焊缝的宏观和微观金相检验方法
焊缝的外观质量检验
热 裂 纹
液化 裂纹
高温 失 塑裂 纹
——
类别 名称
材料因素
进行计算，或保证两母材之间焊缝呈圆滑过渡。
2、角焊缝尺寸的检测
角焊缝尺寸，包括焊缝的计算厚度、焊角尺寸、凸度
和凹度等。测量角焊缝的尺寸，主要是测量焊角的尺寸 K1
、K2和角焊缝厚度。然后通过测量结果计算焊缝的凸度和 凹度，如图所示。 一般对于角焊缝检测，首先要对最小尺寸部位进行测 量，同时对其他部位进行外观检查，如焊缝破口应填满金
二、常用结构件类型及焊缝质量等级（见下表4）
焊接结 构件 类型 焊缝 质量 等级
名称
接头形式
检验方法
一般不 太重要 的结构
钢制门、窗
对接 角接 搭接
外观检查
Ⅳ级
三、焊接检测方法的分类及应用
焊接检测方法很多，一般可按下述方法分类：
（一）按焊接检测数量分为
1、抽检
在焊接质量比较稳定的情况下，例如自动焊、摩擦
间，未能完全熔化结合的部位。易造成应力集中。
3）气孔
焊缝金属在高温时，吸收了过多的气体（如H2
）或由于溶池内部冶金反应产生的气体（如CO），在溶池 冷却凝固时来不及排出，在焊缝内部或表面形成孔穴，即
为气孔。它减少了焊缝有效工作截面，降低接头强度。若
有穿透性或连续性气孔存在，会严重影响焊件密封性。
4）裂纹
4、订货合同
用户对焊接质量的要求在合同中应明确指出， 可作为图样和技术文件的补充规定。 5、焊接施工图样 图样是最为简便的检测文件，尤是工序检测。 6、焊接质量管理制度 企业的管理制度包含质量的检测，可以直接或 者间接作为焊接检测的依据。
宏观金相检测标准
宏观金相检测标准一、取样部位1. 从出厂检验合格的产品中切取至少三块代表性试样，在制样前可采用机械切割方法取下表面磨削面，并用磨光机打磨光亮。
2. 对于不能在成品上进行取样的焊缝和热影响区，则需在工厂或现场用切割、钻孔方法取得试样。
二、磨制方向1. 抛光面应向着观察面。
如果存在方向性，应将热影响区和焊缝中可能产生方向性缺陷的方向确定为观察面的相反方向。
2. 对于低合金高强度结构钢和特殊的耐磨钢，必要时抛光表面也可作为检验方向。
此时要求将金相试样打磨成轴对称试样。
三、研磨与抛光对于常规试样（抛光表面和反光表面）可采用平磨机或盘式研磨机研磨。
首先粗磨除去表面的凸凹不平，然后精磨达到镜面。
金相抛光后的抛光面应用金刚砂（氧化铝砂）轻轻研磨并抛光，然后用去离子水清洗，用滤纸吸干或吸水纸吸干试样表面，并观察表面质量。
如果发现有表面划痕、蚀斑、变色等缺陷，则不能作为合格品的判定依据。
四、观察观察的内容主要包括金属的显微组织、缺陷及其分布情况等。
对缺陷的观察应采用低倍放大镜（工作距离约30～40mm）观察，并注意缺陷的形状、大小、数量、分布情况以及与金相组织的相互关系等。
必要时可采用高倍放大镜甚至电子显微镜进行更详细的分析。
五、评级缺陷的评级应在金相显微镜下进行，评级方法应符合国家标准或行业标准的要求。
对于宏观裂纹、气孔、夹杂物等缺陷的评级，应采用目视法；对于显微疏松的评级，可采用定量法；对于晶界腐蚀的评级，可采用分级法。
评级时应注意缺陷的形状、大小、数量、分布情况以及与金相组织的相互关系等。
六、记录与分析记录的内容包括取样部位、试样的加工过程、观察到的缺陷及其分布情况等。
分析时应注意缺陷产生的原因、影响因素等，并针对具体情况提出改进措施。
七、报告报告应包括以下内容：检测项目、检测结果、分析结论等。
报告应简明扼要，数据准确可靠。
以上是宏观金相检测的基本标准，实际操作中还需要根据具体的材料、产品和使用环境等因素进行调整和优化。
焊缝的检测方法
焊接接头金相试验的方法及内容焊接接头的金相试验包括宏观金相试验和微观金相试验两部分。
一、宏观金相试验直接用肉眼或低倍放大镜进行检查。
1、宏观（粗晶）分析试验时在试件上截取横断面，然后经过打磨、腐蚀再进行观察。
宏观（粗晶）分析焊缝一次结晶组织的粗细程度和方向性；熔池形状、尺寸；焊缝接头各区域的界限和尺寸；各种焊接缺陷的存在2、断口检查在焊缝表面沿焊波方向车一条沟槽，槽深约为焊缝厚度的1/3，用拉力机将试样拉断，用肉眼倍放大镜观察断口处可能存在的缺陷种类和大小。
断口检查对“未熔合”或“熔合不良”这种缺陷十分敏感，常对接接头中。
3、钻孔检验用磨成90°角、直径较焊缝宽度大2～3mm的钻头在焊缝上钻孔、钻孔深度为焊件厚度的2/3 10％硝酸水溶液浸蚀孔壁，可检查焊缝内部的气孔、裂纹、夹渣等缺陷，检查完毕钻孔处应予以补焊。
钻孔检验较少。
二、微观金相试验用1000～1500倍金相显微镜观察焊缝金属的显微组织和显微缺陷（如微裂纹），可作为质量分析及试验研究焊接接头的力学性能试验内容1、焊接接头的拉伸试验（包括全焊缝拉伸试验）试验的目的是测定焊接接头（焊缝）的强度（抗拉强度σ点σs）和塑性（伸长度δ，断面收缩率φ），并且可以发现断口上的某些缺陷（如白点）。
试验可按GB2651-89《焊接接头拉伸试验方法》进行。
2、焊接接头的弯曲试验试验的目的是检验焊接接头的塑性，并同时可反映出各区域的塑性差别、暴露焊接核熔合线的质量。
弯曲试验分面弯、背弯和侧弯三种，试验可按GB2653-89《焊接接头弯曲及压扁试验方法》进行。
3、焊接接头的冲击试验试验的目的是测定焊接接头的冲击韧度和缺口敏感性，作为评定材料断裂韧性和冷感性的一个指标。
试验可按GB2650-89《焊接接头冲击试验方法》进行。
4、焊接接头的硬度试验试验的目的是测量焊缝热影响区金属材料的硬度，并可间接判断材料的焊接性。
试验可按GB2654-89《焊接接头及堆焊金属硬度试验方法》进行。
焊接接头金相分析实验指导书
实验指导书《材料连接原理》实验一焊接接头金相分析一、实验目的：1、观察硝酸银的枝晶形态；2、观察焊接接头的宏观组织及焊接缺陷；3、观察典型焊接接头的纤维组织的分布及其特征，了解焊接接头的焊缝区、熔合线、热影响区及母材等各种典型结晶形态；二、实验概述：手工电弧焊的焊接过程如图2-1所示。
当电弧在焊条与焊件之间引燃后，电弧热使焊件（与电弧接触部分）及焊条末端融化，熔化的焊件和焊条（以熔滴形式下落）形成共同的金属熔池。
焊条外面的药皮受热熔化并发生分解反应，产生液态熔渣和大量气体。
液态熔渣包围着熔滴，当其进入金属熔池后，因其比重小而浮在熔池表面。
所产生的气体则包围在电弧和熔池周围。
图2-1手工电弧焊过程示意图1、焊条芯2、焊条药皮3、液态熔渣4、固态渣壳5、气体6、金属熔滴7、熔池8、焊缝9、工件焊条因不断熔化下滴而应连续向下送进，以保持一定的电弧长度。
同时，焊条还应沿焊接方向前进。
当电弧离开熔池后，被熔渣覆盖的熔化金属就缓慢冷却凝固成焊缝金属，液态熔渣也凝固成固态熔壳。
在电弧移达的下方，又形成新的熔池及其上的液态熔渣，以后又凝固成新的焊缝金属和渣壳。
上述过程继续进行下去，只至整个焊缝被焊完为止。
从而形成一条连续的焊缝金属。
在焊接过程中，由于焊接接头各部分经受了不同的热循环，因而所得组织各异。
组织的不同，导致机械性能的变化。
对焊接接头进行金相组织分析，是对接头机械性能鉴定的不可缺少的环节。
焊接接头的金相分析包括宏观和显微分析两个方面。
宏观分析的主要内容为：观察与分析焊缝成型、焊缝金属结晶方向和宏观缺陷等。
显微分析的主要内容为：借助于放大100倍以上的光学金相显微镜或电子显微镜进行观察，分析焊缝的结晶形态，焊接热影响区金属的组织变化，焊接接头的微观缺陷等。
焊接接头由焊缝金属和焊接热影响区金属组成。
焊缝金属的结晶形态与焊接热影响区的组织变化不仅与焊接热循环有关，而且与所用的焊接材料和被焊材料有密切关系。
（一）焊缝凝固时的结晶形态熔化焊是通过加热使被焊金属的联接处达到熔化状态，焊缝金属凝固后实现金属的焊接。
ISO17639：2003_金属材料焊缝的破坏性试验-焊缝宏观和微观检验
附录 A （资料性附录）
试验报告实例
根据 ISO17639（1）试（WPAR）：No.（d）：
生产厂：
检验目的：
试件：
试样：
母材：
焊接材料：
焊厚热处理或时效处理：
说明（ｂ）
宏观检验（ｅ）
微观检验（ｅ）
（ｇ）和（ｆ）
（ｇ）和（ｆ）
图：No
图：No
位置（ｃ）
位置（ｃ）
放大倍数（ｇ）
7 试样的截取
试样的截取方向一般垂直于焊缝轴线（横截面），试样包括焊缝熔敷金属和
焊缝两侧的热影响区。然而，也可以从其它方向截取试样。
在试验前应确定试件的位置、方向和数量，例如参照应用标准。
表 1 宏观和微观检验评定特性指南
特征
根据 ISO6521-1 不腐蚀宏 腐蚀宏观 不腐蚀微
缺欠
观检验
检验
观检验
-
-
×
-
15 纤维组织（晶粒）方向
-
-
×
-
16 偏析
-
-
×
-
17 沉淀
-
-
-
-
18 使用情况和不均匀性
-
（×）
×
（×）
19 力/热影响
-
-
×
-
×表示显示的特征；（×）表示显示或不显示的特征
注：表中列的特征数可能超出光学显微镜的分辨率，例如沉淀和夹渣。
腐蚀微 观检验
× × × × × × × （×） × × × × × × ×
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—腐蚀剂：xy。
43 92
54
例 1 a）试验对象：仅焊缝金属 检验—ISO17639—I—E—43—5.4/9.2/43/xy 式中 ISO17639=参照的国际标准； I=微观检验； E=经腐蚀； 43=试验对象； 5.4=钢，Cr 含量≤9%，Mo 含量≤40%； 9.2=奥氏体不锈钢 43=焊缝金属：Ni/Fe/Cr/Mo，Ni 含量≤1.2%； xy=腐蚀剂。 注：xy 代表 ISO/TR16060 相关附录中表数字代号。
焊接检验概述
焊接检验概述焊接检验是对焊接工艺的验证过程，贯穿于整个焊接生产过程中。
在不同阶段，焊接检验的目的也各不相同。
焊前检验主要是检查技术文件是否完整齐全，原材料的质量是否可靠，焊接设备和焊工的资格是否符合要求，对预防焊接缺陷的产生具有重要意义。
焊接过程中的焊接检验，主要是对焊接工艺的执行进行检查，可以防止焊接缺陷的产生，若出现焊接缺陷，也可以及时分析缺陷产生的原因，采取一定的纠错方案，保证工件在制造过程中的质量。
焊后检验是为了保证所焊接的焊缝各项性能指标完全满足工件的设计要求。
因此焊接检验是保证焊接结构获得可靠的质量的重要手段之一。
一、焊接检验的分类在特种设备制造过程中，焊接检验应根据焊接生产的特点，严格按照相关的法律、法规、设计图样、技术标准和检验文件规定的要求进行检验。
图样规定了材料、焊缝位置、坡口形状和尺寸及焊缝的检验要求。
而技术标准规定了焊缝的质量评定方法和要求。
工艺规程、质量检验计划具体规定了检验方法和检验程序，还包括检查工程中的检验记录、不良品处理单、更改通知单，如图样更改、工艺更改、材料代用、追加或改变检验要求等所使用的书面通知。
订货合同包括了用户对产品焊接质量的要求，也应作为图样和技术文件的补充规定。
常用的焊接检验方法分非破坏性检验和破坏性检验两大类。
破坏性检验包括力学性能、化学分析、金相和焊接性试验;非破坏性检验包括外观检验、无损检验、耐压试验和泄漏试验等项目，其详细分类见表6~1 o二、焊接接头的破坏性检验(一)焊接接头力学性能试验1.焊接接头拉伸试验焊接接头的拉伸试验一般都采用横向试样。
当焊缝金属的强度超过母材金属，缩颈和破坏会发生在母材金属区。
若焊缝金属强度远低于母材，塑性应变集中在焊缝内发生，在这种情况下，局部应变测得的断后伸长率将比正常标距低。
所以横向焊接接头拉伸试验只可以评定接头的抗拉强度Rm (MPa),不能评定接头的屈服强度和断后伸长率。
焊接接头的拉伸试验还可发现断口处有无气孔、裂纹、夹渣或其他焊接缺陷。
管板焊接宏观金相检验的操作介绍
管板焊接宏观金相检验的操作介绍lylsg555主题词：管板、试件加工、宏观检验。
1.概述：管板焊主要应用在换热器设备制造中的焊接，它是将换热管的端部与管板焊在一起来进行固定。
换热器设备在施焊前，都要做焊接工艺评定试件来对其焊接条件、工艺、焊后焊缝质量进行评定，焊缝的宏观金相检验也作为其中的一个标准项目来进行焊接质量的验收。
（换热器设备）（换热管的端部与管板焊接示意图）（管板焊接试板【部分】）2.宏观金相检验：2.1.1 试件的加工由于换热管的尺寸为Φ19×2、Φ25×2.5、Φ38×3等，一般禁止采用热切割加工，应采用锯床，铣床等来进行切割，切割速度不宜过快，尤其对不锈钢管板试件应更为小心，防止“打刀”现象。
如果有条件能采用线割的，效果更佳。
（锯床切割试件）（锯床切下来的试件）管板试件应按照检验的标准进行切割分块其中切割2个不相邻的2个管子，留4块，分别检验8个焊接观察面。
图中的标号就是所需检验的观察面。
（试件分布图）（切割好的试件【部分】）2.1.2 试件的磨制和抛光试件经过粗加工后，要对焊接检验的观察面进行磨制和抛光，首先用180#金相水砂纸进行磨光，要求观察面的粗磨痕必须磨掉。
（180#水砂纸磨制）接下来可以分别用280#和400#金相砂纸进行细磨，磨面仍要求出去上道磨制的磨痕。
（280#磨制）（400#磨制）磨制好后，用水进行清洗，此时基本上可以进行宏观检验了，但为了保证最佳的观察效果，还可以稍微地下抛光，抛光材料可以用水，三氧化二铬或金刚石研磨膏进行抛光。
（加水抛光）（加三氧化二铬抛光）（加金刚石研磨膏抛光）（抛光过程）由于试件主要是宏观检验，所以抛光时间不用很长，一般看见检验面光亮即可，然后用流水清洗干净，也可以用点脱脂棉进行擦洗。
（抛光好的试件【部分】）2.1.3 腐蚀抛光好的试件清洗干净后，要进行腐蚀，腐蚀主要是将焊缝部分显露出来，以此来观察焊缝中的缺陷。
金相检验(中高级国际质检人员)
机械工业哈尔滨焊接技术培训中心
Harbin Welding Training Institute
c)夹具与镶嵌料在侵蚀时最好不参与化学 反应，以免生成过多的腐蚀产物，污染 试样。 粗磨可以由手工或机器操作。较软材料 的试样可先用锉刀修平；较硬材料的试 样可用砂轮机来平整。磨制时，压力不 宜过大，以免产生范性变形。必要时可 用水来冷却，以保证试样不受热的影响 。不做表面层金相检验的试样，磨面四 周应倒成圆角，以免在细磨、抛光过程 中，将砂纸或抛光布撕坏。
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ISO17639/EN1321-I-E-43-5.4/9.2/43/xy
国际焊接学会授权的培训机构 IIW Authorised Training Body
机械工业哈尔滨焊接技术培训中心
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铁素体 铁素体是碳溶于α-Fe中的间隙固溶 铁素体是碳溶于 中的间隙固溶 体，属体心立方晶格，常用F或α表示。 属体心立方晶格，常用 或 表示。 表示 用4%的硝酸酒精溶液侵蚀能清晰的显示 的硝酸酒精溶液侵蚀能清晰的显示 铁素体组织。 铁素体组织。铁素体的光学金相组织特 征呈白亮色，边界呈多边形， 征呈白亮色，边界呈多边形，它可以呈 月牙状， 月牙状，也可能呈网络状等形态
国际焊接学会授权的培训机构 IIW Authorised Training Body
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焊缝的宏观和微观金相检验方法
附件A焊缝的宏观和微观金相检验方法A1范围本附件是为宏观和微观检测的试样制备、试验程序及其目的，规定的推荐方法。
A2 术语和定义A2.1 宏观检验用肉眼或低倍放大镜(放大倍数一般小于50)检查试样，试样表面可处理或不处理。
A2.2 微观检验用显微镜检查试样，一般放大倍数为50～500，试样表面可处理或不处理。
A2.3检验操作人员进行宏观、微观检验的操作人员。
A3 缩略语本方法采用的缩略语如下：(1)A，宏观检验；(2)I，微观检验；(3)E，腐蚀处理；(4)U，不腐蚀处理。
A4 原理宏观和微观检验用来显示焊缝的宏观和微观特性，通常检验焊缝的横截面。
A5 试验目的宏观和微观检验目的是单纯地评定组织(包括晶粒组织、形态和取向，沉淀和夹渣)、与各种裂纹和空穴关系。
检测截面还要能记录截面平面的取样形状。
A6 试样的截取试样的截取方向一般垂直于焊缝轴线(横截面)，试样包括焊缝熔敷金属和焊缝两侧的热影响区。
但也可以从其它方向截取试样。
在试验前应确定时间的位置、方向和数量，以及参照应用标准。
A7 试验程序A7.1一般原则应给出下列信息：(1)母材和焊接材料；(2)试验对象；(3)腐蚀剂的组成/名称；(4)表面抛光(见A7.2.1)；(5)腐蚀方法(见A7.2.2)；(6)腐蚀时间；(7)安全措施(见A7.3)；(8)其他附加要求。
A7.2试样制备用于检验试样的制备包括通过切割、镶嵌、研磨、抛光、适当腐蚀。
这些加工过程不应对检验表面产生有害的影响。
A7.2.1 表面抛光表面抛光的要求取决于下述因素：(1)检验类型；(2)材料种类；(3)记录(例如照片)。
A7.2.2 腐蚀A7.2.2.1 腐蚀方法在腐蚀前，先确定腐蚀方法。
在常用的方法有以下几种：(1)把试样侵入腐蚀剂中腐蚀；(2)擦拭试样表面腐蚀；(3)电解腐蚀。
可以使用其他方法，但应符合规定，例如参照应用标准。
当腐蚀完成时，试样应清洗和干燥。
A7.2.2.2 腐蚀剂根据要求的信息，腐蚀剂的种类和浓度以及腐蚀温度和时间取决于检验材料和类型。
低碳钢 焊缝热影响区
目的：观察焊缝宏观组织，观察焊缝，热影响区及母材金属的显微组织；了解焊缝金相检验方法。
一般把焊缝组织划分宏观组织和微观组织，因此焊缝接头的金相检验一般也分为宏观分析和显微分析两种。
焊接接头的宏观组织可分为三个部分：（1）中心焊缝区；（2）靠近焊缝的热影响区（3）母材金属。
（一）焊缝区的重复显微组织在显微镜下观察，焊缝凝固后的组织主要特征之一是形成柱状晶。
其生长有明显的方向性，与散热最快的方向一致，即垂直于熔合线向焊缝中心发展。
对于常用的焊接结构钢（低碳钢）从液态向固态的一次结晶形成柱状晶奥氏体，然后进一步冷至室温还要经历二次结晶过程，呈柱状晶的奥氏体在冷却过程中分解为铁素体和珠光体。
由于含碳较低，由先共析体素体沿奥氏体晶界析出，把原奥氏体的柱状晶轮廓勾画出来，也称为柱状铁素体。
柱状铁素体十分粗大，其间隙中为少量珠光体，往往成魏氏组织形态。
若为多层焊接，焊缝二次结晶组织变为细小铁素体加少量珠光体。
这是由于后一层焊缝相对前一层焊缝进行加热，使其发生相变再结晶，从而柱状晶消失，形成细小的等轴晶。
合金钢二次结晶的组织，则受到合金元素和焊接条件的影响而会出现不同的组织一般焊缝中合金元素较多，淬透性较好或冷却速度加快时出现贝氏体-马氏体组织。
焊接接头的显微组织（二）热影响区的显微组织受焊接过程热循环（加热和冷却）的作用焊缝附近的热影响区相当于经历了“特殊的热处理”过程一样。
焊缝及热影响区各部分由于离焊池距离不同而被加热到不同的温度，焊后冷却时又以不同的冷速冷却下来,因此使该区的组织变得复杂。
由于焊缝周围的金属导热作用，焊缝和热影响的冷却速度很快，有时可达淬火的程度。
冷却速度受材料的导热性、板厚和接头形状及钢板在焊前初始温度（包括环境温度或预热温度）等因素的影响。
钢板尺寸越大，冷却越快，钢板初始温度越高（预热），冷速越慢。
用于焊接的结构钢可分为两类：一类是低碳钢和普通低合金钢如20钢、A3钢16Mn 15MnTi 等，另一类是中碳钢和调质合金钢等。
焊缝的外观质量检验
（1） 直接目视检测 也称为近距离目视检测，这种检 测用于眼睛能充分接近被检物体，直接观察和分辨缺陷 形态的场合。
（2）远距离目视检测 用于眼睛不能接近被检物体， 必须借助望远镜、内孔管道镜等进行观察的场合。
2、目视检测的项目 （1）焊后清理质量 所有焊缝及其边缘，应无焊渣、 飞溅及阻碍外观检查附着物。
四、焊缝检测中常见焊接缺陷 （一）焊接缺陷及其分类
在焊接接头上产生的金属不连续、组织不致密或连接 不良的现象，统称为焊接缺陷。
一般来说，焊接接头的质量取决于焊接缺陷的性质、 大小、数量和危害程度。
焊接缺陷一般可分为以下三类： 1、尺寸上的缺陷 包括焊缝尺寸不符合要求及焊缝形状不佳。 2、结构上的缺陷 包括气孔、夹渣、未熔合、未焊透、咬边、裂纹等。
1、质量保证职能
万吨远洋轮
电气
质量保证的职能通过对焊接原材料、工序、半成品和 成品的检测，做到不合格原材料不投入生产，不合格半 成品不留转到下一道工序，不合格的成品不出厂。
2、 缺陷防御的职能 检测获得的信息和数据是质量控制的依据，通过检测 能及早发现质量问题，并找出原因并及时纠正、预防或 减少不合格焊缝的生产。
含氢量较高
、拘束度高）
及工件表面有水分、油污及
2、焊缝布置在应力集 铁锈
冷
中区
4、焊后未进行保温处理
裂 淬火 1、钢中的C或合 3、坡口形式不合适（ 1、对冷却裂倾向较大的材
纹 裂纹 金元素含量增高， 如V形坡口的拘束应力 料，其预热温度未作相应的
使淬硬倾向增大 较大）
提高
2、对于多组元合
2、焊后未立即进行高温回
3）焊缝咬边 在工件上沿焊缝边缘所形成的凹陷 叫咬边，如图下所示。它不仅减少了接头工 作截面，而且在咬边处造成严重的应力集中。
焊接件的金相检验
3
焊接件的金相检验—宏观检验
二、宏观检验
5
焊接件的金相检验—焊接区显微组织特征
三、焊接区显微组织特征 焊接区有焊缝、热影响区（包括熔合区）和母材三部分组成。 1.焊缝组织 焊缝从加热熔化后由高温冷到室温，中间经过两次组织转变： 第一次从液体转变为固体时的结晶过程，称为一次结晶； 第二次是当焊缝金属温度降低至相变时所发生的组织转变，称二次结晶。 焊缝的组织和性能除与化学成分有关外，还取决于这两次结晶情况。 1）焊缝一次结晶组织 （1）一次结晶的特点： ①一般焊接溶池较小，又被周围冷金属和环境介质所包围，所以溶池冷速快
焊接件的金相检验
丁惠麟
1
焊接件的金相检验—概述
一、概述
焊接过程是在高温热源的作用下，基体金属发生局部熔化，并与熔融的填充金 属混合而形成熔池。当热源离开后焊接熔池温度迅速下降，并凝固结晶形成焊缝。 焊接一般经历以下几个过程：
加热—熔化—冶金反应—结晶—固态相变—形成接头 焊接热过程贯穿焊接的始终，它是影响焊接质量的主要因素之一。焊接应力、 应变以及冶金、结晶、相变都与之相关。 在化学冶金过程中，熔化金属、熔渣、气相之间将发生一系列的冶金反应，如 金属氧化、还原、脱P、S、焊缝金属与氢作用等等，都会直接影响焊缝金属的成分、 组织和性能。 焊接时金属结晶和相变是在快速连续冷却条件下进行的，可能产生偏析、夹杂、 气孔、裂纹、淬硬和脆化等缺陷。所以，这一过程也是影响焊接质量的重要环节。 焊缝两侧的基体金属也受到焊接热的作用，受热后温升不同，发生组织变化也 不同，也将不同程度地影响其性能。 归纳起来，焊接过程的特点如下： 1.加热温度高 熔池液态金属温度可达1770～1870℃，比炼钢温度不高，焊缝 区的熔合线附近都在1350℃以上。 2.加热速度快 熔化→凝固及热影响区相变仅几秒至几分钟。 3.高温停留时间短。 4.局部加热、温差大 造成组织转变的差异和组织的不均匀。
焊缝理化检验
焊缝理化检验焊缝理化检验是对焊接工艺和焊缝质量进行评价和检测的重要手段，旨在保证焊接结构的安全可靠性。
本文将从焊缝理化检验的目的、方法和常见的检验项目等方面进行介绍。
一、焊缝理化检验的目的焊缝理化检验的主要目的是评估焊接接头的质量，确定焊接工艺的可靠性，并检测焊接接头的强度、硬度、脆性、耐蚀性等性能指标，从而判断焊接接头是否符合设计要求。
通过焊缝理化检验，可以提供参考依据，指导焊接工艺的调整和改进，确保焊接结构的安全使用。
焊缝理化检验主要包括宏观检验、显微组织检验、化学成分分析和力学性能测试等方法。
1.宏观检验：通过目测或放大镜观察焊缝表面形态、焊缝几何形状、气孔、裂纹等缺陷情况，判断焊缝的质量。
2.显微组织检验：通过金相显微镜观察焊缝的组织结构，如晶粒大小、晶界清晰度、相组成等，评估焊缝的晶格结构和组织性能。
3.化学成分分析：通过光谱仪或化学分析仪器等对焊缝材料的化学成分进行分析，确定焊缝的合金元素含量是否符合要求。
4.力学性能测试：通过拉伸试验、冲击试验、硬度测试等手段，对焊接接头进行力学性能测试，评估焊接接头的强度、塑性和韧性等性能。
三、焊缝理化检验的常见项目焊缝理化检验的常见项目包括焊缝形态、气孔和夹渣、裂纹、显微组织、化学成分和力学性能等。
1.焊缝形态：检验焊缝的外观形态，如焊缝几何形状、焊缝宽度、焊缝高度等，判断焊缝的质量和规格是否符合要求。
2.气孔和夹渣：检验焊缝中是否存在气孔、夹渣等缺陷，这些缺陷会降低焊接接头的强度和密封性能。
3.裂纹：检验焊缝中是否存在裂纹，裂纹的存在会导致焊接接头的脆性增加，影响其使用寿命和安全性。
4.显微组织：观察焊缝的晶粒大小、晶界清晰度、相组成等显微结构特征，评估焊缝的组织性能和冷却速度。
5.化学成分：通过化学分析仪器等对焊缝材料的化学成分进行检测，确定焊缝的合金元素含量是否符合要求。
6.力学性能：通过拉伸试验、冲击试验、硬度测试等手段，测试焊接接头的强度、塑性和韧性等力学性能指标，判断焊接接头的可靠性。
焊接接头的力学性能试验
钢种
碳素钢、奥氏体钢 单面焊 其他低合金钢、合金钢 碳素钢、奥氏体钢 双面焊 其他低合金钢、合金钢
弯心直径 /mm
支座间距 /mm
5.2a
弯曲角度 α(°)
180 100
3a
5.2a 3a
90 50
复合板或堆焊层
4a
6.2a
180
三、焊接接头的金热影响区的宏观和微观组织观察，分析 焊接接头的组织状态及微小缺陷、夹杂物、氢白点 的数量及分布情况，进而分析焊接接头的性能，为 选择调整焊接或热处理规范提供依据。
四、保证力学性能试验可靠的条件 在进行力学性能试验时，应特别注意以下几个问题： 1)试板和试样的取样部位必须符合规定 2)被检验的实物及委托单上必须有标记 3)必须保证试样加工符合规定的精度和形位公差 4)试验所使用的仪器设备必须状态良好，计量刻度 数据显示准确可靠，误差符合规定
渗透探伤
渗透探伤是在被检焊件上浸涂可以渗透的带有 荧光的或红色的染料，利用渗透剂的渗透作用，显
加工去除
焊态硬度试样 回火态硬度试样 硬 度 焊缝中心线 试 样 试 样 试 样 试 样 试 样 试 样 试 样 硬 度 冲 击 冲 击 冲 击 冲 击 冲 击
舍
弃
加工去除
(二)材料的冲击试验 以测定材料冲击韧度的试验方法称为冲击试验。
1．冲击试验的试样
(1)试样的切取方向
(2)试样的缺口形式
2．焊接接头的冲击试验
三、乳化处理 这一操作步骤是仅对采用后乳化型渗透剂时才必要。 因为渗透剂中大多以不溶于水的有机物作为着色剂的溶剂， 所以无法直接用水进行清洗，如果用水清洗，则必须先作 乳化处理。 时间：2～5min。 其余同渗透。
第二节 渗透探伤操作的基本过程
BS_EN_1321_焊缝宏观金相检验
8
8. 试验程序
8.1. 概述 应提供以下资料： ——母体金属及耗材； ——蚀刻剂的成份； ——表面光洁度（参见 8.3）； ——蚀刻方法（参见 8.4）； ——蚀刻时间； ——额外措施（参见 8.4）； ——任何额外的要求； ——试验目的。 8.2. 试样制备 通过正确切割、安装、打磨和/或抛光和/或蚀刻（参见 CR12361），准备好检验用的试 样。要检验的表面，不应与这些工艺步骤相冲突。 8.3. 表面光洁度 表面光洁度取决于下列诸方面： ——设想的检验类型（宏观或微观）； ——材质类型； ——设定的文件（如图片）。 注：打磨和抛光的细节以及打磨和抛光的方法，在 CR12361 中提供了。 8.4. 蚀刻方法 通常使用以下方法： ——将试样浸没在蚀刻剂中进行蚀刻； ——通过擦洗试样表面，进行蚀刻； ——电子蚀刻。 也可使用签约方之间协定的其他方法。 当蚀刻完成时，试样应洗涤干净，并干燥。 8.5. 蚀刻剂 在 CR12361 中，提供各种母体金属的典型蚀刻剂、焊接沉积物以及检验目的和类型。 根据所要求的资料，蚀刻剂的类型和浓度，以及蚀刻的温度和时间，按照检验的材质 和类型，是不相同的。 对于类似的接头，可使用不同的蚀刻剂。 8.6. 安全措施 应遵守以下安全措施： ——穿戴适合的眼镜或面部保护物； ——用合适的手套或钳子处理蚀刻剂；
范例 1：全名 微观检验具有以下条件： 已做蚀刻处理； 试验对象：43； 母体金属：左：5,4；
右：9,2； 耗量：43； 蚀刻剂：xy。
5.4
43
9.2
范例 1a：试验目标：仅指焊缝金属。 检验 EN1321-I-E-43-5.4/9.2/43/xy； 在此：
EN 1321金属材料焊缝的无损检测焊缝的微观和宏观检测
EN1321欧洲标准（德文版）关键词：焊缝，无损试验，微观检测，宏观检测，焊接缺陷，样件准备，工作方法，符号金属材料焊缝的无损检测焊缝的微观和宏观检测本欧洲标准在1996-09-27由CEN批准。
CEN成员一定要符合CEN/CENELEC内部规则，规定给予本欧洲标准为国家标准，而不能作任何修改。
关于国家标准的最新的著书目录参考可向中央秘书处或任何CEN成员申请获得。
本标准有三个正式版本（英语，德语，法语）。
任何其它语言的翻译版本在由CEN成员负责下翻译成其本国语言并通知中央秘书处后，可与享受与正式版本同样的地位。
CEN成员为比利时，丹麦，德国，芬兰，法国，希腊，爱尔兰，冰岛，意大利，卢森堡，荷兰，挪威，奥地利，葡萄牙，瑞典，瑞士，西班牙和英国的国家标准机构。
目录前言1．使用范围2．标准参考3．定义4．原则5．缩写6．检测目的7．选择样件8．检测方法8.1 概述8.2样件准备8.3表面状况8.4酸洗方法8.5酸洗剂8.6安全措施9．检验10. 符号11. 检验报告附件A（参考）检验报告前言本欧洲标准由CEN、TC121技术委员会制定。
本欧洲标准必须通过出版识别性文本或通过至1997年4月有效的认可保持国家标准的状态。
一些可能与之相对立的标准必须在1997年4月前收回。
根据CEN/CENELEC行业规则，以下国家的国家标准机构须保存本欧洲标准：比利时，丹麦，芬兰，德国，法国，希腊，爱尔兰，冰岛，意大利，卢森堡，荷兰，挪威，奥地利，葡萄牙，瑞典，瑞士，西班牙和英国。
1．使用范围本标准规定了样件准备，检验方法以及宏观和微观检验的检测目的。
2．标准参考本欧洲标准通过在日期或无日期的参考资料包含了其他出版物的规定。
本标准参考在文本的有关的地方被引用。
在有日期的参考文献中，如果有变更或修改，则均属于对本标准的的变更或修改。
对于无日期的参考文献，则以最近的出版为准。
EN288－3金属材料的焊接工艺要求和认可－第3部分：钢材氩弧焊的焊接工艺检验EN288－4金属材料的焊接工艺要求和认可－第4部分：铝材和铝合金的焊接工艺检验EN26520金属熔焊不规则性的分类和说明（ISO6520：1982）CEN CR12187焊接材料分类的原则CEN CR12361金属材料焊缝的无损检验―宏观和微观检测的酸洗。
不锈钢焊缝金相宏观检验
不锈钢焊缝金相宏观检验不锈钢在工业生产中被广泛应用，包括制造家电、化工设备、压力容器等。
焊接是不锈钢加工中常见的工艺之一，而焊缝金相宏观检验对于保证焊接质量和确定不锈钢结构的性能具有重要意义。
不锈钢焊缝金相宏观检验主要是通过对焊缝的金相组织、相容关系、晶粒尺寸、析出物、缺陷等进行观察和分析，以评价焊接质量和确定材料性能。
一般来说，焊缝和热影响区的金相特征与基体金相特征有一定的差异，因此焊缝金相宏观检验主要关注于焊接区域和热影响区的金相变化。
焊缝金相宏观检验的方法包括金相显微镜观察和金相试样制备。
金相显微镜观察通常使用金相显微镜来观察焊缝和热影响区的金相特征，包括晶粒尺寸、相区分布、晶粒形貌、析出物和缺陷等。
金相试样制备是为了在金相显微镜下进行观察和分析，常见的制备方法包括金相切割、研磨、腐蚀和抛光等。
焊缝金相宏观检验的主要目的是评估焊接质量和确定不锈钢结构的性能。
焊接质量的评估主要包括焊道的几何形状、焊接缺陷和热影响区等，而不锈钢结构的性能主要包括金相组织、相容关系和晶粒尺寸等。
通过对焊缝金相宏观检验结果的分析，可以判断焊接质量是否符合标准要求，同时可以预测焊接区域和热影响区的性能表现。
在不锈钢焊缝金相宏观检验中，常见的金相特征包括奥氏体相、铁素体相和渗碳体相等。
奥氏体是不锈钢的主要组织相，具有良好的耐腐蚀性能和强度，而铁素体相是焊缝和热影响区常见的组织相，对焊接质量和性能有一定影响。
渗碳体相是不锈钢焊接过程中的一种相，对焊接质量和性能也有一定影响。
总的来说，不锈钢焊缝金相宏观检验是保证焊接质量和确定材料性能的重要手段。
通过对焊缝金相组织、相容关系、晶粒尺寸、析出物、缺陷等进行观察和分析，可以评估焊接质量是否符合标准要求，同时也可以预测焊接区域和热影响区的性能表现。
这对于保证不锈钢制品的质量和使用性能具有重要意义。
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附件A
焊缝的宏观和微观金相检验方法
A1范围
本附件是为宏观和微观检测的试样制备、试验程序及其目的，规定的推荐方法。
A2 术语和定义
A2.1 宏观检验
用肉眼或低倍放大镜(放大倍数一般小于50)检查试样，试样表面可处理或不处理。
A2.2 微观检验
用显微镜检查试样，一般放大倍数为50～500，试样表面可处理或不处理。
A2.3检验操作人员
进行宏观、微观检验的操作人员。
A3 缩略语
本方法采用的缩略语如下：
(1)A，宏观检验；
(2)I，微观检验；
(3)E，腐蚀处理；
(4)U，不腐蚀处理。
A4 原理
宏观和微观检验用来显示焊缝的宏观和微观特性，通常检验焊缝的横截面。
A5 试验目的
宏观和微观检验目的是单纯地评定组织(包括晶粒组织、形态和取向，沉淀和夹渣)、与各种裂纹和空穴关系。
检测截面还要能记录截面平面的取样形状。
A6 试样的截取
试样的截取方向一般垂直于焊缝轴线(横截面)，试样包括焊缝熔敷金属和焊缝两侧的热影响区。
但也可以从其它方向截取试样。
在试验前应确定时间的位置、方向和数量，以及参照应用标准。
A7 试验程序
A7.1一般原则
应给出下列信息：
(1)母材和焊接材料；
(2)试验对象；
(3)腐蚀剂的组成/名称；
(4)表面抛光(见A7.2.1)；
(5)腐蚀方法(见A7.2.2)；
(6)腐蚀时间；
(7)安全措施(见A7.3)；
(8)其他附加要求。
A7.2试样制备
用于检验试样的制备包括通过切割、镶嵌、研磨、抛光、适当腐蚀。
这些加工过程不应对检验表面产生有害的影响。
A7.2.1 表面抛光
表面抛光的要求取决于下述因素：
(1)检验类型；
(2)材料种类；
(3)记录(例如照片)。
A7.2.2 腐蚀
A7.2.2.1 腐蚀方法
在腐蚀前，先确定腐蚀方法。
在常用的方法有以下几种：
(1)把试样侵入腐蚀剂中腐蚀；
(2)擦拭试样表面腐蚀；
(3)电解腐蚀。
可以使用其他方法，但应符合规定，例如参照应用标准。
当腐蚀完成时，试样应清洗和干燥。
A7.2.2.2 腐蚀剂
根据要求的信息，腐蚀剂的种类和浓度以及腐蚀温度和时间取决于检验材料和类型。
相同的接头可以使用不同的腐蚀剂。
A7.3安全措施
应遵守下列安全措施：
(1)采取合适的保护眼或脸的措施；
(2)使用合适的手套或夹钳处理腐蚀剂；
(3)在排烟柜里或在排烟罩下配腐蚀剂；
(4)总是把酸倒入水中，决不能相反操作；
(5)总是把溶质倒入溶剂中，例如少量(溶质)倒入大量的(溶剂)中。
A8 检验
在腐蚀前、腐蚀后可以根据实际或者相关标准、规程检验制备好的表面。
A9金相或断口检验评判
金相或断口检验中发现的接头内在缺欠则按JB/T4730《承压设备无损检测》中的射线或超探的验收级别评判。
A10 验收要求
验收要求按用户或设计者在产品技术要求所提出的或锅炉专业标准规定的要求进行。
A11 试验报告
试验报告至少应包括下列内容：
(1)参照的方法标准(例如本附件A)；
(2)检验的类型(宏观、微观检验)；
(3)检验对象(母材左侧，母材右侧和焊缝金属)；
(4)焊接工艺认可报告(WPAR)编号，如果不能做到至少应给出使用的母材和焊接材料的焊后热处理、腐蚀；
(5)试样的位置和方向以及检验表面；
(6)试件的腐蚀方法和腐蚀剂的类型；
(7)金相照片、草图、放大倍数（如果要求）。
典型的报告实例见附录A。
附录A
焊缝的宏观和微观金相检验报告
编号：。