超聲波無損探傷在焊接中的應(yīng)用
超聲波無損檢測的常規(guī)方法有直接用肉眼檢查的宏觀檢驗(yàn)和用射線照相探傷、超聲波探傷、磁粉探傷、滲透探傷、渦流探傷等儀器檢測。肉眼宏觀檢測可以不使用任何儀器和設(shè)備,但肉眼不能穿透工件來檢查工件內(nèi)部缺陷,而射線照相等方法則可以通過各種各樣的儀器或設(shè)備來進(jìn)行檢測,既可以檢查肉眼不能檢查的工件內(nèi)部缺陷,也可以大大進(jìn)步檢測的正確性和可靠性。用什么方法來進(jìn)行無損檢測,這需根據(jù)工件的情況和檢測的目的來確定。
超聲波探傷在焊接中的應(yīng)用:
首先要了解圖紙對焊接質(zhì)量的技術(shù)要求。目前鋼結(jié)構(gòu)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)GB50205-95《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》來執(zhí)行的。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:對于圖紙要求焊縫焊接質(zhì)量等級為一級時評定等級為Ⅱ級時規(guī)范規(guī)定要求做100%超聲波焊接;對于圖紙要求焊縫焊接質(zhì)量等級為二級時評定等級為Ⅲ級時規(guī)范規(guī)定要求做20%超聲波探傷;對于圖紙要求焊縫焊接質(zhì)量等級為三級時不做超聲波內(nèi)部缺陷檢查。在此值得留意的是超聲波探傷用于全熔透焊縫,其探傷比例按每條焊縫長度的百分?jǐn)?shù)計(jì)算,并且不小于200mm。對于局部探傷的焊縫假如發(fā)現(xiàn)有不答應(yīng)的缺陷時,應(yīng)在該缺陷兩真?zhèn)€延伸部位增加探傷長度,增加長度不應(yīng)小于該焊縫長度的10%且不應(yīng)小于200mm,當(dāng)仍有不答應(yīng)的缺陷時,應(yīng)對該焊縫進(jìn)行100%的探傷檢查,其次應(yīng)該清楚探傷時機(jī),碳素結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)在焊縫冷卻到環(huán)境溫度后、低合金結(jié)構(gòu)鋼在焊接完成24小時以后方可進(jìn)行焊縫探傷檢驗(yàn)。另外還應(yīng)該知道待測工件母材厚度、接頭型式及坡口型式。
截止到目前為止在實(shí)際工作中接觸到的要求探傷的盡大多數(shù)焊縫都是中板對接焊縫的接頭型式,所以下面主要就對焊縫探傷的操縱做針對性的總結(jié)。
一般地母材厚度在8-16mm之間,坡口型式有I型、單V型、X型等幾種形式。在弄清楚以上這此東西后才可以進(jìn)行探傷前的預(yù)備工作。在每次探傷操縱前都必須利用標(biāo)準(zhǔn)試塊(CSK-IA、CSK-ⅢA)校準(zhǔn)儀器的綜合性能,校準(zhǔn)面板曲線,以保證探傷結(jié)果的正確性。具體的方法如下:
1、探測面的修整:應(yīng)清除焊接工作表面飛濺物、氧化皮、凹坑及銹蝕等,光潔度一般低于▽4。焊縫兩側(cè)探傷面的修整寬度一般為大于即是2KT+50mm,(K:探頭 K值,T:工件厚度)。一般的根據(jù)焊件母材選擇K值為2.5探頭。例如:待測工件母材厚度為10mm,那么就應(yīng)在焊縫兩側(cè)各修磨100mm。
2、耦合劑的選擇應(yīng)考慮到粘度、活動性、附著力、對工件表面無腐蝕、易清洗,而且經(jīng)濟(jì),綜合以上因素選擇漿糊作為耦合劑。
3、由于母材厚度較薄因此探測方向采用單面雙側(cè)進(jìn)行。
4、由于板厚小于20mm所以采用水平定位法來調(diào)節(jié)儀器的掃描速度。
5、在探傷操縱過程中采用粗探傷和精探傷。為了大概了解缺陷的有無和分布狀態(tài)、定量、定位就是精探傷。使用鋸齒形掃查、左右掃查、前后掃查、轉(zhuǎn)角掃查、環(huán)繞掃查等幾種掃查方式以便于發(fā)現(xiàn)各種不同的缺陷并且判定缺陷性質(zhì)。
6、對探測結(jié)果進(jìn)行記錄,如發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷對其進(jìn)行評定分析。焊接對頭內(nèi)部缺陷分級應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB11345-89《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》的規(guī)定,來評判該焊否合格。假如發(fā)現(xiàn)有超標(biāo)缺陷,向車間下達(dá)整改通知書,令其整改后進(jìn)行復(fù)驗(yàn)合格。
焊縫檢驗(yàn)方法:
1,外觀檢查.
2,致密性試驗(yàn)和水壓強(qiáng)度試驗(yàn).
3,焊縫射線照相.
4,超聲波探傷.
5,磁力探傷.
6,滲透探傷.
關(guān)于返修規(guī)定:具體情況具體對待,總之要力爭減少返修次數(shù)在廠房建設(shè)及設(shè)備安裝中大量使用鋼結(jié)構(gòu),鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量十分重要,無損檢測是保證鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的重要方法。一般的焊縫中常見的缺陷有:氣孔、夾渣、未焊透、未熔合和裂紋等。到目前為止還沒有一個成熟的方法對缺陷的性質(zhì)進(jìn)行正確的評判,只是根據(jù)熒光屏上得到的缺陷波的外形和反射波高度的變化結(jié)合缺陷的位置和焊接工藝對缺陷進(jìn)行綜合估判。對于內(nèi)部缺陷的估判以及缺陷產(chǎn)生原因和防止措檀越有有以下幾點(diǎn):
1.氣孔:單個氣孔回波高度低,波形為單縫,較穩(wěn)定。從各個方向探測,反射波大體相同,但稍一動探頭就消失,密集氣孔會出現(xiàn)一簇反射波,波高隨氣孔大小而不同,當(dāng)探頭作定點(diǎn)轉(zhuǎn)動時,會出現(xiàn)此起彼落的現(xiàn)象。產(chǎn)生這類缺陷的原因主要是焊材未按規(guī)定溫度烘干,焊條藥皮變質(zhì)脫落、焊芯銹蝕,焊絲清理不干凈,手工焊時電流過大,電弧過長;埋弧焊時電壓過高或網(wǎng)絡(luò)電壓波動太大;氣體保護(hù)焊時保護(hù)氣體純度低等。假如焊縫中存在著氣孔,既破壞了焊縫金屬的致密性,又使得焊縫有效截面積減少,降低了機(jī)械性能,特別是存鏈狀氣孔時,對彎曲和沖擊韌性會有比較明顯降低。防止這類缺陷防止的措施有:不使用藥皮開裂、剝落、變質(zhì)及焊芯銹蝕的焊條,生銹的焊絲必須除銹后才能使用。所用焊接材料應(yīng)按規(guī)定溫度烘干,坡口及其兩側(cè)清理干凈,并要選用合適的焊接電流、電弧電壓和焊接速度等。
2.夾渣:點(diǎn)狀夾渣回波信號與點(diǎn)狀氣孔相似,條狀夾渣回波信號多呈鋸齒狀波幅不高,波形多呈樹枝狀,主峰邊上有小峰,探頭平移波幅有變動,從各個方向探測時反射波幅不相同。這類缺陷產(chǎn)生的原因有:焊接電流過小,速度過快,熔渣來不及浮起,被焊邊沿和各層焊縫清理不干凈,其本金屬和焊接材料化學(xué)成分不當(dāng),含硫、磷較多等。防止措施有:正確選用焊接電流,焊接件的坡口角度不要太小,焊前必須把坡口清理干凈,多層焊時必須層層清除焊渣;并公道選擇運(yùn)條角度焊接速度等。
3.未焊透:反射率高,波幅也較高,探頭平移時,波形較穩(wěn)定,在焊縫兩側(cè)探傷時均能得到大致相同的反射波幅。這類缺陷不僅降低了焊接接頭的機(jī)械性能,而且在未焊透處的缺口和端部形成應(yīng)力集中點(diǎn),承載后往往會引起裂紋,是一種危險(xiǎn)性缺陷。其產(chǎn)生原因一般是:坡口純邊間隙太小,焊接電流太小或運(yùn)條速度過快,坡口角度小,運(yùn)條角度不對以及電弧偏吹等。防止措施有:公道選用坡口型式、裝配間隙和采用正確的焊接工藝等。
4.未熔合:探頭平移時,波形較穩(wěn)定,兩側(cè)探測時,反射波幅不同,有時只能從一側(cè)探到。其產(chǎn)生的原因:坡口不干凈,焊速太快,電流過小或過大,焊條角度不對,電弧偏吹等。防止措施:正確選用坡口和電流,坡口清理干凈,正確操縱防止焊偏等。
5.裂紋:回波高度較大,波幅寬,會出現(xiàn)多峰,探頭平移時反射波連續(xù)出現(xiàn)波幅有變動,探頭轉(zhuǎn)時,波峰有上下錯動現(xiàn)象。裂紋是一種危險(xiǎn)性很大的缺陷,它除降低焊接接頭的強(qiáng)度外,還因裂紋的末端呈尖銷的缺口,焊件承載后,引起應(yīng)力集中,成為結(jié)構(gòu)斷裂的起源。裂紋分為熱裂紋、冷裂紋和再熱裂紋三種。熱裂紋產(chǎn)生的原因是:焊接時熔池的冷卻速度很快,造成偏析;焊縫受熱不均勻產(chǎn)生拉應(yīng)力。防止措施:限制母材和焊接材料中易偏析元素和有害雜質(zhì)的含量,主要限制硫含量,進(jìn)步錳含量;進(jìn)步焊條或焊劑的堿度,以降低雜質(zhì)含量,改善偏析程度;改進(jìn)焊接結(jié)構(gòu)形式,采用公道的焊接順序,進(jìn)步焊縫收縮時的自由度。冷裂紋產(chǎn)生的原因:被焊材料淬透性較大在冷卻過程中受到人的焊接拉力作用時易裂開;焊接時冷卻速度很快氫來不及逸出而殘留在焊縫中,氫原子結(jié)合成氫分子,以氣體狀態(tài)進(jìn)到金屬的細(xì)微孔隙中,并造成很大的壓力,使局部金屬產(chǎn)生很大的壓力而形成冷裂紋;焊接應(yīng)力拉應(yīng)力并與氫的析集中和淬火脆化同時發(fā)生時易形成冷裂紋。防止措施:焊前預(yù)熱,焊后緩慢冷卻,使熱影響區(qū)的奧氏體分解能在足夠的溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行,避免淬硬組織的產(chǎn)生,同時有減少焊接應(yīng)力的作用;焊接后及時進(jìn)行低溫退火,往氫處理,消除焊接時產(chǎn)生的應(yīng)力,并使氫及時擴(kuò)散到外界往;選用低氫型焊條和堿性焊劑或奧氏體不銹鋼焊條焊絲等,焊材按規(guī)定烘干,并嚴(yán)格清理坡口;加強(qiáng)焊接時的保護(hù)和被焊處表面的清理,避免氫的侵進(jìn);選用公道的焊接規(guī)范,采用公道的裝焊順序,以改善焊件的應(yīng)力狀態(tài)。