第七章焊缝超声波检测

第七章焊缝超声波检测
1.1 焊接加工及常见缺陷 锅炉压力容器及一些钢结构主要是采用焊接加工
成形的。焊缝内部质量一般利用射线和超声波了检测。 对于焊缝中的裂纹、未熔合等危险缺陷，超声波探伤 比射线更容易发现。 1.1.1 焊接加工 1）焊接过程
常用的焊接方法有手工电弧焊、埋弧自动焊、气 体保护焊和电渣焊等。
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焊条电弧焊（SMAW）是指用手工操纵焊条进行焊 接的电弧焊方法。焊条由焊芯和药皮两部分组成，焊 接时焊芯可作为电极和填充材料，药皮在高温下分解 产生中性或还原性气体作为保护层，防止空气中的氧、 氮进入熔融金属，同时药皮可对焊缝金属起脱氧、脱 硫，向焊缝渗入合金元素，调节焊缝金属凝固和冷却 速度等作用。焊条电弧焊应用广泛，主要不足是通常 每条焊道焊后都必须清除熔渣，劳动强度大；焊接质 量受焊工操作水平和体力影响严重。值得注意的是， 其形成的焊接接头是特种设备超声检测的重要对象
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2）接头形式 焊接接头形式主要有对接、角接、搭接和T型接
头等几种；在锅炉压力容器中，最常见的是对接， 其次是角接和T型接头，搭接少见。
3）坡口形式 为保证两母材施焊后能完全熔合，焊前应把接合处的 母材加工成一定的形状，这种加工后的形状称为坡口， 根据板厚、焊接方法、接头形式和要求不同，可采用 不同的坡口形式。
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4.夹渣 夹渣是指焊后残留在焊缝金属内的熔渣或非金
属夹杂物。产生夹渣的主要原因是焊接电流过小， 速度过快，清理不干净，致使熔渣或非金属夹杂物 来不及逸出而形成的。夹渣分为点状和条状。 5裂纹
裂纹是指在焊接过程中或焊后，在焊缝或母材 的热影响区局部破裂的缝隙。 按裂纹成因分为热裂纹、冷裂纹和再热裂纹等。热 裂纹是由于焊接工艺不当在施焊时产生的。冷裂纹 是由于焊接应力过高，焊条焊剂中含氢量过高或焊 件刚性差异过大造成的。
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焊接是指通过加热或加压，或两者兼用，并且用 或不用填充材料，使工件达到原子结合的一种加工方 法。常用的焊接方法有熔焊、压焊、钎焊和特种焊接 等。虽然新焊接方法不断出现，但应用最广泛的仍是 熔焊，特别是在特中设备生产过程中。所以，超声检 测的主要对象是熔焊焊接接头，如焊条电弧焊 （Shielded Metal Arc Welding），埋弧焊 （Submerged Arc Welding）、气体保护焊（Gas Metai Arc Welding）、钨极氩弧焊（TIG）等形成的 焊接接头。焊接过程实际上是一个冶炼和铸造过程， 首先利用电能或其他形式的能量产生高温是金属熔化， 形成熔池，熔融金属在熔池中经过冶金反应后冷却， 将两种工件牢固地结合在一起。
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埋弧焊（SAW）是利用焊剂做保护层，电弧在焊 剂层下加热并熔化金属，利用电气和机械装置控制 送丝和移动电弧的焊接方法。主要用于碳素钢、低 合金钢、耐热钢及不锈钢焊缝的水平位置焊接，适 用与厚度20mm以上的纵缝、环缝焊接，也可进行不 锈钢和低合金钢的带极堆焊，在锅炉、压力容器和 船舶制造中应用广泛。
第一章 焊缝超声波探伤
锅炉、压力容器、压力管道和各种钢结构主要 是采用焊接方法制造的。为了保证焊接质量，超声 检测是检测焊接接头缺陷并为焊接接头质量评价提 供重要数据的主要无损检测手段之一。为了能够合 理的选择检测方法和检测条件，不仅要求检测人员 具备熟练的超声波探伤技术，检测人员还应了解有 关焊接的基本知识，如焊接接头形式、焊接坡口形 式、焊接方法及工艺、焊接缺陷等。只有这样，探 伤人员才能针对各种不同的焊接接头，采用适当的 检测方法，获得比较正确的检测结果。本章主要结 合JB/T4730.3-2005来详细介绍焊接接头的超声波检 测方法。
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气体保护焊（GMAW）是利用氩气或二氧化碳等保 护气体作保护层的电弧焊方法。其中，氩弧焊通常适 用于0.5～5mm范围的薄板或管子的全位置焊接和堆焊， 还经常使用与锅炉及压力容器重要受压元件焊缝根部 的打底焊，从而确保焊缝根部质量。用二氧化碳气体 或其他混合气体作为保护气体的电弧焊，在锅炉、压 力容器制造中，如一些支座角焊缝、容器附件、膜式 水冷壁的焊接，已逐步取代电弧焊。
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焊接过程实际上是一个冶炼和铸造过程，首先 利用电能或其他形式的能产生高温使金属熔化，形 成熔池，熔融金属在熔池中经过冶金反应后冷却， 将两母材牢固的结合在一起。为了防止空气中的氧、 氮进入熔融金属，在焊接过程中通常有一定的保护 措施。手工电弧焊是利用焊条外层药皮高温时分解 产生的中性或还原性气体作保护层。埋弧自动焊和 电渣焊是利用液体焊剂作保护层。气体保护焊是利 用氩气或二氧化碳等保护气体作保护层。
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1.1.2 焊缝中常见焊接缺陷 焊缝中常见缺陷有气孔、夹渣、未焊透、未熔合
和裂纹等， 1.气孔
气孔是在焊接过程中焊接熔池高温时吸收了过量 的气体或冶金反应产生的气体，在冷却凝固之前来不 及逸出而残留在焊缝内形成的空穴。产生气孔的主要 原因是焊条或焊剂在焊前未烘干，焊件表面污物清理 不净等。气孔大多呈球形或椭圆形。气孔分为单个气 孔、链状气孔和密集气孔。
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常在焊件冷却到一定温度后才产生，因此又称延迟 裂纹。再热裂纹一般是焊件在焊后再次加热（消除 应力热处理或其他加热过程）而产生的裂纹。 按裂纹的分布可分为焊缝区裂纹和热影响区裂纹。 按裂纹的取向可分为纵向裂纹和横向裂纹。 焊缝中的气孔、夹渣是立体型缺陷，危害性较小。 而裂纹、未熔合是平面型缺陷，危害性大。在焊缝 探伤中，由于加强高的影响及焊缝中裂纹、未焊透、 未熔合等危害性大的缺陷往往与检测面垂直或成一 定的角度，因此一般采用横波探伤。
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2.未焊透 未焊透是指焊接接头部分金属未完全熔透的现象。 产生未焊透的主要原因是焊接电流过小，运条速
度太快或焊接规范不当（如坡口角度过小，根部间隙 过小或钝边过大等ຫໍສະໝຸດ Baidu。未焊透分为根部未焊透、中间 未焊透和层间未焊透等。 3.未熔合
未熔合主要是指填充金属与母材之间没有熔合在 一起或填充金属层之间没有熔合在一起。产生未熔合 的主要原因是坡口不干净，运条速度太快，焊接电流 过小，焊条角度不当等。未熔合分为坡口面未熔合和 层间未熔合。