焊接质量控制及检验

焊接质量控制及检验
焊材采购
在采购焊材时，要确认所选焊材的型号与规格 符合产品的要求。有时还要根据产品焊接的要求， 对通用标准附加更高的要求。如球罐焊接用的焊条 还要符合2011年7月发布的NB/T47018-2011《承 压设备用用焊接材料订货技术条件》。
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焊材验收与复验
质量证明 书检查
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焊接接头形式与焊缝形式
• 焊接接头形式分为：对接接头， T形接头，十字接头，搭接接头 ，塞焊接头槽焊接头，角接接头 ，端接接头，套管接头，斜对接 接头，卷边接头，锁底接头共12 种 • 对接焊缝连接的不一 定都是对接接头；角 焊缝连接的不一定都 是角接头。尽管接头 形式不同，连接它们 的焊缝形式是可以相 同的。
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高温的焊缝金属冷却到室温时，要发生组织的转变，这一过程称 为焊缝金属的二次结晶，也称为固态相变。 奥氏体组织进一步转变为何种组织与焊缝的化学成分、冷却条件 及焊后热处理等因素有关。
以低碳钢为例，焊缝金属的二次结晶组织为铁素体加少量珠光体 。冷却速度越快，珠光体含量越高，铁素体越少，焊缝组织的晶 粒也越细。焊缝的硬度和强度有所提高，而塑性和韧性下降。如 果冷却速度减慢，高温停留时间增长，铁素体可呈粗大的魏氏体 组织。魏氏组织是一种性能较差的过热组织。
前
言
焊接工艺被广泛在用于工程建设中的许多工程结构，在锅炉、压力 容器、压力管道生产中焊接是其中的一个重要环节。焊接对产品的成本 及产品的质量产生了深刻的影响。因此，确保焊接以最为有效的方式实 施并在操作的所有方面做适宜的控制尤为重要。焊接的质量控制是工程 建设质量控制的关键。
焊接质量控制是一项全过程的质量管理活动。它包括：焊前质量控制、 焊接过程质量控制、焊后质量检验三个阶段。
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二0一三年五月
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O 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十
前言 焊接及焊接接头介绍 焊接人员资格及控制 设备及控制 材料及控制
焊接工艺及控制
焊接环境及控制 焊接应力与变形的控制 焊接应力与变形的控制
焊接缺陷
焊接及无损检测质量控制过程中常见问题
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• 焊缝形式分为：对接焊缝，角 焊缝，塞焊缝，槽焊缝和端接 焊缝共五种
焊接质量控制及检验 对接焊缝、角焊缝与焊接接头形式关系示例见下图
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第二部分
焊接人员资格及控制
应建立焊接质量管理体系，对焊接活动进行控制 ，并配备齐全相应的人员：焊接技术人员、焊接质检 员、焊材管理人员、焊工、无损检测人员、热处理人 员等。
a)对接接头
b)搭接接头
1－焊缝金属 2－熔合线 3－热影响区 4－母材
焊接质量控制及检验 焊缝区
是焊件经焊接后形成的结 合部分。通常由熔化的母 材和焊接材料组成，有时 全部由熔化的母材组成。
热影响区
是焊接过程中，母材因受热 的影响（但未熔化）金相组 织和力学性能发生了变化的 区域。它的组织主要取决材 料成分、加热温度和冷却速 度。在焊接热循环的作用下 ，热影响区会发生不同程度 的硬化、脆化、韧化、软化 ，以及耐腐蚀性、抗疲劳性 能的降低。
二、焊接、热处理、检测设备要安 全可靠，处于良好的工作状态 。
三、计量器具、检测试验设备要 定期检定或校准。
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第四部分
材料及控制
• 焊接用材料包括了母材和焊材。本部分讲的母 材主要是指的金属材料，焊接材料（焊条、焊 丝、焊带、焊剂、气体、电极和衬垫等）主要 是指的焊条、焊丝。
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影响焊接质量的因素，概括起来有：人员、设备、材料、工艺方法和 生产环境五个方面，简称“人、机、料、法、环”五因素。各个因素对 不同工序质量的影响程度有很大差别，互相联系，互相交叉，考量时要 有系统性和连续性，应具体情况具体分析。 焊接质量控制用一句话概括来说就是“合格的焊工使用合格的设备和 材料在合适的条件下按照有效的工艺进行操作”。
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焊接接头的特点
• 1、焊接接头力学性能不 均匀 由于焊接接头各区在 焊接过程中进行着不同的 焊接冶金过程，并经受不 同的热循环和应变循环的 作用，各区的组织和性能 存在较大的差异，焊接接 头组织的不均匀，造成了 整个接头力学性能的不均 匀。 • 2、焊接接头工作应力分 布不均匀，存在应力集 中 由于焊接接头存在几 何不连续性，致使其工 作应力是不均匀的，存 在应力集中。 当焊缝中存在工艺缺 陷，焊缝外形不合理或 接头形式不合理时，将 加剧应力集中程度，影 响接头强度，特别是疲 劳强度。
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• 3、由于焊接的不均匀加热 ，引起焊接残余应力及变 形 焊接是局部加热的过程， 电弧焊时，焊缝处最高温 度可达材料沸点，而离开 焊缝处温度急剧下降，直 至室温。这种不均匀温度 场将在焊件中产生残余应 力及变形。
• 4、焊接接头具有较大 的刚性，对裂纹很敏 感 通过焊接，焊缝与构 件组成整体，是一种 不可拆的连接方式， 所以与铆接或胀接相 比，焊接接头具有较 大的刚性，对裂纹很 敏感。焊件的破坏多 是从焊接接头的裂纹 开始的。
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2、焊机操作工考试项目表示方法 ①--②--③
①—焊接方法代号，见表A-1，耐蚀堆焊加代号 “(N)” 与试件母材厚度； ②—试件位置代号，见表A-4，带衬垫加代号“(K)” ； ③—焊接工艺因素代号，见表A-5。
3、
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3、项目代号应用举例
壁厚为8mm、外径为60mm的Q245R钢管对接焊缝水平固定试件 ，背面不加衬垫，用手工钨极氩弧焊打底，背面没有保护气体，填 充金属为实芯焊丝，采用直流电源，反接施焊，焊缝金属厚度为 3mm。然后采用J427焊条手工焊填满坡口
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第一部分
焊接及焊接接头介绍
焊接的定义
GB/T3375《焊接术 语》里焊接的定义是： 焊接是通过加热或加压 ，或两者兼用，并且用 或不用填充材料，使焊 件达到原子结合的一种 加工方法。 焊接不仅可以连接金 属，还可以连接塑料、 玻璃、陶瓷等非金属。
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焊接接头
焊接接头包括3部分：焊缝、熔合区(线）、热影响区。
熔合区（线）
是焊接接头中焊缝向热影响区过渡的区域。它是刚 好加热到熔点和凝固温度区间的那部分。该区很窄 ，晶粒十分粗大，化学成分与组织极不均匀，冷却 后的组织为过热组织。该区的塑性和韧性下降，成 为焊接接头中的薄弱环节。
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焊接热影响区的组织和性能： 1、过热区（1100℃~1490℃） 粗大的过热组织，塑性降低 ，对冲击韧性的影响尤为显 著，是热影响区的薄弱区域 。 2、正火区（900℃~1100℃） 正火组织，晶粒细化，是热 影响区的综合力学性能最好 的区域。 3、不完全重结晶区（ 750℃~900℃） 部分金属正火处理，部分保 持原状，组织转变不完全， 晶粒大小不均匀，力学性能 一不均匀。
焊工控制是焊接质量控制关键的一环，焊工水平 的高低直接影响焊接接头的质量，是保证焊接质量的决 定性因素，所有参与施工的焊工都应该是通过培训考试 合格取得相应资格、并且在有效期之内的。 因此必须对焊工加以严格的管理。
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2010年11月4 日，国家质检 总局批准颁布了TGS Z60022010《特种设备焊接操作人 员考核细则》，于2011年2 月1 日起施行。
4）施焊过程中，焊工不能有超出资格证件范围的焊接工作
5）施焊过程中，焊工实际操作水平是否能满足产品焊接的要求。
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第三部分
设备及控制
一、所用焊接、热处理、检测设备 、仪表和工装要符合工艺的要 求。
加强焊接、热处理、检测 设备、仪表及工艺装备的 管理，进行充分的维护， 保护设备完好，满足焊接 过程的需要，保持并增强 过程能力。
项目代号为GTAW-FeⅠ-5G-3/60- FefS-02/11/12和 SMAW-FeⅠ-5G(K)-5/60- Fef3J；
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4、控制要点 1）检查和确认焊工技能资格。也就是考试合格项目与焊接工作的一致 性，包括焊接方法、焊接材料及工件规格等 2）监督和控制焊工证件资格期限的有效性，也就是说是否在有效期内 。现在焊工考试合格项目的有效期为4年。 3）组织入场前操作技能考试。
包装检查
外观检验
成分及性 能试验
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焊材保管
1、焊材必须在干燥、通风良好的 室内仓库中存放。焊材贮存库 内，不允许放置有害气体和腐 蚀介质。焊材应放在离地面和 墙壁面距离均不小于300mm的 架子上，防止受潮。焊材贮存 库内应设置干湿温度计，焊材 室内温度不低于5°C，相对空 气湿度不高于60%。 2、焊材存放时应按种类、牌号、批 次、规格和入库时间分类堆放， 并应有明确标注，避免混乱 3、入库的焊材应做到先入库的先使 用。
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焊接材料的质量控制
•
在焊接材料这一控制环节中，要控制的有 焊材选用、焊材采购、焊材验收与复验、焊材 保管、焊条的烘烤与恒温存放、焊材发放与回 收等。
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焊材选用
焊接材料的选用原则里只考虑了焊缝金属，不考虑 焊接接头，因为焊接材料影响不了热影响区，热影 响区的性能是由工艺来保证的。
母材的质量控制
1、 使用前应核对和确认母材牌号及规格是否符合图样和技术文件 的要求。不一致时是否办理了材料代用或更改手续 2、焊接工程用的母材，应具有制造厂的质量证明文并应符合国家 现行标准和设计文件的规定。 3、使用前，应按相关规定进行检查和验收，材料标识应清晰完整 ，并应能使追溯到产品质量证明文件。材料表面不应有裂纹、 分层及超出标准允许的缺陷。 4、按相关标准要求进行材料的成分分析或性能试验。
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• 影响焊接接头性能的因素：
• 1、焊接材料。 • 2、焊接方法。 • 3、熔合比。同种材料的焊接，熔合比对焊接接头的性能影响不大;异 种钢的焊接，应严格控制熔合比。 • 4、焊接规范参数。焊接线能量综合体现了焊接规范参数对接头性能 的影响，对于低合金高强钢、低温钢和不锈钢都要求采用小线能 量焊接。 • 5、操作方法。要采用多层多道焊。 • 6、焊后热处理焊后热处理可以改善焊接接头的性能。根据材料的种 类和焊后热处理的目的选择正确的焊后热处理方法。
1、根据设计文件的技术要求 2、根据相关的标准、规范要求 3、除以上两点外，凡通过试验研究和实践 证明有效的、经相关各方认可并列入企业 标准后也可使用。
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焊材选用的原则：
1）等强或高强原则 焊缝金属的力学性能应高于或等于母材标准规 定的下限值。当需要时，其他性能也不应低于母材相应要求；或力 学性能和其他性能满足设计文件规定的技术要求。 2）等条件原则 根据工件或焊接结构的工作条件和特点来选用焊条 。如在焊接承受动载荷或冲击载荷的工件时，应选用熔敷金属冲击 韧性较高的碱性焊条；而在焊接一般结构时，则可选用酸性焊条。 3）等同性原则 在特殊环境下工作的焊接结构，如耐腐蚀、高温 或低温等，为了保证使用性能，应根据熔敷金属与母材性能相同或 相近原则选用焊条。
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焊接熔池的结晶过程
熔焊时，熔池从高温冷却到室温中间要经过两次转变： 第一次是从液态转变到固态时的结晶过程，也就是焊缝金属晶体结构 的形成过程，称为焊接熔池的一次结晶。一次结晶结束后，熔池金属 从液相凝固转变成固态的焊缝。 焊接熔池的一次结晶金相组织一般都是奥氏体。 焊接过程中的许多缺陷如气孔、裂纹、夹杂和偏析等大都是在一次结 晶过程中产生的。
《中国特种设备从业人员数据 库查询系统》 网址： http//www.hr.cnse.gov.cn/c x.php
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项目代号
1、手工焊焊工考试项目表示方法
①--②--③--④／⑤--⑥--⑦
如果操作技能考试 项目中不出现其中 某项时，则不包括 该项。
项目具体含义如下： ①—焊接方法代号，见表A-1，耐蚀堆焊加代号：( N与试件母 材厚度)； ②—金属材料类别代号，见表A-2，试件为异类别金属材料用 “X/X”表示； ③—试件位置代号，见表A-4，带衬垫加代号：(K)； ④—焊缝金属厚度(对于板材角焊缝试件为试件母材厚度)； ⑤—外径； ⑥—填充金属类别代号，见表A-3； ⑦—焊接工艺因素代号，见表A-5。