第8章焊接質(zhì)量

1、第8章 焊接質(zhì)量主要內(nèi)容：n8.1焊接質(zhì)量的重要性；n8.2焊縫的外觀檢查；n8.3焊縫的超聲波檢測；n8.4焊縫的射線檢測 8.1焊接質(zhì)量的重要性n 影響鋼結(jié)構(gòu)安全的三因素是:設(shè)計，材料和連接。連接方式主要是焊接和栓接。震驚全國的重慶綦（qi）江彩虹橋事故，就是由焊接和栓接問題共同引發(fā)的。通常，一個鋼結(jié)構(gòu)的連接，大約95%以上的工作量是焊接。所以，也可以認(rèn)為：影響鋼結(jié)構(gòu)安全的三因素是:設(shè)計，材料和焊接。n 相對而言，正規(guī)設(shè)計和材料按規(guī)定復(fù)驗，問題較少一些。另外，所謂“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計問題”，主要還是焊縫設(shè)計問題，設(shè)計深度不夠，缺少節(jié)點的焊接接頭詳圖，而把詳圖設(shè)計推給了施工單位。這樣，施工單位為了省

2、工節(jié)料，就存在著把要求全焊透的T型接頭，不開坡口，改為角焊縫的可能性。這樣，可以認(rèn)為：影響鋼結(jié)構(gòu)安全的主要因素是焊接接頭質(zhì)量。n 因此，鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量檢驗，應(yīng)是整個鋼結(jié)構(gòu)工程驗收的“重中之重”。n建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊縫，根據(jù)建筑鋼結(jié)構(gòu)的重要性、實際承受載荷的特性、焊縫的形式、工作環(huán)境和應(yīng)力狀態(tài)分類： 一級 二級 三級 它們對質(zhì)量要求、檢驗比例和檢驗標(biāo)準(zhǔn)都不一樣，本章中就這三個質(zhì)量等級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行講述。焊縫質(zhì)量等級的規(guī)定：1、在需要進(jìn)行疲勞計算的構(gòu)件中，凡對接焊縫均應(yīng)焊透，其質(zhì)量等級為： 1）作用力垂直于焊縫長度方向的橫向?qū)雍缚p或T型對接與角接組合焊縫，受拉時為一級，受壓時應(yīng)為二級； 2）作用力平行于焊

3、縫長度方向的縱向?qū)雍缚p應(yīng)為二級。 2、不需要計算疲勞的構(gòu)件中，凡要求與母材等強的對接焊縫應(yīng)予焊透，其質(zhì)量接等級當(dāng)受拉時應(yīng)不低于二級，受壓時宜為二級。 3、重級工作制和起重量Q50t的中級工作制吊車梁的腹板與上翼緣之間以及吊車桁架上弦桿與節(jié)點之間的T形接頭焊縫均要求焊透，焊縫形式一般為對接與角接組合焊縫，其質(zhì)量等級不應(yīng)低于二級。 n4、不要求焊透的T形接頭采用的角焊縫或部分焊透的對接焊縫，以及搭接連接采用的角焊縫，其質(zhì)量等級為： 1）對直接承受動力荷載且需要驗算疲勞的結(jié)構(gòu)和吊車起重量等于或大于50t的中級工作制吊車梁，焊縫的外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合二級； 2）對其它結(jié)構(gòu)，焊縫的外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可為三級。

4、n三級最低，只要求外觀檢查和尺寸檢查。二級要求部分作超聲波探傷檢查。一級最高，要求全部做探傷檢查。 n制作質(zhì)量一、二級的焊縫，工藝上必須保證全焊透。具體要根據(jù)焊接方法、焊接設(shè)備性能、板材厚度、操作水平等因素確定。對于手工電弧焊大于6mm時焊縫質(zhì)量二級以上，就需開坡口了；埋弧焊對接縫就要看是否留間隙、是否有焊劑墊或襯墊（銅墊、墊板）等，根據(jù)具體條件確定施焊工藝。n總之一二級焊縫不得有表面氣孔、夾渣、弧坑裂紋、電弧擦傷；且一級焊縫不許有咬邊、未焊滿、根部收縮等缺陷。8.2焊縫的外觀檢查n檢查工具 焊縫檢驗尺、鋼直尺n檢查方法 1）焊工施焊完畢后，應(yīng)將熔渣和兩側(cè)飛濺清理干凈，進(jìn)行自檢，并按規(guī)定打上焊

5、工代號鋼印，然后交檢驗員檢驗，經(jīng)檢驗合格后，方可轉(zhuǎn)入后道工序； 2）應(yīng)對焊縫表面缺陷，如裂紋、表面氣孔、咬邊、弧坑和焊瘤等進(jìn)行宏觀檢查，必要時（可疑處）用五倍以上放大鏡仔細(xì)觀察。焊縫外形尺寸（焊縫寬度、寬度差、焊縫高度、高度差）應(yīng)用焊接檢驗卡尺進(jìn)行檢查； 3）測量咬邊深度，用鋼直尺測咬邊長度； 4）檢查焊縫的錯邊量。如鋼板焊后產(chǎn)生角變形，可用鋼直尺量得空隙尺寸，用三角函數(shù)計算出角變形度數(shù)（可預(yù)先計算好，列出空隙尺寸與度數(shù)的對應(yīng)值）； 5）用鋼直尺從基準(zhǔn)線量至焊縫隙中心，經(jīng)測量焊縫的不直度和中心偏移量。n表面的質(zhì)量要求： 1）焊縫外觀形狀、尺寸、平直度應(yīng)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計圖紙的規(guī)定； 2）焊縫表

6、面和熱影響區(qū)不得有裂紋，未熔合、夾渣、氣孔、燒穿和焊瘤。自動焊表面不得有未焊透、咬邊和凹坑、焊縫上的熔渣和兩側(cè)的飛濺必須清楚干凈； 3）焊縫與母材應(yīng)圓滑過渡； 4）T形角焊縫的焊腳尺寸應(yīng)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計圖樣的要求，外形應(yīng)平滑過渡； 5）焊縫的咬邊深度不得大于0.5mm，咬邊的連續(xù)長度不得大于100mm，焊縫兩側(cè)咬邊的總長度，不得超過該焊縫長度的15%。 6）焊縫不得有低于母材的凹瘤，低于母材的凹瘤深度不得大于0.5mm，凹瘤的連續(xù)長度不得大于10mm，凹瘤的總長度不得大于該焊縫總長度的10%。n焊縫尺寸及其偏差的規(guī)定 1）平焊縫余高應(yīng)3mm，余高差2mm； 2）對接焊縫的寬度，其下限以填滿焊

7、縫坡口而不產(chǎn)生邊緣未熔合為原則，其上限為坡口寬度加4mm，寬度差3mm；3）焊縫的不直度不得大于3mm，且不應(yīng)有明顯突變，在1m長度上只允許一個S型彎曲，且彎曲度不得大于3mm；4）焊縫錯邊量應(yīng)10%S（S為板厚）；5）角焊縫兩焊腳高度差2mm，焊縫中心凹凸度1.5mm；6）角焊縫的焊腳高度差應(yīng)施焊件的厚度，當(dāng)S8mm時，角焊縫焊腳高度應(yīng)不小于8mm；7）焊縫外觀質(zhì)量合格，流入下一道工序；不合格，由檢驗員填寫報驗單讓操作人員在相應(yīng)的位置上返修； A：焊瘤返修：在焊瘤處用砂輪機打磨； B：夾渣返修、氣孔返修、裂紋返修：清楚缺陷，檢修缺陷的清除，坡口的準(zhǔn)備，用手工補焊，采用與母材原評定中焊條按工藝

8、評定的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行補焊； C：咬邊、弧坑返修：用直徑2.5mm電焊條手工補焊咬邊處。n其他具體要求：P149150 參見表166焊縫外觀質(zhì)量允許偏差 表167焊縫焊腳尺寸允許偏差 表168焊縫余高和錯邊允許偏差8.3焊縫的超聲波檢測項目一級焊縫（主要是對接焊縫）二級焊縫（主要是T接焊縫）探傷比例100%UT至少20%UT標(biāo)準(zhǔn)GB11345-89鋼焊縫超聲波探傷方法及質(zhì)量分級法GB11345-89檢驗等級及評定等級 B級檢驗II級和II級以上B級檢驗III級和III級以上設(shè)計要求為一、二級焊縫與焊縫質(zhì)量等級及檢驗等級對照表設(shè)計要求為一、二級焊縫與焊縫質(zhì)量等級及檢驗等級對照表檢驗等級檢驗等級 根據(jù)

9、標(biāo)準(zhǔn)要求：鋼結(jié)構(gòu)焊縫采用B級檢驗，也可根據(jù)委托要求和設(shè)計說明進(jìn)行調(diào)整。項目焊接球節(jié)點網(wǎng)架螺栓球節(jié)點網(wǎng)架箱形結(jié)構(gòu)隔板的電渣焊是否做UT是是是標(biāo)準(zhǔn)焊接球節(jié)點鋼網(wǎng)架焊縫超聲波探傷及其質(zhì)量分級法螺栓球節(jié)點鋼網(wǎng)架焊縫超聲波探傷及其質(zhì)量分級法檢驗范圍檢測焊縫寬度的包羅線，確認(rèn)每個角落都焊透，確認(rèn)焊縫中無裂紋及超標(biāo)的夾渣、氣孔檢驗區(qū)域n檢驗區(qū)域的寬度應(yīng)是焊縫本身再加上焊縫兩側(cè)，各相當(dāng)于母材厚度的30%的一段區(qū)域，這個區(qū)域最小是10mm，最大是20mm。探傷面的處理及探頭移動區(qū)域n探傷面應(yīng)清除飛濺、鐵屑、油垢、氧化皮及其他雜物，探傷面應(yīng)平整光滑，便于探頭自由掃查，其表面粗糙度不應(yīng)超過6.3mm，必要時進(jìn)行打磨

10、；n探頭移動區(qū)域 直射法 0.75P 一次反射法 1.25P其中P=2K， 板厚；P跨距；K探頭、斜探頭的折射角n儀器校準(zhǔn)n掃查速度和掃查方式及缺陷長度的評定和標(biāo)記： 1）掃查速度應(yīng)不大于150mm/s，相鄰兩次探頭移動間距保持至少有探頭寬度15%的重疊； 2）掃查方式一般為鋸齒型，為確定其缺陷位置、方向和形狀，觀察缺陷的動態(tài)波形，或區(qū)分缺陷訊號與偽訊號，也可采用前后、左右、轉(zhuǎn)角、環(huán)繞等四種探頭的基本掃查方式 3）缺陷長度的測定一般用6dB法，即最大反射波幅，6db范圍的探頭移動距離視為缺陷的只是長度l；4）以缺陷指示長度的起點確定缺陷長度的位置，以最大反射波高的位置確定與焊縫線相垂直及深度方

11、向的位置。缺陷的評定分級1）最大反射波幅位于II區(qū)的缺陷，其指示長度小于10mm按5mm計；2）相鄰兩缺陷各向間距小于8mm時，兩缺陷的指示長度之和作為單個缺陷的指示長度；3）最大反射波幅位于II區(qū)的缺陷，根據(jù)其指示長度按下表進(jìn)行評定：評定等級檢驗等級B板厚：4300mmIt/3以下，最小10mm最大30mmII2t/3以下，最小12mm最大50mmIII3t/4以下，最小16mm最大75mmIV超過III級4）多個II區(qū)的合格缺陷累計長度L，即缺陷累計長度等級評定按下表執(zhí)行：評定等級B級IL不大于被檢焊縫長度的10% IIL不大于被檢焊縫長度的20%IIIL不大于被檢焊縫長度的30%IV超過

12、III級者5）最大反射波幅不超過評定線的評為I級；6）最大反射波幅在評定線以上，且檢驗人員判定為裂紋及裂紋相似的缺陷，不考慮其波幅和尺寸如何，均評為IV級；7）I區(qū)的缺陷，除裂紋以外的缺陷都視為I級；8）III區(qū)的缺陷不考慮其指示長度如何，都是為IV級I區(qū)：評定線與定量線之間的區(qū)域II區(qū)：定量線與判廢線之間的區(qū)域III區(qū)：判廢線以上的區(qū)域nUT完畢要提交超聲波探傷報告 包括： 工程情況：工程名稱、委托單位、編號； 工件情況：工件名稱、材料牌號、編號、數(shù)量； 檢測條件：探傷儀型號、探頭類型、探頭標(biāo)稱頻率、晶片尺寸、耦合劑、對比試樣等； 檢測結(jié)果：缺陷位置、缺陷分布示意圖、缺陷等級及其他； 檢測人

13、員、審核人員、報告簽發(fā)人姓名及資格等級、檢測日期、檢測單位等； 焊縫探傷的示意圖。 8.4焊縫的射線檢測n射線檢驗在建筑鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用不多，但在橋梁鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用很多。執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)鋼熔化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量分級（GB3323）n檢驗等級為A、B級；n評定等級：一級焊縫達(dá)到II級和II級以上，二級焊縫達(dá)到III級或III級以上。n射線照相技術(shù)分兩種等級： A級 普通法； B級 優(yōu)化法； B級法用于A級靈敏度不夠的時候，若存在比B級更優(yōu)的技術(shù)，簽約雙方可通過規(guī)定適宜的全部檢測參數(shù)采用比B級更優(yōu)的技術(shù)。 射線照相技術(shù)的選定，應(yīng)由簽約各方商定。射線檢驗的一般要求1）電離輻射的防護(hù)2）表面處理和檢驗時機3

14、）射線底片上的焊縫定位4）射線底片上的焊縫定位5）工件標(biāo)識6）膠片搭接7）像質(zhì)計（IQI）類型和位置8）像質(zhì)評定9）最低像質(zhì)值10）人員資格推薦的射線照相檢驗技術(shù)-透照布置1）射線源在工件一側(cè)，膠片在工件另一側(cè)圖1 平板單壁透照布置（縱縫）S射源；F-膠片n2）射線源在工件外側(cè)，膠片在工件內(nèi)側(cè)。圖2 曲面工件單壁透照布置（環(huán)縫）圖3 曲面工件單壁透照布置（管座填角焊縫，插入式）圖4 曲面工件單壁透照布置（管座填角焊縫，騎座式）n3）射線源位于工件內(nèi)側(cè)中心，膠片在外側(cè)；圖5曲面工件單壁透照布置（環(huán)縫，周向曝光法）圖6曲面工件單壁透照布置（插入式管座焊縫，周向曝光法）圖7曲面工件單壁透照布置（騎座

15、式管座焊縫，周向曝光法）n4）射線源位于工件內(nèi)側(cè)偏心處，膠片在外側(cè)圖8曲面工件單壁透照布置（環(huán)縫，偏心內(nèi)透法）圖9曲面工件單壁透照布置（插入式管座焊縫，偏心內(nèi)透法）圖10曲面工件單壁透照布置（騎座式管座焊縫，偏心內(nèi)透法）n5）橢圓成像透照法圖11 曲面工件雙壁雙影透照布置（橢圓法）射線源和膠片均在工件外側(cè)n6）垂直透照法圖12 曲面工件雙壁雙影透照布置（垂直投影法）射線源和膠片均在工件外側(cè)n7）射線源位于工件外側(cè)，膠片在另一側(cè)圖13曲面工件雙壁單影透照布置（IQI靠近膠片）圖14雙壁單影透照布置（射線源緊貼工件表面）圖15 縱焊縫雙壁單影透照布置圖16雙壁單影透照布置（三通填角焊縫）圖17 T

16、型接頭角焊縫透照布置 透照布置一圖18 T型接頭角焊縫透照布置 透照布置二n8）不等厚材料透照法圖19 不等厚對接接頭的多膠片法n射線檢驗報告 每次透照或成批透照，應(yīng)作出檢驗報告，提供所用射線照相技術(shù)的有關(guān)數(shù)據(jù)以及有助于評定結(jié)果的具體條件； 檢驗報告應(yīng)至少包括：檢驗單位；產(chǎn)品名稱；材料；熱處理；焊接接頭形式；材料厚度；焊接工藝；檢驗規(guī)范（包括驗收要求）；透照技術(shù)、等級和所要求的IQI靈敏度；透照布置；所用標(biāo)記系統(tǒng)；布片圖；射源類型、焦點尺寸、設(shè)備型號；膠片、增感屏和濾板；管電壓、管電流或源活度；曝光時間和射源至膠片距離； 沖洗方法、即手工/自動；IQI類型和位置；檢驗結(jié)果：包括底片黑度和IQI

17、數(shù)值；經(jīng)特殊商定的與本標(biāo)準(zhǔn)的偏差；操作者的姓名、資格和責(zé)任者資格；透照日期和報告日期。8.5焊縫的磁粉檢測MTn用途：在建筑鋼結(jié)構(gòu)里有兩處常用MT： 一是厚工件反面清根并打磨后，用MT判斷清根的結(jié)果； 另一個是重要焊縫用MT檢測有無表面裂紋。n標(biāo)準(zhǔn)：JB/T6061-92焊縫磁粉檢驗方法和缺陷磁痕的分級磁粉檢測適用范圍n適用于檢測鐵磁性材料表面和近表面的缺陷（因此對于奧氏體不銹鋼和有色金屬等非鐵磁性材料不能用磁粉檢測的方法進(jìn)行探傷，而馬氏體不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼具有磁性，可以進(jìn)行磁粉檢測。）n磁粉檢測可以發(fā)現(xiàn)表面和近表面的裂紋、夾雜、氣孔、未熔合、未焊透等缺陷，但難以發(fā)現(xiàn)表面淺而寬的凹坑、埋藏

18、較深的缺陷及與工件表面夾角極小的分層。磁粉檢測的優(yōu)缺點n優(yōu)點： 1）能直觀的顯示出缺陷的位置、形狀和大?。?2）可檢測出鐵磁性材料表面和近表面的缺陷； 3）檢測速度快，工藝簡單、成本低、污染少； 4）靈敏度高，可檢測微米級寬的缺陷。n缺點： 1）不能檢測非鐵磁性材料； 2）不能檢測埋藏較深的缺陷； 3）不容易發(fā)現(xiàn)與工件表面夾角極小的缺陷； 4）直接通電法和觸頭法因為易產(chǎn)生電弧燒傷工件而不適用于對表面質(zhì)量要求較高的工件進(jìn)行檢測； 5）不能通過對磁痕的分析直接判斷缺陷本身的深度。磁粉檢測程序n預(yù)處理n施加磁粉或磁懸液n磁化n磁痕的觀察與記錄n缺陷評級n退磁n后處理焊縫中的磁痕特征n裂紋：檢測時磁痕

19、一般清晰可見，較濃密，有的呈直線狀，有的較彎曲，有的呈樹枝狀，焊接弧口裂紋多呈放射狀；n未熔合和未焊透：他們的磁痕一般較寬、較淺，且比較圓順；n夾渣：磁痕是點狀或條狀；磁粉檢測的質(zhì)量控制n為了保證磁粉檢測的質(zhì)量和可靠性，必須從人、機、料、法、環(huán)五個方面進(jìn)行控制，從而保證磁粉檢測靈敏度的三個變量（工藝變量、設(shè)備變量和應(yīng)用變量）得到控制。 1）人員資格的控制 2）設(shè)備的質(zhì)量控制 3）材料的質(zhì)量控制 4）檢測工藝的質(zhì)量控制 5）檢測環(huán)境的質(zhì)量控制1）人員資格的控制n首先要求檢測人員除具有一定的磁粉檢測基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識外，還應(yīng)具有鍋爐壓力容器、其他無損檢測方法及金屬材料和加工工藝等相關(guān)知識，并取得國

20、家質(zhì)檢總局的磁粉檢測資格證書；n其次，檢測人員必須由高度的責(zé)任心；n另外，檢測人員應(yīng)具有良好的視力。 2）設(shè)備的質(zhì)量控制n用于磁粉檢測的設(shè)備應(yīng)按規(guī)定定期做如下校驗： （1）電流表每半年校驗一次； （2）設(shè)備內(nèi)部短路檢查至少每半年校驗一次； （3）電流載荷至少每半年校驗一次； （4）電磁軛提升力至少每半年校驗一次3）材料的質(zhì)量控制n（1）磁懸液濃度應(yīng)符合下表1要求磁粉類型配置濃度g/l沉淀濃度（含固體量：ml/100ml）要求最佳非熒光磁粉10251.22.41.52.0熒光磁粉0.53.00.10.40.150.25表表11n（2）磁懸液的污染情況： （a）當(dāng)梨形管上層的污染物沉淀體積超過下層

21、磁粉體積的30%時為污染； （b）熒光磁粉的亮度和顏色與標(biāo)準(zhǔn)磁懸液相比明顯降低，或載液發(fā)熒光，以及磁懸液變色、結(jié)團(tuán)等都說明磁懸液污染。出現(xiàn)以上情況應(yīng)該更換磁懸液； （3）通過水?dāng)嘣囼灆z驗磁懸液的濕潤性能。另外，在北方冬天溫度較低的地區(qū)，最好使用合適的油磁懸液保證在檢測時磁懸液有很好的流動性。4）檢測工藝的質(zhì)量控制n（1）嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和檢驗規(guī)程進(jìn)行，所有技術(shù)文件必須齊全、正確，并應(yīng)是現(xiàn)行有效版次；n（2）應(yīng)在初次使用磁粉探傷機時及此后至少在每班開始檢測前和檢測結(jié)束時進(jìn)行綜合性能試驗。用于綜合性能試驗的試樣有自然缺陷標(biāo)準(zhǔn)樣件、交流標(biāo)準(zhǔn)試塊、直流標(biāo)準(zhǔn)試塊和標(biāo)準(zhǔn)試片。（A1-30/100型標(biāo)準(zhǔn)試片最常用） 5）檢測環(huán)境的質(zhì)量控制n（1）用非熒光磁粉檢測時被檢工件表面的可見光照度應(yīng)不小于1000