射線照相底片評定2焊接

1、第6章 射線照相底片的評定 主講：胡斌定 聯系中建安裝工程有限公司計量檢測中心 南京華建工業(yè)設備安裝檢測調試有限公司 特種設備常見焊接方式 手工電弧焊 非溶化極氣體保護焊(氬弧焊) 溶化極氣體保護焊（二氧化碳氣體保護焊） 埋弧自動焊 第6章 射線照相底片的評定 6.2.3 焊接的基本知識 1 焊接的冶金特點 兩個分離的物體（同種或異種材質）通過原子 或分子的結合和擴散造成永久性連接的工藝過程叫 做焊接。熔化焊是金屬材料焊接的主要方法。熔化 焊接時，被焊金屬在熱源作用下被加熱，發(fā)生局部 熔化，同時熔化的金屬、溶渣、氣相之間進行著一 系列影響焊縫金屬的成分、組織和性能的化

2、學冶金 反應，隨著熱源的離開，熔化金屬開始結晶，由液 態(tài)轉為固態(tài)，形成焊縫。 熔化焊有以下特點： 1.1 溫度高 1.2 溫度梯度大 1.3 熔池小，冷卻速度快 第6章 射線照相底片的評定 2 焊縫的結晶特點 從高溫到常溫，要經歷兩次組織變化過程。一次結晶， 從液態(tài)金屬轉變?yōu)楣腆w金屬的結晶過程，二次結晶，溫度降 低到相變溫度時發(fā)生組織轉變。 一次結晶從熔合線上開始，晶體的生長方向指向熔池中 心，形成柱狀晶體，當柱狀晶體生長至相互接觸時，結晶過 程結束。焊縫表面形狀、熱裂紋、氣孔、夾渣等缺陷的形成 均與一次結晶有關。 第6章 射線照相底片的評定 對低碳鋼及低合金鋼，一次結晶的組織是奧氏體，繼續(xù)冷

3、卻到 相變溫度時，奧氏體分解成鐵素體和珠光體，冷卻速度影響鐵素體 和珠光體的比率和晶粒大小，進而影響焊縫的強度、硬度和塑性韌 性，當冷卻速度很大時，有可能產生淬硬組織馬氏體，而冷裂紋的 形成與淬硬組織有關。 3 焊接接頭的組成及熱影響區(qū)組織 焊接接頭由焊縫和熱影響區(qū)兩部分組成。 二次結晶不僅僅發(fā)生在焊縫，也發(fā)生在靠近焊縫的基本金屬區(qū) 域，該區(qū)域在焊接過程中受到不同程度的加熱，停留時間不同，冷 卻速度不同，最終獲得各不相同的組織和機械性能，稱為熱影響區(qū)。 根據組織特征可將熱影響區(qū)劃分為熔合區(qū)、過熱區(qū)、相變重結 晶區(qū)和不完全區(qū)四個小區(qū)。 其中熔合區(qū)和過熱區(qū)組織晶粒粗大，塑性較低，是產生裂紋、 局部

4、脆性破壞的發(fā)源地，是焊接接頭的薄弱環(huán)節(jié)。 第6章 射線照相底片的評定 低碳鋼焊接接頭熱影響區(qū)的劃分、組織特性和性能如圖6-11所示 和見表（書163頁） 第6章 射線照相底片的評定 6.2.4 焊接缺陷的危害性及分類 1 焊接缺陷的危害性 焊接缺陷對鍋爐壓力容器安全的影響主要表現 在三個方面： 1.1 由于缺陷的存在，減少了焊縫的承載截面面積， 削弱了拉伸強度。 1.2 由于缺陷形成缺口，缺口尖端會發(fā)生應力集中 和脆化現象，容易產生裂紋并擴展。 1.3 缺陷可影響致密性，或穿過筒壁，發(fā)生泄漏。 第6章 射線照相底片的評定 2 焊接缺陷分類 金屬熔化焊焊接接頭中的缺陷可分為六類： 裂紋、未熔合、

5、未焊透、夾渣、氣孔、形狀缺陷 1.1 裂紋 局部斷裂形成的缺陷 按延伸方向分為縱向裂紋、橫向裂紋、輻射狀裂紋。 按發(fā)生部位分為焊縫裂紋、熱影響區(qū)裂紋、熔合區(qū)裂紋、焊趾裂紋、 焊道下裂紋、弧坑裂紋等 按發(fā)生條件和時機分為：熱裂紋、冷裂紋和再熱裂紋。 焊縫中結晶裂紋的出現地帶 圖7-1 各種裂紋的分布情況裂紋 1焊縫上縱向裂紋；2焊縫上橫向裂紋；3HAZ 縱向裂紋；4HAZ橫向裂紋；5弧坑裂紋；6焊道下裂紋；7焊 縫內晶間裂紋；8HAZ焊縫貫穿裂紋；9焊趾裂紋；10焊縫根 部裂紋 第6章 射線照相底片的評定 1) 熱裂紋 熱裂紋發(fā)生在焊縫金屬凝固末期，敏感溫度區(qū)間大致在固相線附近的 高溫區(qū)，最常見

6、的熱裂紋區(qū)是結晶裂紋，其生成原因是在焊縫金 屬凝固過程中，結晶偏析使雜質生成的低溶點共晶物富集于晶界， 形成所謂“液態(tài)薄膜”，由于焊縫凝固收縮而受到拉應力，最終 開裂形成裂紋。結晶裂紋最常見的情況 是沿焊縫中心長度方向開裂， 為縱向裂紋，有時也發(fā)生在 焊縫內部兩個柱狀晶之間， 為橫向裂紋?；】恿鸭y是另 一種形態(tài)的，常見的熱裂紋。 熱裂紋都是沿晶界開裂的， 通常發(fā)生在雜質較多的碳鋼 和奧氏體不銹鋼等材料焊縫中。 裂紋剖面 第6章 射線照相底片的評定 2) 冷裂紋 冷裂紋一般在焊后冷卻至馬氏體轉變溫度以下產生， 對于低碳鋼和低合金鋼，大致在300200以下。冷裂 紋可能在焊后立即出現，也可在幾小時

7、，幾天甚至更 長時間以后發(fā)生，這種冷裂紋稱為延遲裂紋，具有更 大的危險性。 拘束應力、淬硬組織和擴散氫是產生延遲裂紋的三 大因素。延遲裂紋多發(fā)生在熱影響區(qū)，少數發(fā)生在焊 縫上，沿縱向或橫向都有發(fā)生。焊趾裂紋、焊道下裂 紋、根部裂紋都是延遲裂紋常見的形態(tài)。 冷裂紋微觀形態(tài)有沿晶開裂，也有穿晶開裂。多發(fā) 生在低合金高強鋼和中、高碳鋼的焊接接頭。 第6章 射線照相底片的評定 3) 再熱裂紋 再熱裂紋是指某些含鉬、釩、鉻、鈮、鈦等沉淀強 化元素的低合金高強鋼和耐熱鋼，焊接冷卻后又重新 加熱（通常是消除應力熱處理）的過程中，在焊接熱 影響區(qū)的粗晶區(qū)產生的裂紋。產生裂紋的原因是在再 加熱時焊接殘余應力松弛

8、，導致較大的附加變形，與 此同時，熱影響區(qū)的粗晶部位會析出合金碳化物組成 的沉淀硬化相，如果粗晶部位的蠕變塑性不足以適應 應力的松弛所產生的附加變形，則沿晶界發(fā)生裂紋。 再熱裂紋的敏感溫度區(qū)間為550650. 裂紋是焊接缺陷中危害性最大的一種。裂紋是一種 面積型缺陷，顯著減少承載截面面積，更嚴重的是裂 紋尖端應力高度集中，為無窮大，很容易擴展導致破 壞。 第6章 射線照相底片的評定 1.2 未熔合 未熔合是指焊縫金屬與母材金屬，或焊縫金屬之間未熔化 結合在一起的缺陷。 按其所在部位，未熔合可分為坡口未熔合、根部未熔合、 層間未熔合三種，見圖。 第6章 射線照相底片的評定 1.2 未熔合 產生未

9、熔合缺陷的主要原因有：焊接電流過??； 焊接速度過快；焊條角度不對；產生了弧偏吹現象（有 磁性），焊接處于下坡焊位置，母材未熔化已被鐵水覆 蓋；母材表面有污物或氧化物影響溶敷金屬與母材間的 熔化結合等。 未熔合也是一種面積型缺陷，坡口未熔合和根部 未熔合對承載截面面積的減少非常明顯，應力集中也比 較嚴重，其危害性僅次于裂紋。 第6章 射線照相底片的評定 1.3 未焊透 未焊透是指母材金屬之間沒有熔化，焊縫金屬沒有進入接 頭的根部造成的缺陷。 未焊透可分為雙面焊未焊透和單面焊未焊透兩種。 第6章 射線照相底片的評定 1.3 未焊透 產生原因： 焊接電流過小，焊接速度過快；坡口角度太??； 根部鈍邊太

10、厚；根部間隙太?。缓笚l角度不當；電 弧太長。 未焊透也是一種比較危險的缺陷，其危害程度取 決于未焊透的形狀、深度和長度。 第6章 射線照相底片的評定 1.4 夾渣 夾渣是指焊縫金屬中殘留有外來固體物質所形成的缺陷。 夾渣按形態(tài)，可分為點狀夾渣、塊狀夾渣、條狀夾渣。按殘留固 體物質種類，可分為非金屬夾渣和金屬夾渣（如夾鎢、夾銅等）。 第6章 射線照相底片的評定 非金屬夾渣的主要成分是硅酸鹽，也有一些氧化物和 硫化物，主要來自焊條藥皮或焊劑溶渣。 金屬夾渣最常見的是鎢夾渣，它是由鎢極氬弧焊中的 鎢極燒損，掉入熔池中形成的。 非金屬夾渣產生原因：焊接電流太小，焊接速度太快； 熔池金屬凝固過快；運條不

11、正確；層間清渣不徹底等。 金屬夾渣產生原因：焊接電流過大或鎢極直徑太小， 鎢極有損傷，氬氣保護不良，鎢極觸及熔池底部未及時離 開。 夾渣是一種體積型缺陷，容易被射線照相檢出。夾渣 會減少焊縫受力截面。夾渣的棱角容易引起應力集中，成 為交變載荷的疲勞源。 第6章 射線照相底片的評定 1.5 氣孔 氣孔是指溶入焊縫金屬的氣體引起的空洞。 氣體按形狀可分為球形氣孔、條形氣孔、針形氣孔； 按分布狀態(tài)可分為單個氣孔、密集氣孔、鏈狀氣孔、蟲狀氣孔。 夾珠 “夾珠”是另一類特殊的氣孔，一般在自動焊中產生，它是 由前一道焊接生成的氣孔，被后一道焊接熔穿，鐵水流進氣孔 的空間而形成的。夾珠比一般氣孔要大一些，直徑一般在5mm 左右。如圖7-17所示。 夾珠在底片上多為圓形的灰白色影像，在白色的影像周圍