压力容器的焊接与检测.ppt

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1、主讲人：曹美生,压力容器的焊接与检测,第一章 压力容器的焊接,一综 述 压力容器是承载压力介质的容器，广泛用于石油化工、化学、医药、冶金、机械、矿山、电力、航天航空和交通运输等工业生产部门，其中尤以石油化学工业应用最为普遍，而且绝大多数是在压力、温度下运行。 压力容器因其承受各种静、动载荷或交变载荷，并附加机械或温度载荷，且大多数都是容纳压缩气体或饱和液体的容器，若容器破裂，必将导致介质突然卸压膨胀，瞬间释放出极大的破坏能量；加上压力容器绝大多数系焊接制造，容易产生各种焊接缺陷，一发生爆炸破裂，器内易爆、易燃、有毒介质向外泄漏，势必造成灾难性的后果。 据统计，压力容器80% 以上的爆炸事故，都

2、是由于焊缝缺陷原因造成的，因此，压力容器质量的好坏，关系到压力容器的安稳长满优运行。这就要求压力容器具有较高的安全可靠性；因此，国家把压力容器制造纳入了安全监察管理的范围，并由锅炉压力容器质量检验所派员驻厂，对压力容器的制造过程实施质量监督检验。,第一章 压力容器的焊接,二压力容器的焊接 压力容器能否具有较高的安全可靠性，需要从设计、制造、操作三个方面加以保证；其中压力容器制造的质量控制核心就是焊接质量，这就决定了压力容器焊接质量的重要性。（一）焊接原理与焊接方法分类 压力容器的焊接主要是通过电弧焊来实现的。电弧焊是采用焊极间低电压大流量持续供电所产生的电弧，将金属熔化后进行焊接的一种工艺方法

3、，是现代工业生产的一项重要加工工艺，是压力容器制造（组焊）过程中专业技术性很强的一道关键工序。 1.焊接原理 手工电弧焊是利用电弧放电(俗称电弧燃烧)所产生的热量，将焊条与工件熔化，冷凝后形成焊缝，从而获得牢固的焊接接头的过程。 焊接时，在工件与焊条两极之间的气体介质中持续强烈的放电现象称为电弧。手工电弧焊焊接时，电弧中心部分的最高温度可达50008000，两极的温度可达35004200。,第一章 压力容器的焊接,2. 焊接方法分类 压力容器制造（组焊）过程中广泛应用的主要焊接方法： 1）焊条电弧焊（俗称手工电弧焊）； 2）钨极气体保护焊（分氩弧焊和CO2气体保护焊）； 3）熔化极气体保护焊；

4、 4）埋弧焊（俗称埋弧自动焊）； 5）电渣焊。,第一章 压力容器的焊接,焊接电缆,图 1 焊条电弧焊,图 3 熔化极气体保护焊 图 2 钨极气体保护焊,第一章 压力容器的焊接,1.工件 2.熔池 3.熔滴 4.焊剂 5.焊剂斗 6.焊嘴 7.焊丝 8.焊渣 9.渣壳 10.焊缝 图 4 埋弧焊,第一章 压力容器的焊接,图 5 电渣焊,第一章 压力容器的焊接,电渣焊的焊接原理： 电渣焊是利用电流通过熔渣所产生的电阻热作为热源，将填充金属和母材熔化，凝固后形成金属原子间牢固连接的焊接方法。 开始焊接时，通过焊丝与起焊槽短路起弧，然后不断加入少量固体焊剂，利用电弧的热量使之熔化，形成液态熔渣，待熔渣

5、达到一定深度时，增加焊丝的送进速度，并降低电压，使焊丝插入渣池，电弧熄灭，从而转入电渣焊焊接过程。电渣焊的主要缺点： 输入热量大，焊接接头在高温下停留时间较长、焊缝附近容易过热，焊缝金属呈粗大结晶的铸态组织，冲击韧性低，焊件在焊后一般需要进行正火和回火热处理。,第一章 压力容器的焊接,3. 焊接设备,交流电弧焊机 直流电弧焊机,第一章 压力容器的焊接,电渣焊机,埋弧焊机,第一章 压力容器的焊接,4 焊接接头 1）焊接接头是指在电弧焊焊接过程中，利用电弧燃烧所产生的热量，将焊条与工件熔化，冷凝后形成的焊缝。焊接过程中因焊接连接形式的差异而形成不同的焊接接头。,第一章 压力容器的焊接,2）焊接接头

6、分类 A 类焊接接头（纵向对接焊缝）： 园筒部分的纵向接头（多层包扎压力容器层板层纵向接头除外）、球形封头与园筒连接的环向接头、各类凸形封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头。 B 类焊接接头（环向对接焊缝）： 壳体部分的环向接头、锥形封头小端与接管连接的接头，长颈法兰与接管连接的接头，但已规定为A、C、D类的焊接接头除外。 C 类焊接接头（角接焊缝）： 平盖、管板与园筒非对接连接的接头，法兰与壳体、接管连接的接头，内封头与园筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层的纵向接头。 D 类焊接接头（搭接焊缝）： 接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头，但已规定为A、B类的焊接接头除外

7、。,第一章 压力容器的焊接,3) 焊接接头分类图,对接焊接接头 角接焊接接头,搭接焊接接头 角接焊接接头,第一章 压力容器的焊接,4) 焊接接头的组成,1.焊缝金属 2.熔合区 3.热影响区,a.焊接接头 焊接接头由焊缝金属、熔合区和热影响区三个部分组成。 b.焊缝金属 焊缝金属是指利用电弧燃烧所产生的热量，将焊条与工件熔化、冷凝后形成的金属部分；焊接时形成焊缝的液体金属熔化区域称为熔池。 焊接时，母材金属与焊接填充金属熔化后，由于熔池小、周边温度散失面积大，将以较快的速度冷却凝固形成焊缝金属，容易导致焊缝组织晶粒粗大、成分偏析、组织不致密；但焊缝金属的总体性能问题不大，强度可以保证。,第一章

8、 压力容器的焊接,c.熔合区 熔合区是指焊缝金属和未熔化的母材的交界区，也称半熔化区，是焊接接头中焊缝金属向热影响区过渡的区域。该区域很窄，宽度仅为0104mm，两侧分别为完全熔化的焊缝区和完全不熔化的热影响区。 熔合区是熔化区和非熔化区之间的过渡区域，区域内化学成分不均匀，晶粒组织粗大、呈粗大的过热组织或淬硬组织，故熔合区的性能往往是焊接接头中最差的，是焊接接头中的薄弱部位。 d.热影响区 紧靠焊缝的母材受热影响但未熔化而发生金相组织、力学性能变化的区域。热影响区是被焊缝区的高温加热造成组织和性能改变的区域，可分为过热区、 正火区和部分相变区。 过热区的最高加热温度达到1100以上，呈晶粒粗

9、大，甚至产生过热组织，故过热区的塑性和韧性明显下降，是热影响区中机械性能最差的部位。 正火区的最高加热温度从Ac3至1100的区域，焊后空冷能得到晶粒较细小的正火组织，正火区的机械性能较好。 部分相变区最高加热温度从Ac1至Ac3的区域，只有部分组织发生相变， 叫部分相变区，此区晶粒不均匀，性能也较差。,第一章 压力容器的焊接,（三）焊接施工的危害机理 1. 焊接应力 焊接过程是金属的冶炼过程，也是母材金属和焊材金属的熔解和熔合的过程。 焊接过程中，要熔化母材和焊材就要加热；焊接结束后，焊缝要冷却、凝固就会产生收缩，形成焊接收缩应力；焊缝冷却收缩过程中，被固定的母材存在一种拘束力，对焊缝的冷却

10、收缩形成一种焊接拘束力。在焊接收缩应力和焊接拘束力的作用下，熔合区将在拘束力和焊接收缩应力的作用下，导致焊接应力破坏，即出现焊接裂纹。 2. 钢材的低温冷脆性 温度变化对钢材的性能影响很大，低温下钢材易发生低温冷脆性断裂破坏。 低温冷脆性是指钢材在低温状态下由韧性转化为脆性进而发生破坏的现象。在较低环境温度下，随着温度的降低，材料的缺口韧性也随之降低，材料逐渐变脆，这种性质称为低温冷脆性。 材料的断裂强度和屈服强度与温度有关，在一般情况下，材料的断裂强度温度的降低而减小，屈服强度随温度的降低而增加。在特定温度下，当材料的屈服强度比断裂强度大时，材料在受力时还未发生屈服便断裂了，则材料显示冷脆性

11、。,第一章 压力容器的焊接,（四）压力容器焊接 1. 焊接是压力容器制造（组焊）过程中专业技术性很强的一道关键工序。压力容器的焊接综合涵盖以下方面： 1）焊接材料； 2）焊工； 3）焊接设备； 4）焊接工艺； 5）焊接过程； 6）焊接检验。 2. 压力容器焊接管理 （1）焊接材料管理 1） 焊接材料检验 用于压力容器受压元件焊接的焊接材料，必须具有质量证明书或产品合格证，并经检验合格； 焊接材料质量证明书不全或对焊接材料质量有怀疑时，应对上述焊接材组织实施质量复验； 设计文件或规范、标准有复验或特殊检验要求时，焊接材料应按相应规定要求检验或复验合格。,第一章 压力容器的焊接,2）焊接材料的保管

12、 采购进厂经验证合格的焊接材料，必须设立焊材一级库实施分类保管并做材料标识和状态标识；焊接材料应存放在距地面和墙间距离不小于300mm的货架上； 焊材一级库应干燥通风并配置加温、除湿设施和温度计、湿度计，库房内的温度应保持在5-30之间，相对湿度应不大于60； 用于压力容器受压元件焊接前的焊接材料，应设立焊材二级库并设专人负责所需焊接材料的领用和处置、发放期间的保管工作。焊材二级库内的焊接材料存放量不应超出两天的焊接材料需用量； 入库保管的焊接材料，应建立管理台帐和相应的发放、回收记录。 3）焊接材料的处置 用于压力容器受压元件焊接的所需焊接材料，由焊材二级库的焊接材料专管人员负责到一级库领取

13、并负责实施保管、处置、发放和回收管理； 压力容器受压元件焊接用焊接材料，使用前必须按规定要求使用烘干设备实施烘干处置； 领用后的焊条在焊条筒内存放的时间不应超过4h，否则应重新进行烘干处置，但重复烘干处置次数不得超过二次。,第一章 压力容器的焊接,（2）焊工管理 1）压力容器受压元件的焊接工作，必须由经按 TSGZ6002特种设备焊接操作人员考核细则 考试合格的焊工担任。焊工经考试合格取得焊工合格证后，应在有效期内从事考试合格项目范围内的焊接工作； 2）持证焊工的实际操作技能不能满足产品焊接的要求或违反工艺纪律以致经常出现焊接质量问题时，应停止其工作，暂时收回该焊工的合格证；被收回焊工合格证者

14、，三个月内不准上岗； 3）焊工合格证的有效期为四年，焊工合格证期满前应重新组织考试； 4）持证焊工中断受监察设备的焊接工作在六个月以上，重新担任受监察设备的焊接工作时，必须重新考试； 5）取得焊工合格证的焊工应建立焊工焊接档案。 （3）焊接设备管理 1）压力容器产品焊接所需焊接设备，应依据压力容器产品的焊接生产需要实施配置并建立焊接设备管理台帐，实施定人、定机责任管理和定期维护、保养管理； 2）压力容器产品焊接所需的焊接设备，应装设电流、电压表和流量计等计量、指示仪表，且应在检定有效期内使用。,第一章 压力容器的焊接,（4）焊接工艺管理 1）压力容器产品焊接前，应根据产品图纸和规范、标准要求进

15、行焊接工艺评定，并依据焊接工艺评定报告编制专项产品焊接工艺卡，其焊接工艺评定项目应覆盖压力容器产品焊接的所有焊接施工内容； 2）焊接工艺评定必须是本单位自行进行的焊接工艺评定，不得相互借用。 3）焊接工艺评定的性质和作用 焊接工艺评定全称为焊接工艺评定试验，是在产品正式焊接前对初步拟定的产品焊接工艺进行的专项验证性试验，用以验证和评定产品焊接工艺方案的正确性；其焊接工艺评定报告是产品焊接工艺文件的支持性文件； 焊接工艺评定需先初步拟定产品焊接工艺，并按初步拟定的产品焊接工艺，在接近实际生产的条件下，制成材料、工艺参数等均与实际产品焊接相同的模拟焊接试板，并按产品技术条件和拟定的产品焊接工艺，对

16、模拟焊接试板进行焊接和检验。焊接工艺评定的程序： 编制焊接工艺指导书； 试件焊接； 理化试验； 编制焊接工艺评定报告。,第一章 压力容器的焊接,（5）焊接过程管理 1）点固焊接 压力容器产品焊接接头的坡口型式、坡口尺寸和组装质量，应符合产品图纸及产品工艺技术文件的规定；焊接接头组装焊接前，应用砂轮对坡口进行打磨整洁，并将坡口表面的油污、锈蚀和坡口两侧各10-15mm范围内的氧化层清理干净，清理范围内应无裂纹、夹层等缺陷；淬硬性较大的钢材，如用火焰进行坡口切割时，除应用砂轮进行打磨外，还应经表面渗透检测合格； 压力容器产品组装点固焊所用的焊条，应选用与正式焊接时使用牌号相同的焊条，其焊条的烘干处

17、置和点固预热要求（有预热要求时）应与正式焊接工艺要求相同，但点固预热的加热范围可以窄一些，即被焊处的温度达到规定值即可； 压力容器产品组装点固焊的焊缝高度要求为焊件厚度的70% 以下，且应5mm；点固焊的焊缝长度为10-30mm为宜； 压力容器产品点固前应调整好焊接规范，不得直接在产品上调试焊接规范。,第一章 压力容器的焊接,第一章 压力容器的焊接,2）组装焊接 压力容器产品施焊用焊接材料，应依据产品工艺文件的规定选用，并按规定对焊接材料进行烘干处置； 碳素钢与低合金钢钢种间的异种钢焊接，可选择强度与碳素钢相同而抗裂性能较好的焊接材料； 低合金钢与低合金钢钢种间的异种钢焊接可按强度较低的钢种选

18、择焊接材料； 碳素钢和低合金钢与不锈钢钢种间的焊接，重要焊缝可选择A302或A307焊条,非重要焊缝可选择与该不锈钢相适应的焊接材料； 压力容器产品焊接时，地线要求用软线与所焊容器进行稳固连接，严禁用钢管、角钢等搭成临时性地线，以防在焊接过程中引起电弧打伤容器表面；不锈钢产品焊接时，地线与所焊容器之间应采用不锈钢连接件连接； 焊接施工前，施焊人员应对施焊产品焊接接头的坡口型式、坡口尺寸和组装质量进行检查；焊接接头的坡口型式、坡口尺寸和组装质量，应符合设计图纸和产品工艺文件的规定要求；,第一章 压力容器的焊接,焊接施工前，应用砂轮将坡口打磨整洁，并将坡口表面的油污、锈蚀和坡口两侧各10-15mm

19、范围内的氧化层清理干净，清理范围内应无裂纹、夹层等缺陷；淬硬性较大的钢材，如用火焰进行坡口切割时，除应用砂轮进行打磨外，还应经表面渗透检测合格，无裂纹方可焊接；用于打磨不锈钢和镍基合金的砂轮和不锈钢丝刷要专用，不得与碳钢或其他合金钢混合使用； 压力容器产品施焊前应调整好焊接规范，不得直接在产品上调试焊接规范，焊接引弧应在焊接坡口内进行，外弧的局部位置在焊接时应重新熔焊一次，熄弧时收弧要慢，并应注意填满弧坑； 单节筒体纵缝及拼板焊缝焊接时，应加设与产品材质、厚度相同的引弧板和引出板；在进行单节筒体纵缝或拼板焊缝焊接时，应按规要求焊接产品焊接试板；多层焊缝焊接时，每完一层后，应将药皮打净并对焊缝进

20、行检查，确认无缺陷时方可焊接下一层，相邻两层焊缝间更换焊条时的焊缝接头应错开； 因不锈钢膨胀系数较大，在多层焊缝焊接时应严格控制层间温度，以免因焊缝过热而引起严重变形和抗晶间腐蚀性能的降低，必要时，可采取水冷措施； 焊接过程中如果发现气孔、夹渣、裂纹等焊接缺陷时，应及时进行清除后方可继续施焊；,第一章 压力容器的焊接,双面焊接时，如采用手工焊时应进行清根；当采用埋弧自动焊或气体保护焊焊接时，如能保证焊透可不进行清根； 抗腐蚀性能要求高的不锈钢容器与介质接触的焊缝一般应最后施焊； 为保证压力容器产品焊接质量，应采用合理的焊接顺序，如跳焊、对称焊等；并不宜采用大规范； 压力容器的焊前预热宜采用电加

21、热方法预热；预热时，焊件内外壁温度应均匀，并应在焊接过程中始终保持预热温度；材料具有延迟裂纹倾向的焊缝，当环境温度低于5时，应采取焊后保温措施；异种钢焊接时，预热温度应按焊接性能较差或合金成分较高的一侧选择； 因不锈钢膨胀系数较大，在多层焊缝焊接时应严格控制层间温度，以免因焊缝过热而引起严重变形和抗晶间腐蚀性能的降低； 小直径薄壁管道必须采用钨极氩弧焊进行焊接，一般情况下应采用钨极氩弧焊或钨极氩弧焊+焊条电弧焊焊接； 多层多道焊缝焊接时，每完一层，应将药皮打净并对焊缝进行检查，确认无缺陷时方可焊接下一层，相邻两层焊缝间更换焊条时的焊缝接头应错开； 产品焊接必须严格按产品焊接工艺卡的工艺要求施焊

22、, 并应建立焊接记录； 需要焊前预热的焊缝，如焊缝不能一次连续焊完需要中断焊接时，应至少焊两层且不小于壁厚的1/3，并立即加热到300350后保温缓冷；重新焊接前应做渗透检测，确认无裂纹后再按原焊接工艺要求进行预热、焊接。,第一章 压力容器的焊接,第一章 压力容器的焊接,3）焊接环境 压力容器产品焊接环境的风速，氩弧焊应2m/S、手工电弧焊应8m/S； 压力容器产品焊接环境的相对湿度应90%； 当压力容器产品焊接环境的环境温度低于0 时，对在常温下不要求预热的压力容器产品焊接接头，应在焊接前将焊口两侧各100mm范围内加热到约15才允许施焊；环境温度低于-10时，必须采取保暖措施。 4）焊前预

23、热 压力容器产品的焊前预热温度，应根据所焊接的钢种、板厚、产品结构钢性、焊接材料和焊接方法及焊接环境温度综合考虑决定；异种钢焊接时，预热温度应按焊接性能较差或合金成分较高的一侧选择； 要求进行焊前预热的压力容器焊接接头，焊前应按产品焊接工艺卡规定要求进行预热，焊前预热的加热范围，应以焊缝中心为基准，每侧不小于焊件厚度的3倍； 当环境温度低于5时，凡在常温下不需预热的压力容器焊接接头，应将焊口两侧各100mm范围内加热至约15时才允许施焊； 焊前预热宜采用电加热方法；焊前预热时，焊件内外壁温度应均匀，并应在焊接过程中始终保持预热温度； 制造材料具有延迟裂纹倾向的压力容器焊缝，当环境温度低于5时，

24、应采取焊后保温措施。,第一章 压力容器的焊接,5）焊后消氢处理和热处理 焊后消氢处理是指在焊接完成后、焊缝尚未冷却至100以下时，进行的低温热处理；一般规范为加热到200-350，保温2-6小时。焊后消氢处理的主要作用是加快焊缝及热影响区中氢的逸出，防止低合金钢焊后产生焊接裂纹；焊后热处理是为消除焊接应力、改善焊缝组织性能； 压力容器产品是否需作焊后热处理或消氢处理，应根据产品图纸及相关标准、规范要求进行确定，焊接接头一般不做消氢或焊后热处理； 钢焊接接头的热处理工艺，应按热处理温度要求较高的钢材选择确定；不同厚度钢材的对接焊接接头热处理工艺，应按钢材厚度较薄者选择确定； 压力容器施焊焊缝的焊

25、后热处理，应按产品专项热处理工艺文件要求进行，焊后立即进行后热处理的焊接接头，可以不作焊消氢处理。,第一章 压力容器的焊接,第一章 压力容器的焊接,6）焊接试板 压力容器焊接施工，应按相应法规和规范、标准要求焊制产品焊接试板； 产品焊接试板是为了检验产品焊接接头的机械性能而制作的焊接试板，目的是检验焊接产品的焊接质量； 产品焊接试板的焊制，必须与产品同材料、同焊材、同焊接工艺、同热处理规范，且应与产品同时施焊、采用同样的方法进行性能检验； 产品焊接试板应在产品纵缝一端的延长部位上，由同一焊工与产品主焊缝同步施焊； 产品焊接试板焊接时应尽量控制变形，焊后一般不准矫直；如产品焊后须经热处理时，产品

26、焊接试板应与产品同炉进行热处理。 产品焊接试板的焊缝均应进行100%无损探伤检查，并选取无缺陷部位进行机械性能取样，进行拉伸、冷弯及常温冲击试验（当产品无此要求时可不做），试样数量、尺寸、方法及评定，应符合规范标准要求； 当产品设计温度低于-20时，产品焊接试板应作低温冲击试验（图纸无要求时可不做），试验结果应符合图纸及规范标准规定； 产品如有抗腐蚀要求时，产品焊接试板应根据图纸规定的方法进行试验。,第一章 压力容器的焊接,7）焊缝返修 当在焊接检验过程中发现焊缝质量不符合规定要求，存在质量超标缺陷时，应按原焊接工艺要求或另行编制焊缝返修工艺文件（原焊接工艺不适用时）实施返修；焊缝返修前，应将

27、缺陷彻底清除干净； 返修焊缝应指定技术熟练的焊工进行返修；焊缝返修施焊焊工的资质要求，应与原焊缝焊接要求相同； 焊缝返修施焊如需预热时，预热温度应较原焊缝预热温度适当提高； 同一部位的焊缝返修次数一般不应超过二次；三次以上的压力容器焊缝超次返修，应由质控人员负责监督返修施焊； 焊缝返修后，应按返修焊缝的原检验要求，进行焊缝返修后的焊缝质量复验；有抗晶间腐蚀要求的奥氏体不锈钢焊缝返修部位，仍需保证原有要求； 有焊后热处理要求的压力容器焊缝应在热处理前进行返修，如在热处理后进行返修时，应在返修后按原热处理规范重新进行热处理； 如在压力试验后进行焊缝返修时，焊缝返修后，除应按返修焊缝的原检验要求进行

28、焊缝返修后的焊缝质量复验外，还应重新进行压力试验。,第一章 压力容器的焊接,（6）焊接检验管理 1）压力容器焊接（返修焊接）后，应在施焊焊工对所焊焊缝进行外观质量自检的基础上，由质量检验人员负责对焊缝进行外观质量专职检验，焊缝外观质量检验标准： - 焊缝外观成型应良好，且应平滑过渡； - 焊缝宽度应以每边超过坡口边缘2mm为宜，焊缝表面不得低于母材表面； - 焊缝余高h应1+0.2b（b为焊缝宽度），且不应大于3mm；角焊缝的焊脚高度应符合产品图纸规定，图样无规定时，取焊件中较薄者之厚度。,第一章 压力容器的焊接,注：C、D类焊缝的焊脚，在图样无规定时，取焊件中的较薄者之厚度。补强圈的焊 脚，

29、当补强圈的厚度不小于mm时，其焊脚等于补强圈厚度的70%，且不小于8mm。,焊缝表面不得有裂纹、未熔合、气孔、夹渣和飞溅等缺陷存在； 标准抗拉强度下限值b540MPa的钢材以及CrMo低合金钢材和低温容器、不锈钢容器以及焊接接头系数为1的压力容器，其焊缝表面不得有咬边； 其它焊缝咬边深度不得大于0.5mm，连续长度不应超过100mm，且焊缝两侧咬边总长度不得超过该焊缝长度的10%。,第一章 压力容器的焊接,第一章 压力容器的焊接,2）有无损检测要求的压力容器焊缝，应在焊缝外观质量自检、专检合格后，按照产品图纸要求进行无损检测检验。 3）压力容器产品焊接试板，应在焊缝外观质量自检、专检和无损检测

30、检验合格后，实施产品焊接试板的焊接接头力学性能检验。,第二章 压力容器的检测,一. 无损检测的定义、分类与应用 1 无损检测的定义 无损检测简称 NDT，是利用各种物理原理和现代电子信息技术，在特定时空，以不损害被检对象未来用途和功能的方式，为探测、定位、测量和评价缺陷，评估结构完整性、材料性能和成分、测量工件几何特征等的一种质量控制方法。焊接缺陷检测是压力容器产品制造无损检测中最重要的方面。 在无损检测技术发展过程中出现过三个名称，即无损探伤、无损检测和无损评价。这三个名称体现了无损检测技术发展的三个阶段，其中： 1）无损探伤的涵义是探测和发现缺陷； 2）无损检测的内涵不仅仅是探测缺陷，还包

31、括探测被检对象的一些其他信息，例如结构、性质、状态等，并试图通过测，掌握更多的质量信息； 3）无损评价是即将进入或正在进入的新的发展阶段，无损评价包涵更广泛、更深刻的内容，它不仅要求发现缺陷，探测被检对象的结构、性质、状态，还要求获取更全面、更准确、综合的信息，例如缺陷的形状、尺寸、位置、取向、内含物、缺陷部位的组织、残余应力等，结合成像技术、自动化技术、计算机数据分析和处理等技术，与材料力学、断裂力学等知识综合应用，对被检对象的质量和性能给出全面，准确的评价。,第二章 压力容器的检测,无损检测的可靠性与被检对象的材质、组成、形状、表面状态以及被检对象异常（缺陷）部位的性质、形状、大小、取向和

32、检测装置的关系很大，还受人为因素、测量误差、精度要求、数据处理和环境条件等多方面的影响。因此，不管采用哪一种检测方法，要完全检测出被检对象的异常（缺陷）部位是十分困难的，而且往往不同的检测方法会得出不同的信息；综合应用几种方法可以提高无损检测的可靠性。2. 无损检测的分类 根据物理原理的不同，无损检测方法多种多样。目前压力容器制造中最普遍应用的五大常规无损检测方法： 1）射线照相检测 (RT)； 2）超声检测 (UT)； 3）磁粉检测 (MT)； 4）渗透检测 (PT)； 5）涡流检测（ET）。 除五大常规无损检测方法外，现在又增加了以下无损检测方法： 1）声发射检测（AE)； 2）衍射时差法

33、超声检测（TOFD)； 3）X 射线数字成像检测（DR和CR）；4）漏磁检测（MFL）； 5）脉冲涡流检测方法。,第二章 压力容器的检测,3. 无损检测的应用范围 1）射线照相检测、超声波检测主要用探测内部缺陷； 2）磁粉检测和涡流检测主要用于探测表面和近表面缺陷； 3）渗透检测只能检测表面开口缺陷； 4）声发射检测（AE)、衍射时差法超声检测（TOFD)、X 射线数字成像检测（DR和CR）、漏磁检测（MFL）和脉冲涡流检测方法是陆续应用的新技术，各种检测方法在不同领域发挥着巨大作用。二. 无损检测的应用原则 1. 应用无损检测技术，为了进行产品质量检测，保证产品质量、保障使用安全、降低生产成

34、本。无损检测应用时，应掌握以下特点要求： 1）正确选择实施无损检测的时机； 2）正确选用最适当的无损检测方法； 3）综合应用各种无损检测方法； 4）无损检测要与破坏性检测相配合。,第二章 压力容器的检测,2. 无损检测的应用原则 1）对铁磁性材料应选用磁粉检测；对非铁磁性材料应选用渗透检测； 2）射线检测和超声检测的主要检测对象是对接接头，无损检测方法的选用按设计文件规定； 3）钛、铝及铝合金、铜及铜合金、镍及镍合金的焊接接头检测，应选用射线检测方法； 4）表面无损检测的应用，应按相关标准和设计要求，根据材料、焊接方式、设计温度等要求进行； 5）对有延迟裂纹倾向的焊缝，其表面无损检测应在焊接冷

35、却适当时间后进行，对有再热裂纹倾向的焊缝，其表面检测应在焊后及热处理后各进行一次； 6）设备上被补强圈或支座垫板覆盖的焊接接头，应进行 100射线检测，合格后方可覆盖； 7）对规定进行焊接中间 (层间)无损检测的焊缝，无损检测应在外观检查合格后进行，表面无损检测应在射线照相检测及超声波检测前进行，经检测的焊缝在评定合格后方可继续进行焊接。,第二章 压力容器的检测,3. 焊接缺陷及其特征 无损检测最主要的作用是缺陷探测，了解焊缝中的缺陷种类，以便正确地分析和判断缺陷内容。 1）焊缝外观缺陷 焊缝外观缺陷是指不用借助于仪器，用目视方法从被检对象表面可以发现缺陷。 常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷、

36、未焊满、烧穿及焊接变形，有时还有表面气 孔和表面裂纹。单面焊的根部未焊透也位于焊缝表面。 2）焊缝内部缺陷 a）气孔 气孔是指焊接时，熔池中的气体未在金属凝固前逸出，残存于焊缝之中所形成的 空穴。气孔的分类从其形状上分，有球状气孔、条虫状气孔；从数量上可分为单个 气孔和群状气孔；群状气孔又有均匀分布气孔、密集状气孔和链状分布气孔之分。 b）夹渣和夹杂 夹渣是指焊后溶渣残存在焊缝中的现象；夹杂的分类有金属夹杂（指钨、铜等金 属颗粒残留在焊缝之中，习惯上称为夹钨、夹铜）、非金属夹渣（指未熔的焊条药 皮或焊剂、硫化物、氧化物、氮化物残留于焊缝之中）；夹渣的分布与形状有单个 点状，条状，链状和密集状。

37、,C）裂纹 焊缝金属中原子结合遭到破坏，形成新的界面而产生的缝隙称为裂纹；裂纹的分类方法: 根据裂纹尺寸大小，可分为宏观裂纹 (肉眼可见的裂纹)、微观裂纹(在显微镜下才能发现的裂纹)、超显微裂纹(在高倍数显微镜下才能发现的晶间裂纹和晶内裂纹)； 根据裂纹延伸方向，可分为纵向裂纹(如与焊缝平行)、横向裂纹(如与焊缝垂直)、辐射状裂纹等； 根据裂纹发生部位，可分为焊缝裂纹、热影响区裂纹、熔合区裂纹、焊趾裂纹、焊道下裂纹、弧坑裂纹等； 根据发生条件和时机，可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂。d）未焊透 未焊透是指母材金属未熔化，焊缝金属没有进入接头根部的现象，根据焊接工艺可分为双面焊中间未焊透

38、和单面焊根部未焊透两大类。 e）未熔合 未熔合是指焊缝金属与母材金属或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷；按其所在部位可分为坡口未熔合、层间未熔合和根部未熔合。,第二章 压力容器的检测,第二章 压力容器的检测,三. 无损检测方法与检测 1. 射线检测(RT)方法与检测 （1） 射线检测(RT)的分类和特点 射线检测检测业内人士简称RT，是工业无损检测的一个重要专业门类。 射线检测主要应用于探测工件内部的宏观几何缺陷。按照不同特征，可将射线检测分为多种检测方法。例如：射线照相法、X射线层析照相（X-CT）、计算机射线照相技术（CR）等。 射线照相法是五大常规无损检测技术之一，射线照相法是利用X射

39、线管产生的X射线或放射性同位素产生的射线穿透工件，以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法，是最基本、应用最广泛的的一种射线检测方法。 （2）射线照相法的检测原理 射线检测的本质，是利用电磁波或者电磁辐射（X射线和射线）的能量，射线在穿透物体过程中与物质发生相互作用，因吸收和散射使其强度减弱，强度衰减程度取决于物质的衰减系数和射线在物质中穿透的厚度。,第二章 压力容器的检测,射线照相法检测时，基于被检测工件对透照射线的吸收不同，可检测被检工件内部的缺陷；由于被检工件的密度差异（如含缺陷）、厚度变化或成分改变导致的吸收特性差异，被检测件的不同部位会吸收不同量的透入射线； 这些透入射线吸收量的变化，

40、可以通过专用胶片记录并以底片上黑度不同的影像来鉴别，如果被透照物体（工件）的局部存在缺陷，且构成缺陷的物质的衰减系数又不同于试件（例如在焊缝中，气孔缺陷里的空气衰减系数远远低于钢的衰减系数），则该局部区域的透过射线强度就会与周围产生差异； 射线穿透工件后，由于缺陷部位和完好部位的射线透射强度不同，底片上的相应部位就会出现黑度差异；检测人员可通过对探伤底片黒度的的观察，识别焊缝缺陷的位置和性质、形状、大小及分布。（3）射线照相法的特点 1）射线照相法的适用范围 射线照相法适用于电弧焊、气体保护焊、电渣焊等各种熔化焊接方法的对接接头，特殊情况下也可用于检测角焊缝或其他特殊结构工件；射线照相的优点：

41、,第二章 压力容器的检测,a）射线照相法用底片作为记录介质，缺陷显示直观，通过观察底片能够比较准确地判断出缺陷的性质、数量、尺寸和位置； b）容易检测出那些形成局部厚度差的缺陷，适用于气孔、夹渣等的检测，也可检测裂纹、未焊透、未熔合等； c）射线照相能检出的长度和宽度尺寸分别为毫米数量级和亚毫米数量级，甚至更少，几乎不存在检测厚度下限； d）几乎适用于所有材料，在钢、钛、铜、铝等金属材料上使用均能得到良好效果；射线照相法对试件的形状、表面粗糙度没有严格要求，材料晶粒度对其不产生影响。 2）射线照相法的局限 a）对裂纹类缺陷的检出率受透照角度的影响，且不能检出垂直照射方向的薄层缺陷，例如钢板的分

42、层； b）检测厚度上限受射线穿透能力的限制，例如420kV的X射线机能穿透的最大钢厚度约80mm，钴60放射性同位素（Co60）射线穿透的最大钢厚度约150 mm，更大厚度的工件则需使用加速器设备，其最大穿透厚度可达400mm以上；,第二章 压力容器的检测,c）一般不适宜钢板、钢管、锻件的检测，较少用于摩擦焊等焊接接头检测； d）射线照相法检测成本较高，检测速度较慢； e）射线对人体有伤害，作业时需要采取防护措施。（4）射线检测设备 工业射线检测目前应用的检测技术有三种：X 射线检测、 射线检测和中子射线检测；其中使用最广泛的是X射线和射线照相检测，其主要设备是X射线探伤机和射线探伤机（源）。

43、 1）X射线探伤机,第二章 压力容器的检测,X光机是产生X光的设备，主要由X光球管和X光机电源以及控制电路等组成，X光球管又由阴极灯丝和阳极靶及真空玻璃管组成，X光机电源又分为高压电源和灯丝电源两部分，其中灯丝电源用于为灯丝加热，高压电源的高压输出端分别夹在阴极灯丝和阳极靶两端，提供一个高压电场使灯丝上活跃的电子加速流向阳极靶，形成一个高速的电子流轰击阳极靶面后，99%的电子流转化为热量，1%的电子流由于轫致辐射产生X射线。,第二章 压力容器的检测,2）射线探伤机（源） 射线是在原子核衰变和核反应时产生的跃迁光子。在原子核反应中，放射性原子核在发生a衰变或衰变时,产生的新核处于较高的能级,不稳

44、定,在向低能级跃迁的过程中辐射出的光子流，原子核释放出的光子与核外电子相碰时,会把全部能量交给电子,通过光电效应使电子电离成为光电子；由于核外电子壳层出现空位,将产生内层电子的跃迁并发射X射线标识谱，当原子核发生、衰变后，处于激发态的不稳定的原子核就会由高激发态向低激发态或基态跃迁并发射光子，由于衰变后的核能级间隔比原子极间隔大得多，所以跃迁发出的光子能量很高；这种跃迁发出的光子我们称之为光子或射线。 射线具有波长短、能量高、穿透能力强的特性；现已广泛应用于经济、军事、工农业生产、生物科学、医疗卫生领域；射线源在大型焊接件的检测中应用较普遍。,第二章 压力容器的检测,第二章 压力容器的检测,（

45、5）射线照相检测工艺要点 1）操作步骤 编写操作指导书 - 对受检部位编号布片 射线对焦及曝光 暗室处理 底片干燥及评定（底片像质合格） 2）暗室处理的控制 暗室处理的及时性是底片黑度保证的重要因素,防止透照潜影衰退； 药水配方及浓度应与胶片要求一致； 安全灯亮度必须保证胶片在暗室中不被感光； 操作程序必须严格控制，保证胶片在处理过程中不被污染。 3）底片灵敏度的控制 底片灵敏度是利用像质计来检查透照技术和胶片处理质量的，衡量该质量的数质是像质计线径，它等于底片上能识别出的最细钢丝的线径，即用底片上所显示的最小钢丝直径或相应的像质计线径序数来表示该底片的照相灵敏度。它可分为绝对和相对灵敏度。

46、绝对灵敏度：是指射线照相透照工件时能发现最小缺限的尺寸； 相对灵敏度：是指射线透照方向上所发现缺陷的最小尺寸T 与该处穿厚度T的百分比表示，即 K=T/T100%； 像质计线径序数与相对灵敏度的关系，像质计灵敏度其值应大约控制在1-2%之间。,第二章 压力容器的检测,4）底片评定 底片质量应符合要求，黑度应在规定范围内，影像清晰、反差适中、 灵敏度符合标准要求；标记应齐全，摆放正确；在评定区内应无影响评定的伪缺陷； 观片灯亮度应符合要求，保证底片最大黑度（标准允许的上限值）内的最小缺陷被识别。当底片评定范围内的黑度 D2.5 时，透过底片评定范围内的亮度应不小于 30cd/m 2 ,当底片评定范围内的黑度 D2.5 时，透过底片评定范围内的亮度应不小于 10cd（坎德拉）/m 2 。观片灯的主要性能应符合GB/T19802 的有关规定。 底片上缺陷的辩认和评定，应保证缺陷不发生漏评、错评。,