1、2019/3/18,6 承压设备焊接检验与缺陷返修焊接缺陷的类型与数量是焊接质量评定的基 本指标焊接检验的目的:防止和发现焊接缺陷，并对 其作出适当处理，以确保设备的使用安全 6.1 焊接缺陷的类型与危害 6.1.1 焊接缺陷类型外部缺陷:表面裂纹、表面气孔、咬边、凹 陷、满 溢、焊瘤、弧坑;错边、角变形和余高过 高等。内部缺陷:各种裂纹、未熔合、末焊透、气 孔、夹渣和夹钨等,2019/3/18,6.1.2 焊接缺陷的危害(1)焊接缺陷引起的应力集中焊缝中的气孔、裂纹、夹渣、夹钨等；焊缝的形状不良、角焊缝的凸度过大及错边、 角变形；焊缝外部形状和尺寸的错边、角变形、咬边 未焊透及焊缝余高过大等
2、都会引起应力集中或者产生附加应力(2)焊接缺陷对脆性断裂的影响脆断是一种低应力下的破坏，而且具有突发 性，事先难以发现和加以预防，危害极大裂纹对脆性断裂的影响最大,2019/3/18,错边和角变形引起的附加弯曲应力，对结构 的脆性破坏也有影响(3)焊接缺陷对疲劳强度的影响气孔、夹渣、裂纹、末熔合、未焊透；错边 和角变形等焊接缺陷都会引起应力集中，很易产 生疲劳裂纹而造成疲劳破坏表面或接近表面的缺陷要比埋藏在内部缺陷 使疲劳强度的下降明显得多(4)焊接缺陷对应力腐蚀开裂的影响焊缝的表面粗糙度、结构上的死角、拐角、 缺口等外部缺陷使介质局部浓缩，为应力腐蚀裂 纹的成长起着促进作用。,2019/3/
3、18,6.2 承压设备焊接检验分类与内容检验过程：焊前、焊接过程中与焊后*三个 阶段焊后检验：非破坏性检验 破坏性检验非破坏性检验不破坏被焊结构完整性的检 验方法外观检查表面探伤磁粉探伤 渗透探伤内部探伤射线探伤 超声波探伤耐压试验和致密性检验破坏性检验通过产品焊接试板进行破坏 性检验,2019/3/18,化学成分试验金相分析试验耐腐蚀性能试验机械性能试验包括拉伸、弯曲、冲击、 硬度、疲劳试验和管子的压扁试验等 6.3 焊接接头的非破坏性检验 6.3.1 焊制压力容器无损探伤要求(1)探伤率与材料的种类、扳厚大小、试压方式、介质 性质和容器类别等有关A类和B类焊接接头必须进行100%射线或超
4、声波探伤的场合：,2019/3/18, 钢材厚度30mm的碳素钢、16MnR； 钢材厚度25mm的15MnVR、15MnV、 20MnMo和奥氏体不锈钢； 标准抗拉强度下限值b540MPa的钢材; 钢材厚度16mm的12CrMo、15CrMoR 15CrMo;其他任意厚度的CrMo低合金钢; 进行气压试验的容器； 图样注明盛装毒性为极度危害或高度危 害介质的容器； 第三类压力容器； 多层包扎压力容器内筒的A类焊接接头；,2019/3/18, 热套压力容器各单层圆筒的A类焊接接头; 钛制容器； 设计压力大于等于5MPa的容器； 焊接接头系数采用1.0的容器; 采用电渣焊的容器其他情况下的A类和B
5、类焊接接头，进行长度 不得少于每条焊接接头长度20，且不小于250mm 的局部射线或超声波探伤。而且焊缝交叉等特定 部位的焊接接头必须探伤 容器壁厚38mm时,对接接头应采用射线 检测;由于结构等原因不能采用射线检涵时，可以 采用超声波探伤,2019/3/18,壁厚38mm,或材料标准抗拉强度下限 540MPa，且壁厚20mm的容器,其A、B类接头如采 用射线检测，则每条焊缝还应附加局部超声波探 伤;如用超声波检测,则同样应附加局部射线探伤.进行磁粉或渗透表面探伤的焊接接头: 标准抗拉强度下限值b540MPa的钢制 容器的C、D类焊缝; 钢材厚度16mm的12CrMo、15CrMoR 15Cr
6、Mo;其他任意厚度的CrMo低合金钢制容器的 C、D类焊缝; 层板材料b 540MPa的多层扎压力容器 的层扳C类焊接接头；,2019/3/18, 堆焊表面； 复合钢板的复合层焊接接头； 标准抗拉强度下限值6b540MPa的材料及 CrMo低合金钢材料经火焰切割的坡口表面，以及 该容器的缺陷修磨或补好处的表面，卡具和拉肋 等拆除处的焊痕表面； 100%探伤容器上公称直径小于250mm的接 管与长颈法兰、接管与接管对接连接的焊接接头.(2)焊缝质量等级与合格级别JB 4730 压力容器无损检测 的相关规定a.射线探伤的分级I级不得有裂纹、未焙合、未焊透和条状夹 渣;,2019/3/18,级不得有
7、裂纹、未熔合和未焊透；级不得有裂纹、未熔合以及双面焊或相 当于双面焊的全焊透对接焊缝和加垫板单面板焊 中的未焊透；级缺陷超过级I级质量最好,IV级最差b.超声探伤分级分为三级,I级质量最高,级最低c.磁粉和渗透探伤分级为表面探伤,分为五级. I级质量最高，V级 最差.凡铁磁性材料，必须优先采用磁粉检测表面 缺陷，确因形状结构等原因不能采用磁粉检测时,2019/3/18,方可采用渗透探伤.d.钢制压力容器无损探伤的合格级别 凡进行100%探伤的A、B类焊接接头，射线 不低于级为合格，超声波I级为合格 凡局部探伤的A、B类焊接接头，射线不低 于级为合格，超声波不低于级为合格 磁粉和渗透探伤均为I级
8、为合格 6.3.2 焊缝的外观检查(1)检验内容与方法内容:外观形状和几何尺寸是否符合要求,焊缝 是否存在表面缺陷方法:肉眼观察为主,放大镜、直尺、卡尺等工,2019/3/18,具为辅(2)焊缝表面检验要求 焊缝和热影响区表面不允许肉眼可见的裂 纹、气孔、夹渣、弧坑、未焊透和焊瘤等； 焊缝咬边深度不得大于0.5mm，咬边连续 长度不得大于100mm，焊缝两侧咬边总长不得超过 焊缝长度的10； 屈服极限大于等于400MPa的低合钢与低温 容器，焊缝边缘不允许有任何咬边，接管接管焊 经应修磨成圆弧形，并与母材圆滑过渡 6.3.3 磁粉探伤(MT)(1)原理与应用,2019/3/18,铁磁性材料被磁
9、化后，其缺陷表面处的磁力 线发生变形，磁力线产生密集.当无缺陷的材料被磁化时，磁力线均匀地通 过材料的横截面若材料内存在缺陷，则缺陷部位 的磁阻将突然发生变化，使磁力线绕过缺陷而聚 集于材料表面，形成了较强的漏磁通.,2019/3/18,如在材料表面均撤磁性粉末，则磁粉就会在 漏磁场堆集，显示出缺陷的位置、大小和形状.(3)探伤程序与要求 探伤前的准备 磁化 在被探件上至少进行两个近似相互 垂直方面的磁化 喷撤磁粉或磁悬液 对磁痕进行观察与评定 退磁 6.3.4 涡流探伤(ET)涡流探伤是以电磁感应原理为基础的一种表 面探伤方法,2019/3/18,涡流探伤适用于制造过程作为半成品和成品 的生
10、产检验.特别适用于承压无缝钢管环焊缝及焊接管纵 焊缝的表面和近表面缺陷探伤 6.3.5 渗透探伤(PT)(1)原理及应用原理:在被检工件表面涂渗透力强的渗透液, 渗透液工件表面缺陷中去除工件表面上多余 的渗透液再在工件表面上涂上显像剂缺陷中 的渗透液在毛细作用重新工件的表面从而形 成缺陷的痕迹观察到的缺陷显示痕迹，作出缺 陷的评定。,2019/3/18,着色探伤 荧光探伤应用:设备简单，操作方便，应用较广.特别 适用于不能采用磁场探伤的非铁磁性材料的检验, 如奥氏体不锈钢和铝及镍基合金等(2)过程与操作要点 预处理 渗透 乳化 清洗 干燥 显像 观察 质量评定 6.3.6 射线探伤(RT)(1
11、)基本原理、特点与应用原理：利用X射线、Y射线和其他高能射线对 受检部位进行透照的一种探伤方法。,2019/3/18,射线具有穿透金属并对照相底片感光的能力 且射线透过金属时会产生衰减，工件厚度或组织 结构的不同，射线的衰减程度亦有差异，对底片 就产生不同程度的感光。如焊缝内存在各种形状 的缺陷，射线则由于截面的减少或组织结构的不,2019/3/18,连续性而使底片上显现黑度深浅不同的影像。从 而可辨认出焊缝的轮廓、缺陷的形状和大小。特点： 反映缺陷直观可靠 易对缺陷进行定性 底片保留时间长 灵敏度不如超声波好,对裂纹之类线缺陷 漏检可能性大些 拍片量很大，检验时间长，费用高 对操作人员健康不
12、利应用：锅炉压力容器制造中广泛使用,锅炉压力容器,2019/3/18,制造中广泛使用,是一些重要设备最终评定依据的 探伤方法我国规定，压力容器壁厚38mm时，其对接 接头应采用射线探伤。目工业中应用的主要是x射线和射线探伤射线波长较X射线短，其穿透力强,适用于 厚工件，但灵敏度较低，且对人体的危害较大。X射线探伤应用最广，但其穿透力较小，大 多探伤机的探伤厚度均在100mm以内。(2)射线探伤的主要技术要点a.射线源 对于壁厚在3050mm以下的探伤，一般采用 X射线，而不用射线。,2019/3/18,b.射线胶片 射线胶片片基的两面均涂有乳剂，以增加 对射线敏感的卤化银含量。通常依卤化银颗粒
13、粗细和感光速度的快慢将 射线胶片分为J1、J2、J3三类。锅炉与压力容器 焊缝探伤一般采用J2号胶片。c.增感屏置于胶片的前面或后面，其作用是增加胶片 的感光作用增感屏分为金属增感屏与荧光增感屏两类锅炉压力容器焊缝探伤应采用金属增感屏而 不用荧光增感屏,2019/3/18,d.像质计(透度计)与像质指数 用来定量评价射线底片影像质量的工具，材 料与被检工件相同有线型、槽型和孔型三种,锅炉压力容器焊 缝探伤规定用线型像质计。像质指数是衡量底片影像质量的参数，其等 级从116。像质指数“1”表示灵敏度最低，对 应的像质计金属丝直径最大，为32mm；“16” 表示灵敏度最高，对应的金属丝直径最小，为
14、 0.1mm。通常透照厚度，要求的像质指数；反之 则越,2019/3/18,e. 透照质量等级射线探伤的质量等级,分为A级成像质量一般，适用于承受负载较小 的产品及部件；AB级成像质量较高，适用于锅炉和压力 容器产品及部件；B级成像质量最高，适用于航天和核设备 等极为重要的产品及部件。f.黑度与灰雾度 底片黑度(或光学密度)是指曝光并经暗室处 理后的底片黑化程度AB级时黑度为1.53.5，2为最佳,2019/3/18,灰雾度是指未经曝光的胶片经显影处理后获 得的微小黑度。当灰雾度0.2时对射线底片影 像影响不大，AB级应0.3。g.焊缝的透照厚度比 又称透照厚度差，K/.探伤时要控 制透照厚度
15、比不能过大压力容器上纵焊缝AB级的 K1.03，环焊缝AB级的K1.1。,2019/3/18,h.透射方向射线应垂直入射工件的缺陷;裂纹、末熔合 等面型缺陷，射线入射方向与其深度方向一致. 6.3.7 超声波探伤(UT)(1)原理、特点与应用原理:超声波是一种频率超过20kHz的机械振 荡。利用这种声波能在固体、液体和空气中传播, 并在经过不同介质的界面时会发生反射的原理检 验金属材料中,包括焊接接头中的缺陷。特点: 灵敏度高、设备轻巧、操作方便、探速 快、成本低,2019/3/18, 对裂纹之类平面缺陷的灵敏度显著高于射 线探伤 对缺陷的定性存在困难 探伤结果受探伤人员经验和技术水平的影 响
16、较大 不易精确判断缺陷的种类和大小应用:应用广泛,实际探伤中一般要求射线和 超声波并用,发挥各自的特长，既准确又经济;目前超声波还不能用于奥氏体不锈钢铸件与 焊缝，以及黄铜和镍基合金的探伤(2)焊缝超声波探伤技术要点a.确定检验等级,2019/3/18,我国焊缝超声波探伤分为A、B、C三级A级适用于普通结构B级适用于压力容器与相应管道C级适用于核容器等级重要结构b.探伤灵敏度的选定探伤灵敏度指在确定的探伤范围内的最大 声程处发现规定大小缺陷的能力探伤灵敏度，发现缺陷的能力,但当灵敏 度过高时，会出现杂波，使缺陷显示不清晰c.频率选择探伤工艺的重要参数之一频率探伤灵敏度和分辨能力对探伤有利,20
17、19/3/18,频率近场区长度衰减，对探伤不利对粗晶材料、大厚工件,选用较低频率；对于晶粒细小、薄壁工件的探伤,宜选用较 高频率焊缝探伤时,一般选用25MHz频率，压力 容器多用2.5MHz。d.探头及其选择 又称压电超声换能器，是实现电声能量相 互转换的能量转换器件常用的有直探头和斜探头声束垂直于被探工件表面入射的探头称为直 探头，可发射和接收纵波利用透声斜楔块使声束倾斜于工件表面射人,2019/3/18,工件的探头称为斜探头，它使折射横波在工件中 传播.斜探头以钢中折射角标称或以折射角的 正切值标称Ktan()焊缝探伤大多采用斜探头薄工件采用大K值探头,以拉开跨距,提高分 辨能力和定位精度
18、；大厚度的工件宜采用小K值探头,以减小修整 面的宽度,有利于缩短声程，减小衰减损失，提 高探伤灵敏度e.探伤面与耦合剂焊缝探伤表面的表面粗糙度R6.3m,2019/3/18,耦合剂的作用:排除空气、填充间隙、减少 探头磨损，便于探头移动f.探伤盲区 常用探伤仪均存在一个探伤盲区。盲区是在规定探伤灵敏度下从探伤面至能够 测出缺陷的最小距离.一般探伤仪的其盲区小的不大于3mm. 6.3.8 声发射检测(略) 6.3.9 无损探伤方法的比较与选用探伤方法应根据工件的材料、厚度、结构和 可能产生的缺陷位置以及探伤方法的特点与灵敏 度来综合考虑,可参考表6-6为选用,2019/3/18,6.3.10 压
19、力试验与致密性检验(1)压力试验目的:考核承压壳体的整体强度，同时也 检验有无穿透性缺陷。压力试验以液压试验为主，个别情况也有做 气压试验。液压试验时注意要点： 升压前必须将内部空气排除干净； 容器与水泵上应同时装设校验合格的压 力表； 为防止脆性断裂发生，碳钢、16MnR和正 火15MnVR钢容器，试验水温不得低于5,其他低,2019/3/18,合金钢容器不得低于15； 奥氏体不锈钢制容器，试验用水中的氯 离子含量应25mg/L，以防应力腐蚀发生； 试验压力应1.25倍设计压力，试验时 压力应缓慢上升，升至试验压力保压至少30min, 然后降至规定试验压力的80，并保持足够时间 对所有焊接接
20、头进行检查，如有渗漏必须修复补 焊，再重新作水压试验； 液压试验完毕后，应将液体排净并用压 缩空气将内部吹干.(2)致密性检验目的:检验容器或管道等的微小穿透性缺陷.,2019/3/18,对于不允许有微量泄漏的压力容器壳体，如 介质为易燃或毒性程度为极度和高度危害的设 备，应进行致密性检验常用的方法有: 气密性试验 液压试验合格后方可进行 气密性试验。试验压力为l1.05p 氨渗漏试验 方法:向密封容器通入含 体积比1氨的压缩空气(最好是氮气),用比焊缝 宽1020mm的纸或纱布,浸过约0.1酚酞或5 硝酸汞的溶液贴在焊缝上，出现红或黑色斑痕即 为有泄漏，应修补后重新进行试验,2019/3/1
21、8, 煤油渗漏试验 多用于检查低压薄壁容 器的致密性 6.4焊接接头的破坏性检验(略) 6.5焊接缺陷的返修(1)对缺陷返修次数的限制GBl50中规定:同一部位的返修补焊次数不得 超过两次；对经两次返修仍不合格的焊缝，如需再次进 行返修，需经制造单位技术总负责人批准.(2)多次返修对焊接接头的影响返修次数越多，热影响区受焊接热循环的作 用就越大,2019/3/18,对16MnR的研究结论:返修对焊缝及热影响区 的晶粒度和常温强度、塑性、韧性均无明显变 化，可以不予考虑；但其低温韧性却随返修次数 的增加有较明显下降，与此同时接头的脆性转变 温度也有所上升。对日本SPV36N钢做的焊缝返修试验研究
22、结论: 随着返修次数的增加，热影响区过热组织 的晶粒度发生轻微变化; 随着返修次数的增加，热影响区的常温韧 性变化甚微； 随着返修次数的增加，热影响区的常温断 裂韧性呈直线下降;,2019/3/18, 退火与正火热处理均可显著改善多次返 修焊接接头的组织与性能;(3)焊接缺陷的消除与补焊工艺要点焊接缺陷的修补一般均采用手工电弧焊必须通过焊接工艺评定试验验证其正确性焊接缺陷的补焊应由经验丰富的焊工担任。补焊工艺要点: 必须准确地确定缺陷的部位，彻底清除 所有焊接缺陷； 经严格烘干的焊条，避免在补焊焊经中 产生缺陷； 厚壁碳钢焊缝以及低合金钢的焊件返修 处必须进行预热。预热温度应比常规,2019/
23、3/18,焊接预热温度高3050，当补焊深度大于50mm 时，补焊后应立即后热到200，保温适当时间 并缓冷； 返修部位容许局部预热，预热区的宽度 必须大于工件壁厚的3倍，且不小于200mm，并保 证内外壁均达到规定的预热温度； 补焊时应采用窄焊道技术，中等规范,使 各道焊缝均经受次层焊道的回火作用，以提高补 焊区焊缝的性能，完全消除补焊区新缺陷形成的 可能性； 屈服极限大于400MPa,深度超过60mm大面 积的补焊区,补焊区应立即作350一400的消H处,2019/3/18,理;对于高拘束度接头中的大面积补焊，如大型管 道接头焊缝的补焊，补焊后应立即作600左右的 中间热处理； 要求作焊后处理的容器，应在最终热处理 之前完成补焊工作，如在最终热处理之后才发现 不容许存在的缺陷时，必须进行修补，则补焊后 的容器必须进行重新热处理； 铬钼钢或屈服极限大于400MPa的低合金 钢，如修补次数大于2次，则焊件无论其壁厚多 大，必须作焊后热处理； 补焊后无法再作热处理的压力容器，则必 须采用特种焊接材料，按照专门拟定的焊接工艺,2019/3/18, 补焊工作全部完成后,除对补焊处做射线 或超声波探伤外,补焊表面应磨光作磁粉探伤,检 查是否存在表面裂纹.,
