應用比X射線探傷還要廣泛。100%全管體及焊縫(hn fn)超聲波復檢 共四十六頁 （二）射線(shxin)探傷 射線探傷又稱射線檢驗：是利用射線可穿透物

16、質(zhì)和在物質(zhì)中有衰減的特性(txng)來發(fā)現(xiàn)缺陷的一種探傷方法。它可以檢查金屬和非金屬及其制品的內(nèi)部缺陷。如焊縫中的的氣孔、夾渣、未焊透等體積性缺陷。 按使用的射線源種類不同，可分為X射線探傷、射線探傷和高能射線探傷等；按其顯示缺陷的方法不同，又可分為射線電離法探傷、射線熒光屏觀察法探傷、射線照相法探傷、射線實時圖象法探傷和計算機斷層掃描技術(shù)等。 人們利用射線的這些性質(zhì)，研究成多種射線檢驗方法，如電離法、熒光屏觀察法、照相法和工業(yè)電視法。目前造船工業(yè)中廣泛使用的是X射線照相法探傷。共四十六頁 1射線(shxin)的性質(zhì) X射線是由高速行進的電子在真空中撞擊金屬(jnsh)靶產(chǎn)生，該射線源目前主要

17、是X射線機和加速器，其射線能量與強度均可調(diào)。 射線則由放射性物質(zhì)（60Co。192Ir等）內(nèi)部原子核的衰變而來，其能量不能改變，衰減幾率也不能控制。 X射線和射線均具有以下主要性質(zhì)：（1）不可見，以光速直線傳播； （2）不帶電，不受電場和磁場的影響； （3）具有可穿透物質(zhì)和在物質(zhì)中有衰減的特性； （4）可使物質(zhì)電離，能使膠片感光，亦能使某些物質(zhì)產(chǎn)生熒光； （5）能對生物細胞起作用（生物效應）。共四十六頁 2射線(shxin)探傷的基本原理 射線探傷的實質(zhì)是根據(jù)被檢工件與其內(nèi)部缺陷介質(zhì)對射線能量衰減程度(chngd)不同，而引起射線透過工件后的強度差異，使缺陷能在射線底片或X光電視機屏幕上顯示出

18、來 ，如圖83所示。射線在工件及缺陷中的線衰減系數(shù)分別為和，。根據(jù)衰減定律，透過完好部位X厚的射線強度： IX=I0 e-X 透過缺陷部位的射線強度為： I=I0 e-x-（，-）X 若工件中存在缺陷，則射線在透過完好部位X厚的射線強度IX與透過缺陷部位（ X X ）的射線強度I不相同；若在工件下面放置照相軟片，射線強的部分對軟片的感光量大，經(jīng)暗室處理后底片較黑，射線弱的部分底片較亮，便在底片上看到缺陷的黑色影跡。這就是射線照相法的探傷原理。共四十六頁 3X射線(shxin)機的分類和用途 X射線機即X射線探傷機，按結(jié)構(gòu)(jigu)分為攜帶式、移動式和固定式三種。攜帶式X射線機多采用組合式X發(fā)

19、生器，因其體積小、重量輕，而適用于施工現(xiàn)場和野外作業(yè)的探傷工作；移動式X射線機能在車間或?qū)嶒炇覂?nèi)移動，實用于中、厚板焊件的探傷；固定式X射線機則固定在確定的工作環(huán)境中，靠移動焊件來完成探傷工作。 X射線機亦可按射線束的輻射方向分為定向輻射和周向輻射二種。其中周向X射線機特別適用于管道、鍋爐和壓力容器的環(huán)形焊縫探傷，由于一次暴光可以檢查整個焊縫，顯著提高了工作效率。共四十六頁攜帶式移動式固定式 造船廠用的X射線探傷設備是攜帶式的， 射線是用放射性同位素Co60（鈷60）作為放射源。 由于射線對人體有害，因此應注意(zh y)防護問題。共四十六頁 4射線探傷(tn shng)設備 1射線源 2鉛光

20、闌 3、7濾板 4象質(zhì)計、標記帶 5鉛遮板 6工件(gngjin) 8底部鉛板 9暗盒、膠片、增感屏 10鉛罩圖84 探傷系統(tǒng)基本組成示意圖共四十六頁 5射線(shxin)照相法探傷 射線照相法探傷實質(zhì)，是根據(jù)被檢工件與內(nèi)部缺陷介質(zhì)對射線能量(nngling)衰減程度的不同，而引起透過后射線強度分布差異（射線強度分布差異形成射線圖象，又稱輻射圖象。）在感光材料（膠片）上獲得缺陷投影所產(chǎn)生的潛影，經(jīng)過暗室處理后獲得缺陷影象。 共四十六頁（a）未焊透（b）裂紋(li wn)（C）氣孔(qkng)或夾渣 射線探傷的特點：檢驗缺陷直觀、準確和可靠，而且得到的射線底片可用于缺陷的分析和作為質(zhì)量憑證存檔。

21、但此法也存在著設備較復雜、成本較高的缺點，并需要對射線進行防護。共四十六頁錯口或未對正（一邊(ybin)高一邊(ybin)低） 外部(wib)咬邊 內(nèi)部咬邊 下圖為某鋼板對接焊縫，V型坡口，焊接方式：手工電弧焊，判斷影像中缺陷的性質(zhì)。 共四十六頁橫裂紋(li wn) 夾鎢 下圖為某合金鋼板對接焊縫，V型坡口，焊接方式：氣體保護焊-鎢極氬弧焊，判斷影像(yn xin)中缺陷的性質(zhì)。 下圖為某鋼板對接焊縫，V型坡口，焊接方式：鎢極氬弧焊打底+手工電弧焊，判斷影像中缺陷的性質(zhì)。 共四十六頁密集(mj)氣孔 下圖為某鋼板對接焊縫，V型坡口，焊接(hnji)方式：手工電弧焊，判斷影像中缺陷的性質(zhì)。 局部

22、夾渣 共四十六頁未焊透（熔入不足(bz)） 下圖為某鋼板對接焊縫，V型坡口，焊接方式：手工電弧焊，判斷影像中缺陷(quxin)的性質(zhì)。 線狀夾渣 共四十六頁下圖為某鋼板對接焊縫，V型坡口，焊接方式(fngsh)：手工電弧焊，判斷影像中缺陷的性質(zhì)。 樹枝狀偽缺陷(quxin) 下圖為某厚度14mm低合金鋼板對接焊縫，X型坡口，焊接方式：自動焊，判斷影像中缺陷的性質(zhì)。 縱向裂縫 共四十六頁 四、船舶(chunb)密性實驗 檢查船體(chun t)外板及有密性要求的艙室的焊縫是否存在泄漏、滲漏情況的實驗稱為船體密性實驗。 根據(jù)船體結(jié)構(gòu)不同的被試部分，分別采用灌水、充氣、沖水或煤油試驗等方法。 灌水試驗可以用充氣試驗代替，沖水試驗可以用涂煤油試驗代替共四十六頁序號實驗項目實驗方法適用范圍1氣密性實驗將焊接容器密封，按圖樣規(guī)定的壓力通入壓縮空氣，在焊縫外面涂以肥皂水并進行檢驗，不產(chǎn)生肥皂泡為合格。密封容器。2吹氣