2 焊接质量检验.docx
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2焊接质量检验
2焊接质量检验
焊接质量检验是始终贯穿在金属结构制造安装过程中保证和控制焊接质量的重要手段之一。
焊接质量检验分为焊前检验、过程检验和焊后检验。
焊前检验的目的是以预防为主，督促做好施焊前的各项准备工作，最大限度地避免或减少焊接缺陷产生的可能性。
焊前检验是保证焊接质量的前提。
过程检验的目的是防止和及时发现焊接缺陷，进行有效的焊接缺陷修复，保证焊接结构件在制造过程中的质量。
由于条件限制，有些检验项目在制造过程中不能进行，必须对产品进行焊后质量检验，以确保焊件质量完全符合技术文件要求。
焊接质量检验主要标准及规范：
（1）《水工金属结构焊接通用技术条件》（SL36）。
（2）《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》（GB11345）。
（3）《金属熔化焊焊接接头射线照相》（GB/T3323）。
（4）《无损检测焊缝磁粉检测及验收等级》（JB/T6061）。
（5）《无损检测焊缝渗透检测及验收等级》（JB/T6062）。
（6）《中厚钢板超声波检验方法》（GB/T2970）。
（7）《钢锻件超声波检验方法》（GB/T6402）。
（8）《铸钢件超声探伤及质量评级方法》（GB7233）。
（9）《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）。
2.1焊缝分类
2.1.1闸门（含拦污栅）焊缝分类
闸门（含拦污栅）焊缝按其质量特性重要度分为三类：
一类焊缝：
（1）闸门主梁、边梁、支臂的腹板及翼缘板的对接焊缝；
（2）闸门及拦污栅吊耳板、吊杆的对接焊缝；
（3）闸门主梁腹板与边梁腹板和翼缘板连接的组合焊缝或角焊缝；主梁翼缘板与边梁翼缘板连接的对接焊缝；
（4）转向吊杆的组合焊缝及角焊缝；
（5）人字闸门端柱隔板与主梁腹板及端板的组合焊缝。
二类焊缝：
（1）闸门面板对接焊缝；
（2）拦污栅主梁、边梁的腹板、翼缘板对接焊缝；
（3）闸门主梁、边梁、支臂的翼缘板与腹板的组合焊缝及角焊缝；
（4）闸门吊耳板与门叶的组合焊缝或角焊缝；
（5）主梁、边梁与门叶面板的组合焊缝或角焊缝；
（6）支臂与连接板的组合焊缝或角焊缝。
三类焊缝：
不属于一、二类焊缝的其他焊缝（设计有特殊要求者除外）。
2.1.2启闭机焊缝分类
2.1.2.1固定卷扬式启闭机
固定卷扬式启闭机焊缝分为三类：
一类焊缝：
（1）机架主梁和端梁、滑轮支座梁、卷筒支座梁的腹板和翼板的对接焊缝；
（2）卷筒分段连接的对接焊缝；
（3）吊杆、吊耳板的对接焊缝。
二类焊缝：
（1）机架主梁和端梁、支座梁的腹板和翼板的组合焊缝；
（2）机架主梁与端梁连接的组合焊缝；
（3）吊耳板连接的组合焊缝；
三类焊缝：
不属于一、二类焊缝的其他焊缝。
2.1.2.2移动式启闭机
移动式启闭机焊缝分为三类：
一类焊缝：
（1）门架（桥架）主梁、端梁、滑轮支座梁、卷筒支座梁的腹板和翼板的对接焊缝；
（2）门架（桥架）支腿的腹板和翼板的对接焊缝和支腿与主梁连接的对接焊缝；
（3）卷筒分段连接的对接焊缝；
（4）吊杆、吊耳板的对接焊缝；
二类焊缝：
（1）门架（桥架）主梁、端梁、支座梁、支腿的腹板和翼板的组合焊缝；
（2）门架（桥架）主梁与端梁连接的组合焊缝；
（3）门架（桥架）支腿与主梁连接的组合焊缝、支腿与端板连接的组合焊缝；
（4）吊耳板连接的组合焊缝；
三类焊缝：
不属于一、二类焊缝的其他焊缝。
2.1.2.3液压式启闭机
液压式启闭机焊缝分为三类：
一类焊缝：
（1）机架主梁、端梁的腹板和翼板的对接焊缝；
（2）液压缸缸体对接焊缝、缸体与法兰的连接焊缝；
（3）活塞杆分段连接的对接焊缝。
二类焊缝：
（1）机架主梁、端梁的腹板和翼板的组合焊缝；
（2）机架主梁与端梁连接的组合焊缝；
（3）吊耳板连接的组合焊缝；
三类焊缝：
不属于一、二类焊缝的其他焊缝。
2.1.3压力钢管焊缝分类
压力钢管焊缝分为三类：
一类焊缝：
（1）钢管管壁纵缝，厂房内明管管壁环缝，预留环缝，凑合节合拢环缝，坝内弹性垫层管的环缝；
（2）岔管管壁纵缝、环缝，岔管加强构件的对接焊缝，加强构件与管壁相接处的组合焊缝；
（3）伸缩节内外套管、压圈环的纵缝，外套管与端板、压圈环与端板的连接焊缝；
（4）闷头焊缝及闷头与管壁的连接焊缝；
（5）人孔颈管的对接焊缝，人孔颈管与颈口法兰盘和管壁的连接焊缝。
（6）支承环对接焊缝。
二类焊缝：
（1）不属于一类焊缝的其他钢管管壁环缝；
（2）加劲环、阻水环、止推环对接焊缝；
（3）泄水孔（洞）钢衬和冲沙孔钢衬的纵缝、环缝。
三类焊缝：
不属于一、二类焊缝的其他焊缝。
2.2焊缝外观检验
2.2.1外观检验方法
焊缝外观检验是用肉眼或借助样板，或用低倍放大镜（不大于5倍）观察焊缝外形尺寸的检验方法。
焊缝外观检验包括直接外观检验和间接外观检验。
直接外观检验是直接观察测量焊缝的形状尺寸，在检验过程中可以采用适当的照明，利用反光镜调节照射角度和观察角度，或借助于低倍放大镜进行观察。
间接外观检验必须借助于工业内窥镜等工具进行检验验，用于眼睛不能接近的焊缝外观检验，如直径较小的管道、小直径容器的内表面焊缝检验等。
测量焊缝外形尺寸时，可采用万能量规、标准样板，如图2.1和图2.2所示。
图2.1焊缝外观检验用量规
图2.2外观检验万能量规的用法
2.2.2外观检验项目及要求
水工金属结构的所有焊缝均须进行外观检查，闸门及启闭机焊缝外观质量应符合表2.1的规定。
压力钢管焊缝外观质量应符合表2.2的规定。
表2.1闸门及启闭机焊缝外观质量检验mm
序号
检验项目
焊缝类别
一
二
三
缺陷的允许尺寸
1
裂纹
不允许
2
表面夹渣
不允许
深≤0.1δ，
长≤0.30δ，且<15
3
咬边
深度≤0.5mm；
连续咬边长度≤焊缝总长的10%，且≤100；两侧咬边累计长度≤该焊缝总长的15%；
角焊缝≤20%
≤1
4
表面气孔
不允许
直径≤1.0mm的气孔
每米范围内允许3个，
间距≥20
直径≤1.5mm的气孔
每米范围内允许5个，
间距≥20
5
焊缝余高△h
手工焊
δ≤12△h=0～1.5
12<δ≤25△h=0～2.5
25<δ≤50△h=0～3
δ>50△h=0～4
0～2
0～3
0～4
0～5
自动焊
0～4
0～5
6
对接接头
焊缝宽度
手工焊
盖过每边坡口宽度2～4，且平缓过渡
自动焊
盖过每边坡口宽度2～7，且平缓过渡
7
角焊缝厚度不足（按设计焊缝厚度计）
不允许
≤0.3+0.05δ，且≤1，
每100mm焊缝内缺陷总长≤25
≤0.3+0.05δ，且≤2，每100mm焊缝内缺陷总长≤25
8
角焊缝
焊脚K
手工焊
K<
K>
自动焊
K<
K>
表2.2压力钢管焊缝外观质量检验mm
序号
项目
焊缝类别
一
二
三
允许缺欠尺寸（mm）
1
裂纹
不允许
2
表面夹渣
不允许
深度≤0.1δ，
长度≤0.3δ且≤10
3
咬边
深度≤0.5
深度≤1
4
未焊满
不允许
深度≤0.2+0.02δ且≤1，
每100mm焊缝内缺欠总长≤25
5
表面气孔
不允许
每米范围内允许直径小于1.5的气孔5个，间距大于等于20
6
焊瘤
不允许
—
7
飞溅
不允许
—
8
焊缝余高
△h
手工焊
δ≤25△h=0～2.5
25＜δ≤50△h=0～3
δ＞50△h=0～4
—
自动焊
0～4
—
9
对接接头
焊缝宽度
手工焊
盖过每边坡口宽度1～2.5，且平缓过渡
自动焊
盖过每边坡口宽度2～7，且平缓过渡
10
角焊缝焊脚K
K≤12时，K
；K＞12时，K
注：
δ为板厚。
2.3焊缝内部缺陷检验
2.3.1检验人员
一类焊缝和二类焊缝的内部缺陷（缺欠）都应进行无损探伤检验。
无损检测人员必须持有我国水利、电力行业及无损检测协会无损检测人员资格鉴定工作委员会签发的，并与其工作相适应的资格证书。
评定焊缝质量应由Ⅱ级或Ⅱ级以上的无损检测人员担任。
2.3.2检验方法及要求
常用的无损探伤方法有射线探伤（RT）、超声波探伤（UT）、磁粉探伤（MT）、渗透探伤（PT）等。
射线探伤和超声波探伤主要检验焊缝内部的焊接缺陷，磁粉探伤和渗透探伤主要检验焊缝的表面缺陷。
2.3.2.1射线探伤
射线探伤是利用射线可穿透物质和在物质中具有衰减的特性来发现缺陷的检验方法。
根据所用射线种类，可分为X射线、y射线和高能射线探伤。
根据显示缺陷的方法，又分为电离法、荧光屏观察法、照相法和工业电视法。
但目前应用较多、灵敏度高、能识别小缺陷的理想方法是照相法。
2.3.2.2超声波探伤
超声波探伤是利用超声波探测焊接接头表面和内部缺陷的检测方法。
探伤时常用脉冲反射法超声波探伤。
它是利用焊缝中的缺陷与正常组织具有不同的声阻抗和声波在不同声阻抗的异质界面上会产生反射的原理来发现缺陷的。
探伤过程中，由探头中的压电换能器发射脉冲超声波，通过声耦合介质（水、油、甘油或糨糊等）传播到焊件中，遇到缺陷后产生反射波，经换能器转换成电信号，放大后显示在荧光屏上或打印在纸带上。
根据探头位置和声波的传播时间（在荧光屏上回波位置）可找出缺陷位置，观察反射波的波幅，可近似评估缺陷的大小。
2.3.2.3磁粉探伤
磁粉探伤是利用强磁场中铁磁材料表层缺陷产生的漏磁场吸附磁粉的现象而进行的无损探伤方法。
对于铁磁材质焊件，表面或近表层出现缺陷时，一旦被强磁化，就会有部分磁力线外溢形成漏磁场，对焊件表面的磁粉产生吸附，显示出缺陷痕迹。
可根据磁粉痕迹（简称磁痕）来判定缺陷的位置、取向和大小。
磁粉探伤可检测铁磁性材料表面和近表面缺陷。
磁粉探伤对表面缺陷灵敏度最高，对近表面缺陷，随深度的增加，灵敏度迅速降低。
磁粉探伤方法操作简单，缺陷显现直观，结果可靠，能检测焊接结构表面和近表面的裂纹、折叠、夹层、夹渣、冷隔、白点等缺陷。
磁粉探伤适用于施焊前坡口面的检验、焊接过程中焊道表面检验、焊缝成形表面检验、焊后经热处理、压力试验后的表面检验等。
2.3.2.4渗透探伤
渗透探伤是以物理学中液体对固体的润湿能力和毛细现象为基础，先将含有染料且具有高渗透能力的液体渗透剂，涂敷到被检工件表面，由于液体的润湿作用和毛细作用，渗透液便渗人表面开口缺陷中，然后去除表面多余渗透剂，再涂一层吸附力很强的显像剂，将缺陷中的渗透剂吸附到工件表面上来，在显示剂上便显示出缺陷的迹痕，通过迹痕的观察，对缺陷进行评定。
渗透探伤作为一种表面缺陷探伤方法，可以应用于金属和非金属材料的探伤，例如钢铁材料、有色金属、陶瓷材料和塑料等表面开口缺陷都可以采用渗透探伤进行检验。
形状复杂的部件采用一次渗透探伤可做到全面检验。
渗透探伤不需要大型的设备，操作简单，尤其适用于现场各种部件表面开口缺陷的检测，例如，坡口表面、焊缝表面、焊接过程中焊道表面、热处理和压力实验后的表面都可以采用渗透探伤方法进行检验。
各种无损检验方法的特点及适用范围见表2.3。
表2.3各种无损检验方法的特点及适用范围
每种探伤方法都有各自的适用范围，实际检测时，要根据检测目的，有针对性地选择最合适的探伤方法。
为了提高缺陷的检出精度，必要时可以多种探伤方法并用。
无论采用何种方法，均需符合以下规定。
（1）焊缝内部缺陷探伤可在射线或超声波探伤中任选一种。
表面裂纹检查可选用渗透或磁粉探伤。
（2）焊缝探伤长度占全长的百分比，闸门及启闭机不少于表2.4的规定，压力钢管不少于表2.5的规定。
如设计文件另有规定，则按设计文件规定执行。
表2.4闸门及启闭机焊缝探伤长度占全长百分数
钢种
板厚
mm
射线探伤
%
超声波探伤
%
一类
二类
一类
二类
碳素钢
<38
15
10
50
30
≥38
20
10
100
50
低合金钢
<32
20
10
50
30
≥32
25
10
100
50
表2.5压力钢管焊缝探伤长度占全长百分数
钢种
射线探伤%
超声波探伤%
一类
二类
一类
二类
碳素钢和低合金钢
25
10
100
50
高强钢
不锈钢
不锈钢复合钢板
40
20
100
100
注1：
钢管一类焊缝，用超声波探伤时，根据需要可使用射线探伤复检。
注2：
探伤部位应包括全部T形焊缝及每一个焊工所焊焊缝的一部分。
（3）射线探伤按GB/T3323标准评定，检验等级（分A、B二级）压力钢管为B，钢闸门为A、B级；一类焊缝不低于Ⅱ级合格，二类焊缝不低于Ⅲ级合格（焊接接头质量分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个等级）。
超声波探伤按GB/T11345标准评定，检验等级（分A、B、C三级）可选作B级，一类焊缝Ⅰ级为合格，二类焊缝Ⅱ级为合格（缺陷评定分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个等级）。
表面磁粉探伤或渗透探伤质量评定分别按JB/T6061和JB/T6062标准执行。
（4）焊缝局部无损探伤如发现有不允许缺陷时，应在其延伸方向或可疑部位作补充检查；如补充检查不合格，则应对该条焊缝进行全部检查。
（5）对有延迟裂纹倾向的钢材无损探伤应在焊接完成24h以后进行；对压力钢管抗拉强度下限值Rm≥800N/mm2的高强钢，无损探伤应在焊接完成48h以后进行。
（6）单面焊且无垫板的对接焊缝，根部未焊透深度不应大于板厚的10%，最大不超过2mm，但长度不大于该焊缝长度的15%（针对钢闸门）。
（7）板材的组合焊缝，如设计无特殊焊透要求，腹板与翼缘板的未焊透深度不应大于板厚的25%，最大不超过4mm（针对钢闸门）。
（8）由大厚度板材组成的一、二类角型焊缝或组合焊缝，应增加焊缝表面的检测（针对钢闸门）。
2.3.3焊缝返修与处理
（1）发现焊缝有不允许的缺陷时，应进行分析，并找出原因，制定返修工艺后方可返修处理。
（2）焊缝缺陷应根据钢材种类选用碳弧气刨、砂轮或其他机械方法进行清理，并用砂轮修磨成便于焊接的坡口；但不允许用电弧或气割火焰熔除。
返修前要认真检查，如缺陷为裂纹，则应用磁粉或渗透探伤，确认裂纹已经消除，方可返修。
（3）焊缝同一部位的返修次数不宜超过两次。
超过两次以上返修时，应查明原因，制定可靠的返修工艺措施。
返修后的焊缝，应进行探伤检查。
（4）在母材上严禁有电弧擦伤，如有擦伤应用砂轮将擦伤处作打磨处理，并检查有无微裂纹。
2.4焊后消应处理
（1）消除应力处理的方法有热处理消应、爆炸消应、振动时效消应。
（2）闸门是否进行消除应力热处理按设计文件规定执行。
（3）压力钢管通常要消除应力处理。
但高强钢的钢管或岔管不宜采用热处理的方法进行焊后消应处理。
（4）热处理法消应后，应提供消应热处理曲线；局部消应热处理后，应提供消应热处理后消应效果和硬度测定记录。
（4）钢管或岔管采用振动时效消应处理时，应提供焊缝消应前、后的残余应力测试数据，并记录在安装验收资料中。
（5）钢管或岔管采用爆炸消应处理时，应提供焊缝消应前、后的残余应力测试数据，并记录在安装验收资料中。
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