1、第三部分 高級電焊工知識要求第二十六章 焊接接頭試驗方法第一節(jié) 焊接性試驗方法一、焊接冷裂紋試驗方法 1、間接評定方法 根據(jù)焊件材料的化學(xué)成分或焊接接頭熱影響區(qū)的最高硬度，進(jìn)行材料冷裂紋的評定方法，叫間接評定法。 1）碳當(dāng)量法 將鋼中合金元素（包括碳）的含量按其作用換算成碳的相當(dāng)含量，叫該種材料的碳當(dāng)量，常以符號CE表示。 國際焊接學(xué)會推薦的碳當(dāng)量計算公式為：CE=C+Mn/6+（Ni+Cu）/15+（Cr+Mo+V）/5 （%） 碳當(dāng)量CE值愈高，鋼材淬硬傾向愈大，冷裂敏感性也愈大。經(jīng)驗指出，當(dāng)CE 0.450.55%時，就容易產(chǎn)生冷裂紋。 利用碳當(dāng)量只能在一定范圍內(nèi)，對鋼材概括地、相對地評

2、價其冷裂敏感性，因為：碳當(dāng)量公式是在某種試驗情況下得到的，所以對鋼材的適用范圍有限。碳當(dāng)量計算值只表達(dá)了化學(xué)成分對冷裂傾向的影響。實際上，除了化學(xué)成分以外，冷卻速度對冷裂的影響相當(dāng)大，不同的冷卻速度，可以得到不同的組織，因而抗裂性也不一樣。確切地說，在剛性和擴(kuò)散氫含量相同的情況下，應(yīng)當(dāng)主要是鋼材的組織而不是碳當(dāng)量確定冷裂敏感性。影響金屬組織從而影響冷裂敏感性的因素，除了化學(xué)成分和冷卻速度外，還有焊接熱循環(huán)中的最高加熱溫度和高溫停留時間等參數(shù)。此外，鋼材規(guī)定成分中沒有表明微量合金元素和雜質(zhì)元素的影響，也沒有在碳當(dāng)量計算公式中表示出來。因此說，碳當(dāng)量公式不能作為準(zhǔn)確的評定指標(biāo)。（2）根部裂紋敏感性

3、評定法 這是專門評定根部裂紋的碳當(dāng)量法，根據(jù)裂紋敏感指數(shù)PcM進(jìn)行評定，計算公式為PCm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Cr/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B （%）鋼的PcM值越低，熱影響區(qū)的冷裂紋敏感性越低。為了克服單純用碳當(dāng)量評定冷裂傾向的缺點，可以進(jìn)一步把氫和板厚（代表應(yīng)力）作為延遲裂紋的三因素綜合一起考慮，得到冷裂紋敏感性指數(shù)Pw，其計算公式為Pw= PCm+/600+H/60 （%）式中板厚，mm； H一焊縫金屬中擴(kuò)散氫含量，mL100g。（3）熱影響區(qū)最高硬度法（GB4675.584） 試件的形狀和尺寸，分別見圖261和表261。（P266）試件的標(biāo)準(zhǔn)厚度為

4、20mm。1號試件在室溫下，2號試件在預(yù)熱溫度下進(jìn)行焊接。焊后經(jīng)12h，加工成如圖262（P266）試樣，在切點O及其兩側(cè)各7個以上的點作為硬度的測定點。把點中維氏硬度最大值與該鋼材規(guī)定的熱影響區(qū)最大允許值作比較，若超過允許值，則材料冷裂敏感傾向大。這種方法比較簡便，對于判斷熱影響區(qū)冷裂傾向有一定價值。但它只考慮了組織因素，沒有涉及氫和應(yīng)力，所以不能借以判斷實際焊接產(chǎn)品的冷裂傾向，僅適用于相同試驗條件下不同母材冷裂傾向的相對比較。1、 直接試驗方法 可分為兩大類。一類是自拘束試驗，即試件焊接時，由試件本身的剛性而產(chǎn)生的拘束應(yīng)力，試驗時不必另外施加外載；另一類是外拘束試驗，試驗時外加巨大的拘束應(yīng)

5、力，來模擬焊接接頭施焊時的應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)變狀態(tài)，甚至氫和組織狀態(tài)。（1）冷裂紋的自拘束試驗 l）斜y形坡口焊接裂紋試驗方法（GB4675.184）又稱小鐵研法 適用于板厚12mm的冷裂紋及再熱裂紋抗裂性能試驗。試件的形狀及尺寸，見圖263（P267）。試驗條件及步驟：先將兩端的固定焊縫焊好，再焊試驗焊縫；單焊道，焊條直徑4，焊接規(guī)范為I=170A，U=26V，v=150mmmin。焊后室溫放置24h后，用肉眼或磁粉檢查表面裂紋，然后沿垂直焊縫方向取五個橫截面，檢查內(nèi)部裂紋。評定方法： 表面裂紋率=/L100 斷面裂紋率h/H100L為焊縫長度，為裂紋總長度，H為焊肉厚度，h為裂紋總深度，見圖26

6、4（P267）。試驗時需采用低氫型焊條，焊接試驗焊縫時引弧、熄弧位置見圖265、圖266（P267）。2）搭接接頭（CTS）焊接裂紋試驗方法（GB4675.284）本試驗適用于低合金鋼焊接熱影響區(qū)，由于馬氏體轉(zhuǎn)變而引起的裂紋試驗。此方法未能推廣使用。3）T型接頭焊接裂紋試驗方法（GB4675.384）本試驗適用于碳鋼T形接頭角焊縫的裂紋試驗。(2)冷裂紋的外拘束試驗。 1）插銷式試驗 本方法主要用來評價氫致延遲裂紋中的焊根裂紋。插銷試驗施焊時焊縫位置見圖269（P268）。施焊完畢待焊件冷卻到150時插銷加載并保證插銷在熔合線附近的粗晶區(qū)即插銷的缺口尖端斷裂，記錄加載至斷裂的時間。若插銷剛好永

7、不斷裂，這個應(yīng)力值就稱為臨界應(yīng)力。這是一個衡量氫致裂紋敏感性的定量指標(biāo)。臨界應(yīng)力愈大，氫致裂紋敏感性愈小。一般認(rèn)為，恒應(yīng)力之下48h，甚至24h不斷裂，這時的應(yīng)力就定為臨界應(yīng)力。插銷試驗包括了氫致延遲裂紋的三大要素：組織、氫和應(yīng)力。 2）拉伸拘束裂紋試驗（TRC）本試驗方法主要用來研究焊縫根部的冷裂紋，如圖2610(P269)所示。 試驗時，對接試板在不加拉力的自由狀態(tài)下焊接，焊后立即在焊縫橫向施加一個選定的拉伸載荷，保持此載荷恒定不變，直到發(fā)生裂紋和斷裂拉伸。應(yīng)力越小，裂紋開始發(fā)生所需時間越長。當(dāng)拉伸應(yīng)力達(dá)到某一數(shù)值時，不再產(chǎn)生裂紋，此時的拉伸應(yīng)力為臨界應(yīng)力。臨界應(yīng)力值越大，氫致裂紋敏感性愈

8、小。 3）剛性拘束裂紋試驗（RRC）本試驗用來研究高強(qiáng)度鋼的延遲裂紋。試驗時將試樣一端固定在夾頭上，另一端固定在移動夾頭上，焊接過程中要保持兩固定端之間的距離L不變（即剛性拘束）。L越大時，焊縫拘束應(yīng)力降低，產(chǎn)生裂紋所需的時間也越長；當(dāng)L為某一數(shù)值時，就不再出現(xiàn)裂紋，此時的拘束應(yīng)力值為臨界拘束應(yīng)力。RRC與TRC不同之處在于固定條件不同，所以RRC試驗不僅可以用來研究延遲裂紋，還可以研究焊接接頭冷卻過程中產(chǎn)生的各種裂紋現(xiàn)象。二、焊接熱裂紋試驗方法 1、壓板對接（FISCO）焊接裂紋試驗方法（GB4675.484）本試驗方法適用于低碳鋼和低合金高強(qiáng)度鋼焊條、不銹鋼焊條的焊接熱裂紋試驗。 試件由兩

9、塊200mm120mm的鋼板組成，坡口形狀為I型，將試件安裝在如圖2611(P269)的裝置內(nèi)，固定F1、F2。在試件上順次焊接四條長約40mm的試驗焊縫，焊縫間距為10mm，焊接弧坑不填滿。焊后立即從裝置中取出試件，待冷卻后對焊縫進(jìn)行軸向彎斷，觀察斷面有無裂紋及測量裂紋長度。2、環(huán)形鑲塊裂紋試驗方法 試板尺寸及加工固定方式見圖2612(P270)。在圓孔中央鑲?cè)肓硪粔K圓板，此圓板與圓孔間保持準(zhǔn)確地3.2mm的間隙，可用不加填充焊絲的鎢極氬弧焊熔焊一圈而形成對接環(huán)縫。待試件冷卻后，根據(jù)未產(chǎn)生明顯裂紋的圓周角1來評定熱裂紋敏感性。1值愈大，抗裂性越好。3、可變拘束試驗方法 試驗裝置示意圖見圖26

10、13（P270）。當(dāng)電弧經(jīng)過圖中A點時，利用一強(qiáng)有力的氣壓壓頭在試板左端施加壓力F，使試板急劇地向下彎。B是具有圓弧形表面的模塊，試板被壓彎后貼在模塊表面，形成一定的彎曲半徑，電弧繼續(xù)前進(jìn)至C處熄弧。試板彎曲后，上表面產(chǎn)生縱向應(yīng)變值，更換不同曲率半徑的模塊，可改變試板表面的拘束程度。卸下試板后，檢查焊縫表面和熱影響區(qū)的裂紋。試驗中，如果是測定母材的熱裂紋敏感性，可用不加填充焊絲的鎢極氬弧焊熔敷焊道，如果是測定焊縫的熱裂紋敏感性，則可用全熔質(zhì)金屬做成試件，再用不加填充焊絲的鎢極氬弧焊熔敷焊道。如果是測定焊接材料與母材配合性能，則可用需要測定的焊接材料和母材，以及打算采用的焊接方法進(jìn)行試驗。4、魚

11、骨狀可變拘束裂紋試驗方法 本試驗方法適用于檢測鋁合金薄板的熱裂紋敏感性，以及選用焊絲材料。試件形狀和尺寸見圖2614（P270）。從A端到B端切口長度依次遞增，拘束度逐漸減小。焊接從A點開始，沿中心線向B點前進(jìn)。一般說來，焊炬到達(dá)某一位置以后裂紋就開始產(chǎn)生，隨著焊件拘束度的逐漸減小，裂紋逐漸停止擴(kuò)展，測量整個焊縫中裂紋長度作為裂紋敏感性的評定指標(biāo)。三、焊接再熱裂紋試驗方法l、間接評定方法 鋼中的合金元素對鋼材的再熱裂紋敏感性有很大影響，尤其是鉻、鉬、釩、鈮、鈦等，都具有增加鋼材再熱裂紋傾向的作用。根據(jù)合金元素的影響作用，可以用類似碳當(dāng)量的公式，間接的評定材料對再熱裂紋的敏感性。（1）日本中村關(guān)

12、系式G=Cr3.3Mo8.1V1.39（）式中G一再裂紋敏感性指數(shù)。G0時，再熱裂紋敏感性較強(qiáng)。通常，對于HT50級（日本鋼號，相當(dāng)于500MPa級）的合金結(jié)構(gòu)鋼：G=-1.4-1.0。對于HT60級（日本鋼號，相當(dāng)于600MPa級）的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼：G=-1.40.6。（2）日本伊藤關(guān)系式 PsR=CrCu2Mo7Nb十5Ti-2（）式中PsR一再熱裂紋敏感系數(shù)。PsR0時，再熱裂紋敏感性不強(qiáng)。此式適用于低合金結(jié)構(gòu)鋼，采用重量百分比計算，但不適用于含Cr量大于1.5的鋼。上述兩公式只能對鋼材的再熱裂紋作一個粗略的預(yù)測。一些主要合金元素的影響作用僅是一個方面，還有許多其它的影響因素。因此，單憑P

13、sR或G就斷定鋼種對再熱裂紋是否敏感是不充分的。例如：合金元素鉻的影響就有特殊之處：當(dāng)Cr1%時，隨著Cr含量增加，再熱裂紋敏感性也增加；而當(dāng)Crl%時，則隨著Cr含量的增加，卻導(dǎo)致再熱裂紋敏感性下降。2、直接試驗方法（1）斜y形坡口焊接裂紋試驗方法 試件尺寸及焊接工藝參數(shù)與冷裂敏感性測定方法相同。不過，試驗時必須有足夠的預(yù)熱溫度，以保證不產(chǎn)生冷裂紋。焊后還須進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。試件消除應(yīng)力以后冷卻至室溫，再橫跨焊縫把試件切成6個試片，檢查裂紋情況。（2）平板對接剛性板拘束法 試件的坡口形式及尺寸見圖2615（P271）。本試驗方法通過變化拉緊焊縫的尺寸，按裂紋的嚴(yán)重程度，可對不同鋼種的再熱裂

14、紋敏感性作定性的比較。通過改變消除應(yīng)力熱處理的參數(shù)及焊接材料、焊接工藝，可以得出影響產(chǎn)生再熱裂紋的因素，從而探索防止產(chǎn)生再熱裂紋的可能性。（3）反面拘束焊條再熱裂紋試驗 試件的形狀和尺寸見圖2616（P271）。按照試驗焊道處坡口形式的不同，可分為T形試板和Y形試板兩種。在如圖所指示的位置先焊試驗焊縫，隨后再焊接拘束焊縫。在保證沒有冷裂紋的前提下，進(jìn)行消除應(yīng)力處理。然后觀察是否產(chǎn)生再熱裂紋。這樣可以在不同母材、不同焊接材料、不同焊接條件，以及不同應(yīng)力釋放時的加熱速度、溫度和保溫時間等情況下，確定在多少拘束焊道數(shù)目時引發(fā)再熱裂紋。拘束焊縫能夠達(dá)到的數(shù)目愈多，拘束程度愈嚴(yán)重，則表示再熱裂紋敏感性愈

15、小。這樣，可以以“拘束焊道數(shù)”作為定量指標(biāo)確定不同材料及其它情況的再熱裂紋傾向。四、層狀撕裂試驗方法1、Z向窗口試驗 這是一種模擬實際焊接結(jié)構(gòu)的層狀撕裂試驗方法，試件的外形和尺寸，見圖2617（P272）。然后按圖中順序焊四條角焊縫，其中1和2為拘束焊縫，3和4為試驗焊縫。焊后在室溫放置24h，切取試片，檢查裂紋。2、Z向拉伸試驗 本法是評定層狀撕裂敏感性的最好方法。根據(jù)拉伸試驗結(jié)果，可以比較各種不同鋼材的斷面收縮率（），然后對其質(zhì)量進(jìn)行分類。在拉伸試驗的四大指標(biāo)。s、b、中，斷面收縮率是表示層狀撕裂敏感性的最好指標(biāo)。層狀撕裂大多數(shù)在15的情況下發(fā)生，因此可根據(jù)值對鋼材展?fàn)钏毫衙舾行赃M(jìn)行分類，

16、見表262（P272）。 A級可用于一般拘束的結(jié)構(gòu)；B級可用于大拘束的結(jié)構(gòu)；而C級則可用于特大拘束的結(jié)構(gòu)。第二節(jié) 焊接接頭力學(xué)性能試驗方法一、拉伸試樣1、焊接接頭的試樣種類（1）板形（條形）試樣 試樣的寬度有10mm、15mm、25mm三種。根據(jù)試板的厚度而定，其形狀、尺寸和表面粗糙度，見圖2618和表263（P273）。（2）圓形試樣 試樣的直徑d。等于10mm。其形狀、尺寸和表面粗糙度，見圖2619（P273）和表26一4（P274）。（3）管接頭試樣 對于外徑小于或等于30mm的管接頭，可截取整個管段進(jìn)行試驗。對于外徑大于30mm的管接頭，可剖管切取縱向板形試樣（如條件許可，亦可截取整個

17、管段進(jìn)行試驗），試樣分條狀和帶肩板形兩種，其形狀、尺寸和表面粗糙度，見圖2620和表265（P274）。2、試驗評定（1）常溫拉伸試驗的合格標(biāo)準(zhǔn)為：焊接接頭的抗拉強(qiáng)度不低于母材抗拉強(qiáng)度規(guī)定值的下限，異種鋼焊接接頭按抗拉強(qiáng)度規(guī)定值下限較低一側(cè)的母材。（2）高溫拉伸試驗的合格標(biāo)準(zhǔn)為：焊接接頭抗拉強(qiáng)度和屈服點不低于試驗溫度下母材規(guī)定值的下限。（3）全焊縫金屬拉伸試驗合格標(biāo)準(zhǔn)為：1）抗拉強(qiáng)度 焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度不低于母材規(guī)定值的下限，如果母材抗拉強(qiáng)度規(guī)定值的下限大于490Nmm2，并且焊縫金屬的屈服點高于母材規(guī)定值的下限，則允許焊縫金屬抗拉強(qiáng)度比母材抗拉強(qiáng)度規(guī)定值的下限低19.6Nmm2。2）伸長率

18、焊縫金屬的伸長率不小于母材規(guī)定值的80。二、彎曲試驗1、彎曲試樣及其試驗種類（1）面彎 試樣彎曲后，其正面成為彎曲后的拉伸面叫面彎。面彎可考核焊縫的塑性、正面焊縫和母材交界處熔合區(qū)的結(jié)合質(zhì)量。（2）背彎 試樣彎曲后，其背面成為彎曲的拉伸面叫背彎。背彎可考核單面焊縫如管子對接、小直徑容器縱、環(huán)縫的根部質(zhì)量。（3）側(cè)彎 試樣彎曲后，其一個側(cè)面成為彎曲后的拉伸面叫側(cè)彎，側(cè)彎能考核焊層與母材之間的結(jié)合強(qiáng)度、堆焊材里的過渡層、雙金屬焊接接頭過渡層及異種鋼接頭的脆性、多層焊時的層間缺陷（如層間夾渣、裂紋、氣孔）等。 彎曲試驗的試樣可分為平板和管子兩種形式，截取位置見圖2621和圖2622（P275）。彎曲

19、試樣的形狀及尺寸見圖2623（P275）。2、試樣的評定 彎曲試驗的數(shù)值用彎曲角度來度量，試樣的彎曲角度見圖2624（P275）。 試驗方法按GB232的規(guī)定，彎芯直徑為3倍的板厚，支輥間距離不大于6倍的板厚。各種金屬材料焊接接頭彎曲試驗的合格標(biāo)準(zhǔn)見表266（P276）。當(dāng)彎曲到規(guī)定角度后，焊縫拉伸面沿試樣寬度方向上所允許出現(xiàn)的裂紋或缺陷不大于1.5mm，沿試樣長度方向上為不大于3mm，試樣四棱開裂不計，但確因夾渣或其它焊接缺陷引起的試樣棱角開裂的長度應(yīng)計入評定。考核焊工技能應(yīng)將試件進(jìn)行彎曲試驗，因為焊工操作時產(chǎn)生的缺陷，都將直接影響彎曲角度值。而拉伸、沖擊、硬度試驗值主要取決于所用焊接材料及

20、工藝，受焊工技能影響較小。三、沖擊試驗1、試樣形式 根據(jù)試樣的缺口形式，可分為U形缺口和V形缺口兩種形式，但為了充分反映焊件上如裂紋等尖銳缺陷破壞的特征，焊縫的沖擊試樣均采用V形缺口。如圖2625所示（P276）。常溫沖擊試樣應(yīng)從樣坯上含最后焊層的焊縫中切取，試樣的上表面離母材lmm2mm。根據(jù)試驗要求，試樣缺口可開在焊縫、熔合區(qū)或熱影響區(qū)上。焊縫金屬試樣的缺口軸線應(yīng)當(dāng)垂直干焊縫表面，見圖2626（P276）。熔合區(qū)和熱影響區(qū)試樣的缺口軸線可垂直于焊縫表面（圖2627）或平行于焊縫表面（圖2628）（P277）。2、試驗的評定 常溫沖擊試驗的合格標(biāo)準(zhǔn)為：每一部位3個試樣沖擊功的算術(shù)平均值不低于

21、表267中的規(guī)定值，低于規(guī)定值但不低于規(guī)定值70的試樣數(shù)量不多于1個，異種鋼焊接接頭按抗拉強(qiáng)度較低一側(cè)母材的沖擊功規(guī)定值。四、硬度試驗將被試的焊接接頭按規(guī)定制成一定形狀和尺寸的試樣，放在專門的硬度機(jī)上打上硬度的試驗叫硬度試驗。焊接接頭的硬度試驗應(yīng)在其橫截面上進(jìn)行，在橫截面上劃上標(biāo)線及測點位置，進(jìn)行試驗，見圖2629（P277）。厚度小于3mm的焊接接頭允許在其表面測定硬度。進(jìn)行硬度試驗時，如果在測點出現(xiàn)焊接缺陷時，則試驗結(jié)果無效。硬度試驗的評定方法根據(jù)給定的技術(shù)文件和材料允許硬度范圍進(jìn)行。五、壓扁試驗帶縱焊縫和環(huán)焊縫的小直徑管接頭，不能取樣進(jìn)行彎曲試驗時，可將管子的焊接接頭制成一定尺寸的試管，

22、在壓力機(jī)下進(jìn)行壓啟試驗。壓扁試驗的試管分環(huán)縫壓扁和縱縫壓扁兩種，見圖2630（P278）。試驗時，將管子接頭外壁壓至s值時，如試樣拉伸部位的裂紋長度不超過3mm時，則認(rèn)為壓扁試驗合格，見圖2631（P278）。兩壓板間距離S按下式計算：s=（1+e）/（e+/D）式中一管壁厚，mm； D一管子外徑，mm；e一單位伸長的變形系數(shù)，碳鋼、合金鋼均取0.08。第三節(jié) 焊接接頭無損檢驗方法一、焊接接頭的射線探傷1、探傷原理 詳見中級工部分。X射線與射線檢驗示意圖見圖26一32（P278）。2、底片上缺陷的辨別 經(jīng)射線照射后，在膠片上一條淡色影像即是焊縫，在焊縫部位中顯示的深色條紋或斑點就是焊接缺陷，其

23、尺寸、形狀與焊縫內(nèi)部實際存在的缺陷相當(dāng)。圖2633（P278）為幾種常見焊接缺陷在膠片中顯示的情況。 底片上焊縫缺陷一般分為下述六類：裂紋；氣孔；夾渣；未熔合和未焊透；形狀缺陷；其它缺陷。常見焊接缺陷影像特征見表268（P279）。3、質(zhì)量評定按GB332387的規(guī)定，焊縫質(zhì)量根據(jù)缺陷性質(zhì)和數(shù)量分為四級。 I級焊縫內(nèi)應(yīng)無裂紋、未熔合、未焊透和條狀夾渣。級焊縫內(nèi)應(yīng)無裂紋、未熔合和未焊透。級焊縫內(nèi)應(yīng)無裂紋、未熔合以及雙面焊和加墊板的單面焊中的未焊透。焊縫缺陷超過級者為IV級。 各級氣孔（包括點狀夾渣）和限量，見表269（P280）。表中的數(shù)字指照片上的任何 10mm250mm2的焊縫區(qū)域內(nèi)（寬度小

24、于10mm的焊縫仍以50mm長度計）I、級焊縫中的氣孔數(shù)。多者用于厚度上限，少者用于厚度下限，中間厚度的氣孔數(shù)用插入法決定。如果單個氣孔的尺寸超過母材厚度的12時，即作為IV級。對于不同尺寸的氣孔換算，見表2610（P280）。當(dāng)氣孔尺寸在0.5mm以下時，不計點數(shù)。鎢極夾渣按表269氣孔數(shù)量評級，但按表2610數(shù)值的12核算。條狀夾渣的分級規(guī)定見表2611（P280）。條狀夾渣必須同時滿足單個條狀夾渣長度、條狀夾渣群總長度及條狀夾渣間距的規(guī)定。設(shè)計焊縫系數(shù)等于或低于0.7時，I級焊縫內(nèi)存在的單面未焊透，其深度不應(yīng)超過壁厚的15，最深不超過1.5mm；級焊縫內(nèi)存在的單面未焊透，其深度不應(yīng)超過壁

25、厚的20，最深不超過2mm。各級焊縫內(nèi)單面未焊透的長度不能超過該級焊縫夾渣群總長度的規(guī)定。二、焊接接頭的超聲探傷1、探傷原理及特點1）原理 超聲波探傷儀由高頻脈沖發(fā)生器、探頭、接收放大器和指示器四部分組成，見圖2634（P281）。高頻發(fā)生器產(chǎn)生的高頻電壓同時作用在探頭和接收放大器上。由探頭將其電壓變成超聲波向焊件放射。放大器將信號放大后，在指示熒光屏上顯示出“始脈沖a”表示已向焊件發(fā)射超聲波，始脈沖a即為焊件表面的位置。進(jìn)入焊件內(nèi)部的超聲波按直線方向傳播，遇到缺陷時，就會引起反射，由探頭接受經(jīng)放大器放大后，在熒光屏上產(chǎn)生“缺陷脈沖C”，另一部分超聲波在焊件底部發(fā)生反射，產(chǎn)生“底脈沖b”。這種

26、探傷方法采用的探頭叫直探頭。斜探頭的探傷原理見圖2635（P281）。此時超聲波是以某一角度射入焊件，若超聲波沒有碰到缺陷，傳播到K處后繼續(xù)向前，探頭收不到反射波，所以熒光屏上僅出現(xiàn)“始脈沖a”。當(dāng)探頭移到N處后，超聲波碰到缺陷C就被反射回來，探頭接收后，在熒光屏上就出現(xiàn)缺陷脈沖C。缺陷位置可按下式計算：h=accos。（2）特點 超聲探傷和射線探傷相比，具有以下特點：1）只能用于厚度在5mm以上焊件的探傷。2）超聲探傷適用于厚焊件，如厚度超過300mm時，即使采用射線探傷靈敏度也很低，但超聲波卻不受限制。3）探傷周期短，成本低，設(shè)備簡單，對人體無害。4）判別缺陷類別的能力差。2、探傷技術(shù)（1

27、）采用斜探頭時，應(yīng)首先選擇探頭角度。探頭角度有30、40、50三種，選擇時，將斜探頭緊貼于焊縫垂直位置，以聲速中心剛好穿過鋼板厚度的12處最為適宜。（2）探傷表面應(yīng)清除飛濺、銹蝕、油污及其它污物。探頭移動區(qū)的深坑應(yīng)補(bǔ)焊，然后打磨平滑，露出金屬光澤，以保持良好的聲學(xué)接觸。（3）探傷時探頭在焊縫兩側(cè)作有規(guī)則的移動，以保證焊縫截面和焊縫長度上全部探到。移動方式見圖2636(P282)。角焊縫可用直探頭按圖2636所示的位置進(jìn)行探傷，也可用斜探頭進(jìn)行。探頭移動方式與對接焊縫探傷相同。三、焊接接頭的表面探傷1、磁粉探傷 探傷時，缺陷的顯露和缺陷與磁力線的相對位置有關(guān)。與磁力線相垂直的缺陷顯現(xiàn)得最清楚；若

28、缺陷與磁力線平行，則顯露不出來。因此，磁粉探傷時，應(yīng)從兩個不同的方向進(jìn)行充磁探測。探傷方法有干法和濕法兩種。用干法時，在焊縫充磁后直接撒上干的磁粉進(jìn)行檢驗；用濕法時，則在磁化的焊縫表面上涂上磁混濁液進(jìn)行檢驗。用這兩種方法檢查焊縫近表面缺陷時，區(qū)別不大，只是在采用濕法檢驗時使用的磁化電流較干法時大些。2、滲透探傷（1）熒光探傷 通常，滲透液主要是煤油。發(fā)光亮度是顯現(xiàn)缺陷靈敏度高低的標(biāo)志，發(fā)光亮度強(qiáng)，則能發(fā)現(xiàn)微小的缺陷。常用苯甲酸二丁酯作為熒光增白劑的助溶劑。發(fā)光顏色若為黃綠色的可見光，有助于發(fā)現(xiàn)微小的缺陷。清洗液的洗滌能力越強(qiáng)，越易辨別缺陷。 目前，熒光探傷的靈敏度可發(fā)現(xiàn)寬度為0.01mm、長度

29、不小于2mm3mm的裂紋。使用恰當(dāng)時，能發(fā)現(xiàn)寬度為0.006mm、長度近10mm的裂紋。（2）著色探傷 探傷的靈敏度在很大程度上決定于滲透液的性質(zhì)。常用的滲透液是煤油、變壓器油和苯等為基礎(chǔ)，再加入飽和量的蘇丹4號紅色染料配制而成。顯像劑一般是由氧化鎂、氧化鋅、二氧化鈦等白色粉末和其它容易揮發(fā)的化學(xué)劑組成。 著色檢驗的靈敏度比熒光檢驗高，其靈敏度一般為0.01mm，深度不小于0.03mm0.04mm。幾種無損探傷檢驗方法的比較，見表2612（P282）。第四節(jié) 焊接接頭的理化試驗方法一、焊接接頭的金相試驗法金相檢查的主要內(nèi)容是：檢查焊縫的中心、過熱區(qū)，或淬火區(qū)的金相組織；檢查焊縫金屬樹枝狀偏析、

30、層狀偏析和區(qū)域偏析；不同組織特征區(qū)域的組織結(jié)構(gòu)；異類接頭熔合線兩側(cè)組織和性能的變化；不銹鋼焊縫中鐵素體的含量。1、宏觀金相試驗（1）宏觀檢驗 管件金相試樣應(yīng)沿試件的長度方向切取，管接頭試樣應(yīng)沿試件縱向切取并通過試件的中心線。試樣應(yīng)包括焊縫金屬、熱影響區(qū)和母材金屬。試樣磨光浸蝕后用肉眼或低倍放大鏡檢查。以管板為試件應(yīng)符合下列要求：1）沒有裂紋和未熔合；2）騎座式管板試件未焊透的深度不大于15（氬弧焊打底的試件不允許未焊透）；插入式管板試件在接頭根部熔深不小于0.5mm；3）氣孔或夾渣的最大尺寸不超過1.5mm；且大于0.5mm小于1.5mm的數(shù)量不多于1個，當(dāng)只有小于或等于0.5mm的氣孔或夾渣

31、時，其數(shù)量不多于3個。（2）斷口檢驗 焊縫的斷口檢查方法簡單、迅速、易行，不需要特殊儀器、設(shè)備，因此，生產(chǎn)中和安裝工地現(xiàn)場都廣泛地采用。檢查時，為保證焊縫縱剖面處斷開，可先在焊縫表面沿焊波方向加工一斷面形狀為30的V形溝槽，槽深約為焊縫厚度的13，然后用拉刀機(jī)或錘子將試樣折斷。在折斷面上用肉眼或510倍放大鏡觀察焊縫金屬的內(nèi)部缺陷，如氣孔、夾渣、未焊透和裂縫等。還可判斷斷口是韌性破壞還是脆性破壞。注意折斷時切忌反復(fù)彎折韌性斷口，因為斷裂前產(chǎn)生的塑性變形將歪曲缺陷的真實情況，當(dāng)斷口位于母材時試驗無效，應(yīng)重新取樣試驗。（3）鉆孔檢驗 對焊縫進(jìn)行局部鉆孔，可檢查焊縫內(nèi)部的氣孔、裂紋、夾渣等缺陷。在不

32、便用其它方法檢驗的產(chǎn)品部位，才有鉆孔檢驗，它只能在不得已的情況下偶然使用。2、微觀金相檢驗 微觀試樣可從宏觀試樣上切取。合格標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如下：（1）淬火硬化 焊縫金屬和熱影響區(qū)內(nèi)不得有淬硬性馬氏體組織。（2）顯微裂紋或過燒 焊縫金屬和熱影響區(qū)內(nèi)不得有裂紋和過燒組織。二、焊縫金屬擴(kuò)散氫含量的測定1、目的 焊縫含氫量的測定是評定焊接方法或焊接材料質(zhì)量好壞的一個重要手段。氫主要來自焊接材料和焊接區(qū)域周圍的氣氛，在焊接過程中，氫能直接溶解入焊接熔池，在焊接接頭中引起焊接缺陷，特別是由擴(kuò)散氫導(dǎo)致的延遲裂紋危害很大。因此，測定焊接原材料中擴(kuò)散氫的含量，對于控制延遲裂紋等焊接缺陷具有十分重要的意義。2、測定（1

33、）甘油法 將一定質(zhì)量的長條形小試件堆焊單道焊道，然后迅速將試件置于充滿甘油的集氣管內(nèi)，試件進(jìn)入后，釋放氫氣，于是氫氣集中于玻璃管頂部，放置24h48h后，觀察管內(nèi)收集的氫氣量，并計算出每100g熔敷金屬含有多少毫升擴(kuò)散氫，見圖2637(P284)。該方法應(yīng)用廣泛，設(shè)備裝置簡單，有利于普及。缺點是甘油粘度較大，一些細(xì)微的氫氣泡不易上浮。（2）水銀法 基本原理與甘油一樣，測試裝置也近似。但由于測氫介質(zhì)為水銀，氣泡容易上浮，測得結(jié)果比甘油方法精確得多。水銀密度比鋼試件還大，測氫時需用磁鐵吸住試件，防止試件上浮，同時，水銀蒸氣有害，設(shè)備資較大，因而使推廣應(yīng)用受到限制。焊條熔敷金屬擴(kuò)散氫的允許含量見表2

34、613（P284）。三、焊接材料含水量的測定焊接材料的含水量與熔敷金屬中擴(kuò)散氫含量有一定的對應(yīng)關(guān)系，見圖2638(P285)。因此，控制了焊接材料（焊條藥皮、焊劑）的含水量也就控制了擴(kuò)散氫的含量。焊條藥皮和焊劑含水量的限量指標(biāo)，見表2614(P285)。1、原理 測定焊接材料含水量是利用焙燒一吸收測試方法。焊條藥皮中的含水量可按結(jié)合形式分為吸附水（表面吸附水和毛細(xì)吸附水）和結(jié)合水（結(jié)晶水和化合水）兩類。為測定焊條藥皮或原材料的總含水量，需將樣品加熱到9001000，藥皮焙燒一定時間后，水分全部蒸發(fā)排出，在干燥凈化過的一定溫度的氧氣攜載下，進(jìn)入裝有強(qiáng)吸濕劑的U形管，并被吸收，根據(jù)吸濕劑的增重，即

35、可計算出試樣的含水量。含水量=(A-B)/試樣重量100式中A實際試驗時U形水分吸收管的增重； B空白值，又稱本底水分值。2、測定 藥皮含水量在圖2639（P285）裝置中測定。四、鐵素體含量的測定耐酸不銹鋼焊縫中含有一定量的鐵素體，能提高焊縫金屬的抗裂性和抗晶間腐蝕性能。但鐵素體含量過多，會導(dǎo)致焊縫金屬在溫度較高的工作條件下形成相，也可以促使在非氧化性介質(zhì)中的化學(xué)抗腐蝕性能的降低，通常要求焊縫中的鐵素體含量在5以內(nèi)。1、金相法測定 這是一種破壞性試驗方法。從焊縫金屬或堆焊金屬長度方向切取金相試樣，鐵素體的含量采用金相割線法，在顯微鏡下選擇至少10個有代表性的視場，取其平均值作為該試樣中鐵素體

36、的平均含量。2、磁性法 根據(jù)焊縫磁導(dǎo)率的變化來測定其中鐵素體的含量。試驗采用專門的鐵素體含量磁性檢測儀，測量方法分破壞性測量和非破壞性測量兩種，破壞性測量基本上與金相法相同，非破壞性測量則采用專門探頭，根據(jù)技術(shù)條件和實際情況，適當(dāng)選擇合理部位，在選定的部位取10個均勻分布點，取其平均值作為測量結(jié)果。測量結(jié)果對照標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行評定，標(biāo)準(zhǔn)試樣分棒狀和平面狀兩種。五、晶間腐蝕試驗?zāi)退岵讳P鋼工作時破壞的一種主要形式是晶間腐蝕。產(chǎn)品焊接后，對焊接接頭在焊接過程中要經(jīng)過450850的危險溫度區(qū)，因此，即使合格的鋼板焊后也會降低抗晶間腐蝕的能力。耐酸鋼抗晶間腐蝕傾向的試驗方法有C法、T法、L法、F法和X法共五種。試驗結(jié)果的評定：C法的焊接試樣，用金相顯微鏡觀察試樣的浸蝕部位，浸蝕組織分為三級。T法、L法和F法試驗后的焊接試樣，刷去腐蝕產(chǎn)物，洗凈、干燥。焊接試樣應(yīng)沿焊縫熔合線進(jìn)行彎曲。彎曲后的試樣用10倍放大鏡進(jìn)行觀察，如果只在一個試樣上發(fā)現(xiàn)晶間腐蝕裂紋時，則應(yīng)取雙倍數(shù)目的試樣復(fù)驗，這時只要有一個試樣發(fā)現(xiàn)晶間腐蝕裂紋，即為有晶間腐蝕傾向。若試樣不能進(jìn)行彎曲評定或彎曲裂紋性質(zhì)可疑時，用金相法評定，如發(fā)現(xiàn)晶間腐蝕裂紋，即為具有晶間腐蝕的傾向。X法評定，每周期沸騰試驗