焊接质量控制(4)

2020-02-21 00:14

6)焊前预热

焊前预热是防止厚板焊接结构、低合金和中合金钢接头焊接裂纹的有效措施之一。焊前预热有利于改善焊接过程的热循环,降低焊接接头区域的冷却速度,防止焊缝与热影响区产生裂纹,减少焊接变形,提高焊缝金属与热影响区的塑性与冲击韧性。

焊件的预热温度应根据母材的含碳量和合金含量、焊件的结构形式和接头的拘束度、所选用焊接材料的扩散氢含量、施焊条件等因素来确定。母材含碳量和合金含量越高,厚度越大,焊前要求的预热温度也越高。钢制压力容器焊前预热100℃以上的钢种厚度参见表1-5。

表1-5 钢制压力容器预热100℃以上钢种厚度

钢种 厚度 碳钢 >38 16MnR >34 15MnVR >32

对于焊接工程结构,可以采用碳当量(CE)和冷裂纹指数法确定预热温度。碳当量和低合金钢焊接根据碳当量范围确定预热温度,见表1-6。

表1-6 典型钢种根据碳当量范围确定预热温度

碳当量CE/% CE<0.45 0.45≤CE<0.6 CE≥0.6

预热温度/℃ 无需预热 100~200 200~370 3、焊接工艺评定

(1)焊接工艺评定的目的

焊接工艺评定是通过焊接接头的力学性能或其它性能的试验证实焊接工艺规程的正确性和合理性的一种程序。生产厂家应按国家有关标准、监督规程或国际通用的法规,自行组织并完成焊接工艺评定工作。

焊接工艺评定试验不同于以科学研究和技术开发为目的而进行的试验,其目的主要有两个:一是为了验证焊接产品制造之前所拟定的焊接工艺是否正确;二是评定在所拟定的焊接工艺是合格的情况下,焊接结构生产单位能否制造出符合技术条件要求的焊接接头。所以焊接工艺评定的目的在于检验、评定拟定焊接工艺的正确性、是否合理、是否能满足产品设计和标准规定,评定制造单位是否有能力焊接出符合要求的焊接接头,为制定焊接工艺提供可靠依据。

(2)焊接工艺评定的一般程序

各生产单位因产品质量管理机构不尽相同,工艺评定程序会有一定差别。以下为焊接工艺评定的一般程序。

1) 焊接工艺评定立项;

2) 下达焊接工艺评定任务书; 3) 编制焊接工艺指导书;

4) 编制焊接工艺评定试验执行计划; 5) 试件的准备和焊接; 6) 焊接试件的检验;

7) 编写焊接工艺评定报告。

对于评定中不合格的项目,应找出原因并纠正后正确进行评定。最后应将所有软件, 如焊接工艺评定任务书、焊接工艺评定报告、施焊记录、各项检验试验报告等存档保存,以备调用。

总之,焊前的质量控制是要检查被焊产品焊接接头坡口的形状、尺寸、装配间隙、错边量是否符合图纸要求,坡口及其附近的油漆、氧化皮是否按工艺要求清楚干净,选用的焊材是否按规定的时间、温度烘干,焊丝表面的油锈是否除尽,焊接设备是否完好,电流、电压显示装置是否灵敏,需预热的材料是否按规定预热,焊工是否具有相应资格证书或技术水平等。只有以上各个环节全部符合工艺要求,方可进行焊接。

二、焊接过程质量控制

焊接生产过程中的质量控制是焊接中最重要的环节,一般是先按照设计要求选定焊接工艺参数,然后边生产、边检验。每一工序都需要按照焊接工艺规范或国家标准检验,主要包括焊接规范的检验、焊缝尺寸检验、焊接工装夹具的检验与调整、焊接结构装配的检查等。 1、焊接规范的检验

焊接规范是指焊接过程中的工艺参数,如焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊条(焊丝)直径、焊接的道数、层数、焊接顺序、电源的种类和极性等。焊接规范及执行规范的正确与否对焊缝和接头质量起着决定作用。正确的规范是在焊前进行试验、总结而取得的。有了正确的规范,还要在焊接过程中严格执行,才能保证接头质量的优良和稳定。对焊接规范的检查,不同的焊接方法有不同的内容和要求。 (1)手工电弧焊规范的检验

手弧焊必须一方面检验焊条的直径和焊接电流是否符合要求,另一方面要求焊工严格执行焊接工艺规定的焊接顺序、焊接道数、电弧长度等。 (2)埋弧自动焊和半自动焊焊接规范的检验

埋弧自动焊和半自动焊焊除了检查焊接电流、电弧电压、焊丝直径、送丝速度、焊接速度(对自动焊而言)外,还要认真检查焊剂的牌号,颗粒度,焊丝伸出长度等。 (3)电阻焊规范的检验

对于电阻焊,主要检查夹头的输出功率,通电时间,顶锻量,工件伸出长度,工件焊接表面的接触情况,夹头的夹紧力和工件与夹头的导电情况等。实施电阻焊时还要注意焊接电流、加热时间和顶锻力之间的相互配合。压力正常但加热不足,或加热正确而压力不足都会形成未焊透。电流过大或通电时间过长,会使接头过热,降低其机械性能。对于点焊,要检查焊接电流、通电时间、初压力以及加热后的压力、电极表面及工件被焊处表面的情况等是否符合工艺规范要求。对焊接电流、通电时间、加热的压力三者之间是否配合恰当要认真检查,否则会产生缺陷。如加热后的压力过大,会使工件表面显著凹陷和部分金属被挤出,压力不足,会造成未焊透,电流过大或通电时间过长,会引起金属飞溅和焊点缩孔。 (4)气焊规范的检验

气焊主要检查焊丝的牌号、直径,焊嘴的号码。并检查可燃气体的纯度和火焰的性质。如果选用过大的焊嘴,会使焊件烧坏,过小则会形成未焊透。使用过分还原性火焰会使金属渗碳,而氧化焰会使金属激烈氧化,这些都会使焊缝金属机械性能降低。 2、焊缝尺寸的检查

焊缝尺寸的检查应根据工艺卡或国家标准所规定的精度要求进行。一般采用特制的量规和样板来测量。最普通的测量焊缝的量具是样板,样板是分别按不同板厚的标准焊缝尺寸制造出来的,样板的序号与钢板的厚度相对应。例如,测量12mm厚的板材的对接焊缝,则选用12mm的一片进行测量。此外,还可用万能量规测量,它可用来测量T形接头焊缝的焊脚的凸出高量及凹下量,对接接头焊缝的余高,对接接头坡口间隙等。 3、夹具工作状态检查

夹具是结构装配过程中用来固定、夹紧工件的工艺装备。它通常要承受较大的载荷,同时还会受到由于热的作用而引起附加应力的作用。故夹具应有足够的刚度、强度和精确度。

在使用中应对其进行定期的检修和校核。检查它是否妨碍对工件进行焊接,焊接后工件由于热的作用而发生的变形,是否会妨碍夹具卸下取出。当夹具不可避免地要放在施焊处附近时,是否有防护措施,防止因焊接时的飞溅而破坏了夹具的活动部分,造成卸下取出夹具困难。还应检查夹具所放的位置是否正确,会不会因位置放置不当引起工件尺寸的偏差和因夹具自身重量而造成工件的歪斜变形。此外还要检查夹紧是否可靠。不应因零件热胀冷缩或外来的震动而使夹具松动失去夹紧能力。 4、结构装配质量的检验

在焊接之前进行装配质量检验是保证结构焊接后符合图纸要求的重要措施。对焊接装配结构主要应作如下几项的检查:

(1)按图纸检查各部分尺寸,基准线及相对位置是否正确,是否留有焊接收缩余量、机械加工余量等。

(2)检查焊接接头的坡口型式及尺寸是否正确。

(3)检查定位焊的焊缝布置是否恰当,能否起到固定作用,是否会给焊后带来过大的内应力。同时一并检验定位焊焊缝的缺陷,若有缺陷要及时处理。 (4)检查焊接处是否清洁,有无缺陷(如裂缝、凹陷、夹层等)。

三、焊后成品质量控制

1、焊后成品质量检验

焊接产品虽然在焊前和焊接过程中进行了检验,但由于需方对产品的整体要求,以及使用时条件的变化、波动等都有可能引发新的缺陷,所以,为了保证产品的质量,对成品也必须进行质量检验。成品检验的方法很多,应根据产品的使用要求和图纸的技术条件进行选用。焊接结构成品主要检验外观和无损探伤。同时,焊接产品在使用中的检验也是成品检验的一部分。当然,由于使用中的焊接产品其检验的条件发生了改变,所以,检验的过程和方法也有所变化。

(1)外观检查和测量

焊接接头的外观检验是一种手续简便而又应用广泛的检验方法,是成品检验的一个重要内容。这种方法有时也使用在焊接过程中,如厚壁焊件作多层焊时,每焊完一层焊道时便采用这种方法进行检查,防止前道焊层的缺陷被带到下一层焊道中。

外观检查主要是发现焊缝表面的缺陷和尺寸上的偏差。这种检查一般是通过肉眼观察,并借助标准样板、量规和放大镜等工具来进行检验的。所以,也称为肉眼观察法或目视法。 (2)致密性检验

贮存液体或气体的焊接容器,其焊缝的不致密缺陷,如贯穿性的裂纹、气孔、夹渣、未焊透以及疏松组织等,可用致密性试验来发现。致密性检验方法有:煤油试验、沉水试验、吹气试验、水冲试验、氨气试验和氦气试验等。

(3)受压容器焊接接头的强度检验 由于受压容器产品的特殊性和整体性,所以,对这类产品进行的接头强度检验只能通过检验其完整产品的强度来确定焊接接头是否符合产品的设计强度要求。这种检验方法常用于贮藏液体或气体的受压容器检查上,一般除进行密封性试验外,还要进行强度试验。 (4)物理方法的检验

物理检验方法是利用一些物理现象进行测定或检验被检材料或焊件件的有关技术参数,如温度、压力、粘度、电阻等,来判断其内部存在的问题。如内应力分布情况,内部缺陷情况等。有关材料技术参数测定的物理检验方法属于材料测试技术。材料或焊件内部缺陷存在与否的检验,一般都是采用无损探伤的方法。目前的无损探伤方法有超声波探伤、射线探伤、磁力探伤、渗透探伤等。

(5)焊接结构设计鉴定 为使焊接检验能顺利进行,必须对焊接结构设计进行鉴定。需要进行检验的焊接结构应具备可检验的条件,也就是应具有可探伤性。一个焊接产品能进行探伤,应具有如下的条件: 1)有适当的探伤空间位置。

2)有便于进行探伤的探测面。 3)有适宜探伤的探测部位的底面。

由于探伤方法很多而且各有不同。因此,各种方法要求的探伤空间、探测表面和探测部位的底面亦有所不同,具体情况可参见表1-7。

表1-7 产品进行探伤时各种探伤方法所要求的条件 探伤方法 探伤空间位置的要求 探测表面的要求 表面不需机械加工,只须清除影响显示缺陷的东西,并有放置铅字码、铅箭头和透度计的位置 尽可能作表面加工,以利于声波耦合。并有探头移动的表面范围 清除影响磁粉聚积的氧化皮等污物,并有探头工作的位置 探测部位的底面要求 要较大的空间位置,以满射线探伤 足射线机头的位置要求和调整焦距 要求较小的空间位置,只超声探伤 放置探头和探头移动的空间 要有磁化探伤部位撤放磁力探伤 磁粉、观察缺陷的空间位置 要有涂布探伤剂和观察缺陷的空间 能放置暗盒 反射法时,背面要求良好的反射面 若煤油探伤,背面要求有涂煤油的空间,并要清除妨碍煤油渗透的污物 渗透探伤 要求清除表面污物 当焊接产品制成后,如不能满足可探伤条件,则应在产品装焊过程中逐步探伤,但最后装焊的焊缝,应是具有可探伤条件的焊缝。在创造可探伤条件时,应考虑经济性、可靠性和得到最高的探伤灵敏度。 2、焊接产品服役质量检验

(1)焊接产品交付后的检验 1).焊接产品检验程序和检验项目 ① 查验检验资料是否齐全。

② 核对焊接产品质量证明文件。

③ 检查焊接产品实物和质量证明温家是否一致。

④ 按照有关安装规程和技术文件规定进行焊接产品质量检验。 ⑤ 对焊接产品重要部位、易产生质量问题的部位、运输中易破损和变形的部位应给以特别注意,重点检验。

2).焊接产品检验方法和验收标准

焊接成品的检验方法和验收标准应当与焊接产品制造过程中所采用的检验方法、检验项目、验收标准相同

3).焊接质量问题的现场处理

① 发现漏检,应作补充检查并补齐质量证明文件。

② 因检验方法、检验项目或验收标准等不同而引起的质量问题,应尽量采用同样的检验方法和评定标准,重新评定焊接产品是否合格。

③ 可修可不修的焊接缺陷一般不退修,焊接缺陷明显超标,应进行退修。其中大型焊接结构应尽量在现场修复,较小焊接结构而修复工艺复杂者也应及时返厂修复。 (2)焊接产品服役质量的检验 1)焊接产品运行期间的质量监控

焊接产品运行期间一般采用声发射技术经常监控运行情况。

2)焊接产品检修质量的复查

对苛刻条件(腐蚀介质、交变载荷、热应力)下工作的焊接产品,有计划地定期复查。 3)服役焊接产品质量问题现场处理

对重要焊接产品的退修要重新进行工艺评定,验证焊接工艺,制定返修工艺措施,编制质量控制指导书和记录卡。

(3)焊接结构破坏事故的现场调查与分析 1)现场调查与分析

① 保护焊接结构破坏现场,收集所有运行记录。 ② 查明运行操作过程是否正确。 ③ 查明焊接结构断裂位置。

④ 检查断口部位的焊接接头表面质量和断口质量。

⑤ 测量已破坏结构部分的实际厚度,核对它的厚度是杏符合图样要求,并为重新设计校核提供依据。

2)对母材和焊缝取样分析

① 重新对已破坏结构部分进行金相检验; ② 重新复查已破坏结构部分的化学成分; ③ 重新复查已破坏结构部分的力学性能。 3)复查焊接结构的制造工艺过程

对照设计说明书重新复查焊接结构的设计参数,考查是否符合国家标准,焊接结构的制造工艺过程是否合乎规定,查清责任,为确定修复工艺做必要的准备。 3、焊接检验档案的建立

焊接检验档案也是整个焊接生产质量保证体系中的重要组成部分。它不仅反映了焊接产品的实际质量,并且,为焊接质量控制工作提供了信息,为各类焊接产品的质量控制的统计、分析工作提供依据,而且,为焊接产品运行期间的维修和改造、事故分析等提供了质量考查的依据和历史凭证,因此,有关人员应予以高度重视。 (1)焊接检验记录

焊接检验记录至少应包括下述内容: 1)焊接产品的编号、名称、图号;

2)现场使用的焊接工艺文件的编号,如焊接工序明细卡、焊接工艺卡或焊接工艺评定等文件的编号或名称;

3)母材和焊接材料的牌号、规格、入厂检验编号; 4)焊接方法、焊工姓名、焊工钢印;

5)实际焊前预热温度、后热温度、消氢温度和时间等;

6)焊接检验方法、检验结果,包括外观检查、无损探伤、水压试验和焊接试样检查等; 7)焊接检验报告编号。检验报告是指理化实验室、无损探伤室等专职检验机构对焊缝质量进行检查之后,出具证明焊缝质量的书面报告。检验报告应对焊缝质量作出肯定或否定的判断,即作出“合格”或“不合格”的结论;

8)焊缝返修方法、返修部位、返修次数等; 9)焊接检验的记录日期、记录人签字。


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