第一章(质量及检验)——《材料成型检测技术》.

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设计、材质、工艺及检验等
第二节、材料加工(焊接)质量 的检验
第一 章 材料 加工 质量 和检 验
一、检验的作用及意义
要获得可靠的构件(如焊接构件),除了 应用现代先进的材料加工技术(焊接)外, 还用采用和发展合理而先进的检测(检验) 技术。 1)确保材料加工结构(件)的制造质量, 保证其安全运行。 2)改进材料加工技术及工艺,提高产品 质量 3)降低产品成本,正确进行安全评定 4)由于有质量检验的可靠保证,可促进 材料加工技术和工艺的更广泛应用
一、热裂纹
1、结晶裂纹(结晶裂纹的形态分布) 机理:焊缝金属凝固后期,低熔共晶液态薄 膜在拉伸应力作用下开裂形成裂纹。 (1)材料因素
与母材及焊材有关,S、P杂质及C、Ni等含量高; Mn/S不合适。
(2)结构因素
焊缝附近的刚Biblioteka Baidu大——拘束度大、板厚 接头形式不合适 接头附近应力集中
(3)工艺因素
焊接线能量——过大, 焊接顺序 焊缝尺寸 层间温度
主要内容:原材料复核、工艺规范、工件及加 工表面、后热及后处理等
3、加工后的检验
主要内容:外观及内在质量、性能检验(力学、 腐蚀、金相、致密性、强度等)
4、安装调试质量的检验
第一 章 材料 加工 质量 和检 验
检验程序和项目——检查资料的完整性;核
对质量证明文件;检查实物与质量证明的一 致性;按有关安装规程好技术文件规定进行 检验(测);对产品重要部位、易产生质量 问题的部位、运输中易破损和变形的部位应 特别注意,重点检查。 (讲义)
5、产品服役质量的检验
第一 章 材料 加工 质量 和检 验
产品运行期间的质量监控: ——可用声发射技术进行质量监督。 产品检修质量的复查: ——复查程序、复查部位 服役产品质量问题现场处理: ——退修工艺评定、验证焊接工艺、制定 返修工艺、质量控制指导书和记录卡等 材料加工结构质量事故的现场调查与分析: ——现场调查、取样分析、复查制造工艺 等
订货合同——用户对产品质量要求在合
同中有明确规定的,也可作为图样和技术 文件的补充规定。
三、材料加工检验过程 1、加工前的检验(如焊前检验)
第一 章 材料 加工 质量 和检 验
检验的目的:最大限度地避免和减少缺陷的产 生,以保证产品质量。 检验的内容:材料、设备、试板、结构、工具、 人员等
2、过程中的检验
第 二 章 材 料 加 工 缺 陷
4、再热裂纹
焊后在进行消应力处理或在一定温度下长时间工 作时,在HAZ粗晶区部位产生的裂纹,称为再热裂 纹或消除应力处理裂纹。 机理:在重新加热时,粗晶区的杂质在晶界析出使晶 界脆化,塑性下降,裂纹敏感性增加(晶界弱化学 说)。另外,钢中的Cr、Mo、V、Ti、Nb等元素在 消应力过程中形成C化物析出,造成晶内的二次硬化, 同时使晶界相对弱化,应力松弛过程中产生的塑性变 形集中在晶界,形成再热裂纹。 ( 1)材料因素: 多发生在低合金高强钢、珠光体耐热钢、奥氏体 不锈钢、镍基合金等强度高、含有较多C及 Cr、Mo、 V、Ti、Nb等元素的合金中。 (2)结构因素 应力集中和拘束度 (3)工艺因素 焊接时热输入增加使HAZ宽且晶粒粗大;焊缝 尺寸及焊接缺陷;焊接顺序及后热时没有避开敏感温 度区(550℃~650℃)等。
二、气孔
气孔是焊接时,熔池中的气泡在凝固 时未能逸出而残留在焊缝中形成的孔穴。 不同的气孔有不同的形态。
三、固体夹杂
1、夹渣 2、夹钨
第 二 章 材 料 加 工 缺 陷
四、未焊透和未熔合 1、未熔合
分布特征: 坡口侧壁
多层焊层间 焊缝根部
2、未焊透 五、形状缺陷
1、咬边 2、焊瘤 3、烧穿和下榻 4、错边和角变形 5、焊缝尺寸、形状不符合要求
第 二 章 材 料 加 工 缺 陷
2、淬火裂纹
焊后立即产生,无延迟现象 (1)材料因素 主要与材料的淬硬倾向有关。高碳钢、马氏体钢 及异种钢焊接时易出现。 (2)结构因素 和H致裂纹相同 (3)工艺因素 焊材——选择不合适 预热——温度不够 后热——未及时后热或后热温度低
第 二 章 材 料 加 工 缺 陷
第一 章 材料 加工 质量 和检 验
二、质量检验的分类及检验依据 1、质量检验的分类 破坏性检验-力学性能、化学分析、金相 非破坏性检验-外观、强度(水压、气
压)致密性、无损检验
声发射检测
分类见图1-1(主要焊接检验方法) 优缺点比较见表1-1
2、材料加工(焊接)质量检验 的依据
第一 章 材料 加工 质量 和检 验
第一节、材料加工(焊接)质量 及其影响因素 第一 一、材料加工(焊接)质量的概
章 材料 加工 质量 和检 验

材料加工(焊接)的质量是指在不 同的工作条件下,对加工的构件或加工 处(如焊接接头)的缺陷、性能(力学 性能及其他各种性能)的综合评价和要 求,它往往和评定标准有很大的关系。
二、材料加工(焊接)质量的影响 因素
5、角变形 主要与结构、工艺有关 坡口形状(填充金属量及受热面积情况等) 坡口角度 板厚(填充金属量或焊缝层数) 焊接顺序 线能量 控制措施(反变形等) 焊接夹具等 6、焊缝尺寸、形状不符合要求 与材料、结构和工艺有关 熔渣的粘度 熔渣的表面张力 坡口形状和尺寸 装配间隙 焊接规范不合适(电流、电压、速度) 操作(运条角度和方式等) 7、其他缺陷 电弧擦伤 飞溅
与非金属杂质含量及其分布形态有关。 2、结构因素 Z向拘束力——厚板 焊后残余应力 应力集中——T形接头、角接头和十字接头等 3、工艺因素 线能量过大——过热、粗晶 预热及预热温度 控制层间温度
第 二 章 材 料 加 工 缺 陷
四、气孔
气孔可分为:表面气孔和内部气孔;CO、H和N 气孔等。 形成气孔的气体分两类: ——高温时溶解到熔池金属中,凝固和相变时时, 气体溶解度突然下降,来不及逸出而残留在焊缝中 (H和N)。 ——冶金反应产生的不溶入金属的气体(CO和 H2O)。 影响因素也是材料、工艺及结构有关。 材料的氧化性 焊件和焊材的清洁 熔池存在时间 电弧的稳定性 电弧长度 焊丝的干伸长度或导电嘴到工件的距离 保护气氛
第 二 章 材 料 加 工 缺 陷
2、液化裂纹(HAZ近缝区液化裂纹)( 液化裂 纹的形态分布 ) 机理:沿奥氏体晶界开裂,焊接时的高温作用使 晶界上的低熔共晶熔化,在拉应力作用下开裂形 成裂纹。 (1)材料因素
只与母材有关,含有较多的P、S杂质、Si、B、Ni、 Cr等元素。 B——在Fe、Ni中溶解度很小(0.003%~0.005%), 微量的B就易形成晶界偏析,形成B化物和低熔共晶。 Si——对于铝合金,Si是作为杂质存在的,易和Al形成 低熔共晶。
第 二 章 材 料 加 工 缺 陷
一、材料加工缺陷的概念
在材料加工时,在构件或加工处所产生的 不符合标准要求的缺欠(如焊接或铸造时产生 的不符合产品标准要求的气孔、夹杂、裂纹等) 称为材料加工缺陷。
二、材料加工缺陷的分类
不同的材料加工方法产生的缺陷类型不同, 以焊接缺陷为例,由于不同的焊接方法会产生 不同的缺陷,较早的分类主要有以下几类: 1、坡口和装配缺陷 2、焊缝形状、尺寸和焊缝外部缺陷 3、焊缝内部的工艺性缺陷 4、焊接接头的力学性能不符合要求 5、焊接接头和焊缝金属组织、耐蚀性和其他 物理化学性能不符合要求等
六、未熔合和未焊透
未熔合:主要与材料和焊接工艺有关 表面氧化膜 热物理性能 线能量 电弧稳定性(磁偏吹等) 未焊透:主要与结构、焊接工艺有关 坡口不合适(角度、钝边、间隙等) 电流小、电压大 焊接速度 焊工操作不当
第 二 章 材 料 加 工 缺 陷
七、形状缺陷
1、咬边 主要与工艺有关 电流过大 立焊、仰焊 运条方式及角度等 2、焊瘤 主要与结构、工艺有关 坡口角度小 电流小、电压大 焊速慢 电弧不稳定 操作不当等
二、冷裂纹(冷裂纹产生的部位)
第 二 章 材 料 加 工 缺 陷
主要有
延迟裂纹——H致裂纹 淬硬脆化裂纹——淬火裂纹 低塑性脆化裂纹——如铸铁焊接裂纹
1、H致裂纹
焊缝中的H分两种:残余H和扩散H,其中扩散H对裂 纹的产生起决定性的作用。 (1)材料因素 钢中的C、合金元素多;焊材中的H含量较高。 (2)结构因素 应力——结构拘束度大(设计不合理) 应力集中——焊缝处于应力集中区、坡口形式不 合适等 (3)工艺因素 线能量小 冷却速度快 焊材选择及其处理不当 焊后处理不当等
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五、夹杂(渣)(图)
夹杂主要有:氧化物、氮化物和硫化物 夹渣主要是焊接熔渣等杂物 影响因素:材料、工艺等 母材和焊材中的夹杂物含量高 焊缝脱氧、脱硫不充分 保护不好 熔渣的粘度高 Mn/S达不到要求(小) 焊接速度快 焊接线能量
第 二 章 材 料 加 工 缺 陷
检验方法和验收标准——应与产品制造过程
中所采用的检验方法和验收标准相同。
质量问题的现场处理——发现漏检,应补充
检查并补齐质量证明材料;因检验方法、检 验项目或验收标准不同而引起的质量问题, 因尽量采用同样的方法和评定标准,确定产 品是否合格;可修可不修的缺陷一般不修; 缺陷明显超标时,应进行返修(大件现场返 修,小件返厂修复)。
施工图样——是生产中使用的最基本的
资料,加工制作应按图样的规定进行,图 样规定了构件的原材料、加工的位置、尺 寸及形式等要求。
技术标准——包括有关的技术条件,
它规定了产品的质量要求及评定方法,是 从事检验工作的指导性文件。
检验文件——包括工艺规程、检验规程、
第一 章 材料 加工 质量 和检 验
检验工艺等,它们具体规定了检验方法和 检验程序,指导现场检验人员进行工作。 此外检验文件还包括检查过程中收集的检 验单据:如检验报告、不良品处理单(报 废单和返修单等)、更改通知单(图样更 改、工艺更改、材料代用、追加和改变检 验要求等的书面通知)等。
3、低塑性脆化裂纹
(1)材料因素 低塑性材料——铸铁、堆焊硬质合金、高铬合金等 (2)结构因素 拘束度大 不均匀的受热——热应力 (3)工艺因素 工艺不合适——如铸铁冷焊时应采取小电流、分散 和短段焊、焊后锤击、加退火焊道等工艺。
三、层状撕裂(层状撕裂类型)
第 二 章 材 料 加 工 缺 陷
沿轧制方向出现的一种阶梯状裂纹(台 阶状)。 1、材料因素
第 二 章 材 料 加 工 缺 陷
国家标准GB6417中将焊接缺 陷分为六类: 1、裂纹 2、固体夹杂 3、未熔合和未焊透 4、孔穴 5、形状缺陷(新标准为:“形 状和尺寸不良”) 6、其他缺陷
第 二 章 材 料 加 工 缺 陷
第二节 材料加工缺陷的特征及 分布
以焊接加工为例 一、裂纹
1、裂纹外观形貌(裂纹的形态) 2、裂纹产生的温度范围
六、其他缺陷
第 二 章 材 料 加 工 缺 陷
第三节、产生(焊接)缺陷的影 响元素及质量控制
对于熔化焊,产生缺陷的影响因素主要有: 1、宏观因素: 材料 结构 焊接工艺 2、微观元素: 冶金方面——结晶、冶金反应等 应力方面——热应力、残余应力、应 力引起的应变或变形等。
第 二 章 材 料 加 工 缺 陷
第 二 章 材 料 加 工 缺 陷
3、烧穿和下榻 主要与材料、结构、工艺有关 材料的高温强度低 薄板及管子 坡口间隙大、钝边小 焊接电流大 焊速慢 无垫板或垫板的托力不够 操作不当等 4、错边 主要与结构和工艺有关 结构设计不合理 装配不正确 焊接夹具 操作不当等
第 二 章 材 料 加 工 缺 陷
(2)结构因素
焊缝附近刚度大 应力集中
(3)工艺因素
焊接线能量——影响最大 熔池形状——倒草帽形易在熔合线的凹陷处产生
3、多边化裂纹
第 二 章 材 料 加 工 缺 陷
多发生在纯金属或单相奥氏体合金的焊缝,个别 情况下出现在HAZ固相线稍下的高温区。 机理:由于晶格缺陷的迁移和聚集,形成“二次边 界”,即所谓的“多边化边界”。边界上聚集了大量 的晶格缺陷,组织性能差,高温时的强度和塑性差, 即使微小的拉应力就会产生开裂,形成裂纹。 (1)材料因素 母材合金成分——Cr-Ni单相合金中提高多边化 所需的激活能的元素:Mo、W、Ti、Ta等;高温δ相 能够阻碍位错移动。 (2)结构因素 应力状态——应力增加原子的活动性,加速多边 化过程。 (3)工艺因素 温度越高,多边化过程所需的时间越短。
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