承壓設(shè)備焊接檢驗與缺陷返修(38張)課件

1、6承壓設(shè)備焊接檢驗與缺陷返修焊接缺陷的類型與數(shù)量是焊接質(zhì)量評定的基本指標焊接檢驗的目的:防止和發(fā)現(xiàn)焊接缺陷，并對其作出適當處理，以確保設(shè)備的使用安全6.1焊接缺陷的類型與危害6.1.1焊接缺陷類型外部缺陷:表面裂紋、表面氣孔、咬邊、凹陷、滿溢、焊瘤、弧坑;錯邊、角變形和余高過。內(nèi)部缺陷:各種裂紋、未熔合、末焊透、氣孔、夾渣和夾鎢等第1頁，共38頁。2022/8/56.1.2 焊接缺陷的危害 (1)焊接缺陷引起的應(yīng)力集中 焊縫中的氣孔、裂紋、夾渣、夾鎢等； 焊縫的形狀不良、角焊縫的凸度過大及錯邊、角變形； 焊縫外部形狀和尺寸的錯邊、角變形、咬邊未焊透及焊縫余高過大等 都會引起應(yīng)力集中或者產(chǎn)生附加

2、應(yīng)力 (2)焊接缺陷對脆性斷裂的影響 脆斷是一種低應(yīng)力下的破壞，而且具有突發(fā)性，事先難以發(fā)現(xiàn)和加以預(yù)防，危害極大 裂紋對脆性斷裂的影響最大第2頁，共38頁。2022/8/5 錯邊和角變形引起的附加彎曲應(yīng)力，對結(jié)構(gòu)的脆性破壞也有影響 (3)焊接缺陷對疲勞強度的影響 氣孔、夾渣、裂紋、末熔合、未焊透；錯邊和角變形等焊接缺陷都會引起應(yīng)力集中，很易產(chǎn)生疲勞裂紋而造成疲勞破壞 表面或接近表面的缺陷要比埋藏在內(nèi)部缺陷使疲勞強度的下降明顯得多 (4)焊接缺陷對應(yīng)力腐蝕開裂的影響 焊縫的表面粗糙度、結(jié)構(gòu)上的死角、拐角、缺口等外部缺陷使介質(zhì)局部濃縮，為應(yīng)力腐蝕裂紋的成長起著促進作用。第3頁，共38頁。2022/

3、8/56.2 承壓設(shè)備焊接檢驗分類與內(nèi)容 檢驗過程：焊前、焊接過程中與焊后*三個階段 焊后檢驗：非破壞性檢驗 破壞性檢驗 非破壞性檢驗不破壞被焊結(jié)構(gòu)完整性的檢驗方法 外觀檢查 表面探傷磁粉探傷 滲透探傷 內(nèi)部探傷射線探傷 超聲波探傷 耐壓試驗和致密性檢驗 破壞性檢驗通過產(chǎn)品焊接試板進行破壞性檢驗第4頁，共38頁。2022/8/5 化學(xué)成分試驗 金相分析試驗 耐腐蝕性能試驗 機械性能試驗包括拉伸、彎曲、沖擊、硬度、疲勞試驗和管子的壓扁試驗等6.3 焊接接頭的非破壞性檢驗6.3.1 焊制壓力容器無損探傷要求 (1)探傷率 與材料的種類、扳厚大小、試壓方式、介質(zhì)性質(zhì)和容器類別等有關(guān) A類和B類焊接接

4、頭必須進行100%射線或超聲波探傷的場合：第5頁，共38頁。2022/8/5 鋼材厚度30mm的碳素鋼、16MnR； 鋼材厚度25mm的15MnVR、15MnV、20MnMo和奧氏體不銹鋼； 標準抗拉強度下限值b540MPa的鋼材; 鋼材厚度16mm的12CrMo、15CrMoR15CrMo;其他任意厚度的CrMo低合金鋼; 進行氣壓試驗的容器； 圖樣注明盛裝毒性為極度危害或高度危害介質(zhì)的容器； 第三類壓力容器； 多層包扎壓力容器內(nèi)筒的A類焊接接頭；第6頁，共38頁。2022/8/5 熱套壓力容器各單層圓筒的A類焊接接頭; 鈦制容器； 設(shè)計壓力大于等于5MPa的容器； 焊接接頭系數(shù)采用1.0的

5、容器; 采用電渣焊的容器 其他情況下的A類和B類焊接接頭，進行長度不得少于每條焊接接頭長度20，且不小于250mm的局部射線或超聲波探傷。而且焊縫交叉等特定部位的焊接接頭必須探傷 容器壁厚38mm時,對接接頭應(yīng)采用射線檢測;由于結(jié)構(gòu)等原因不能采用射線檢涵時，可以采用超聲波探傷第7頁，共38頁。2022/8/5 壁厚38mm,或材料標準抗拉強度下限540MPa，且壁厚20mm的容器,其A、B類接頭如采用射線檢測，則每條焊縫還應(yīng)附加局部超聲波探傷;如用超聲波檢測,則同樣應(yīng)附加局部射線探傷. 進行磁粉或滲透表面探傷的焊接接頭: 標準抗拉強度下限值b540MPa的鋼制容器的C、D類焊縫; 鋼材厚度16

6、mm的12CrMo、15CrMoR15CrMo;其他任意厚度的CrMo低合金鋼制容器的C、D類焊縫; 層板材料b 540MPa的多層扎壓力容器的層扳C類焊接接頭；第8頁，共38頁。2022/8/5 堆焊表面； 復(fù)合鋼板的復(fù)合層焊接接頭； 標準抗拉強度下限值6b540MPa的材料及CrMo低合金鋼材料經(jīng)火焰切割的坡口表面，以及該容器的缺陷修磨或補好處的表面，卡具和拉肋等拆除處的焊痕表面； 100%探傷容器上公稱直徑小于250mm的接管與長頸法蘭、接管與接管對接連接的焊接接頭. (2)焊縫質(zhì)量等級與合格級別 JB 4730 壓力容器無損檢測 的相關(guān)規(guī)定 a.射線探傷的分級 I級不得有裂紋、未焙合、

7、未焊透和條狀夾渣; 第9頁，共38頁。2022/8/5 級不得有裂紋、未熔合和未焊透； 級不得有裂紋、未熔合以及雙面焊或相當于雙面焊的全焊透對接焊縫和加墊板單面板焊中的未焊透； 級缺陷超過級 I級質(zhì)量最好,IV級最差 b.超聲探傷分級 分為三級,I級質(zhì)量最高,級最低 c.磁粉和滲透探傷分級 為表面探傷,分為五級. I級質(zhì)量最高，V級最差. 凡鐵磁性材料，必須優(yōu)先采用磁粉檢測表面缺陷，確因形狀結(jié)構(gòu)等原因不能采用磁粉檢測時第10頁，共38頁。2022/8/5方可采用滲透探傷. d.鋼制壓力容器無損探傷的合格級別 凡進行100%探傷的A、B類焊接接頭，射線不低于級為合格，超聲波I級為合格 凡局部探傷

8、的A、B類焊接接頭，射線不低于級為合格，超聲波不低于級為合格 磁粉和滲透探傷均為I級為合格6.3.2 焊縫的外觀檢查 (1)檢驗內(nèi)容與方法 內(nèi)容:外觀形狀和幾何尺寸是否符合要求,焊縫是否存在表面缺陷 方法:肉眼觀察為主,放大鏡、直尺、卡尺等工第11頁，共38頁。2022/8/5 具為輔 (2)焊縫表面檢驗要求 焊縫和熱影響區(qū)表面不允許肉眼可見的裂紋、氣孔、夾渣、弧坑、未焊透和焊瘤等； 焊縫咬邊深度不得大于0.5mm，咬邊連續(xù)長度不得大于100mm，焊縫兩側(cè)咬邊總長不得超過焊縫長度的10； 屈服極限大于等于400MPa的低合鋼與低溫容器，焊縫邊緣不允許有任何咬邊，接管接管焊經(jīng)應(yīng)修磨成圓弧形，并與

9、母材圓滑過渡6.3.3 磁粉探傷(MT) (1)原理與應(yīng)用第12頁，共38頁。2022/8/5 鐵磁性材料被磁化后，其缺陷表面處的磁力線發(fā)生變形，磁力線產(chǎn)生密集. 當無缺陷的材料被磁化時，磁力線均勻地通過材料的橫截面若材料內(nèi)存在缺陷，則缺陷部位的磁阻將突然發(fā)生變化，使磁力線繞過缺陷而聚集于材料表面，形成了較強的漏磁通.第13頁，共38頁。2022/8/5 如在材料表面均撤磁性粉末，則磁粉就會在漏磁場堆集，顯示出缺陷的位置、大小和形狀. (3)探傷程序與要求 探傷前的準備 磁化 在被探件上至少進行兩個近似相互垂直方面的磁化 噴撤磁粉或磁懸液 對磁痕進行觀察與評定 退磁 6.3.4 渦流探傷(ET

10、) 渦流探傷是以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)的一種表面探傷方法第14頁，共38頁。2022/8/5 渦流探傷適用于制造過程作為半成品和成品的生產(chǎn)檢驗. 特別適用于承壓無縫鋼管環(huán)焊縫及焊接管縱焊縫的表面和近表面缺陷探傷6.3.5 滲透探傷(PT) (1)原理及應(yīng)用 原理:在被檢工件表面涂滲透力強的滲透液,滲透液工件表面缺陷中去除工件表面上多余的滲透液再在工件表面上涂上顯像劑缺陷中的滲透液在毛細作用重新工件的表面從而形成缺陷的痕跡觀察到的缺陷顯示痕跡，作出缺陷的評定。 第15頁，共38頁。2022/8/5 著色探傷 熒光探傷 應(yīng)用:設(shè)備簡單，操作方便，應(yīng)用較廣.特別適用于不能采用磁場探傷的非鐵磁性材料的檢驗

11、,如奧氏體不銹鋼和鋁及鎳基合金等 (2)過程與操作要點 預(yù)處理 滲透 乳化 清洗 干燥 顯像 觀察 質(zhì)量評定6.3.6 射線探傷(RT) (1)基本原理、特點與應(yīng)用 原理：利用X射線、Y射線和其他高能射線對受檢部位進行透照的一種探傷方法。第16頁，共38頁。2022/8/5 射線具有穿透金屬并對照相底片感光的能力且射線透過金屬時會產(chǎn)生衰減，工件厚度或組織結(jié)構(gòu)的不同，射線的衰減程度亦有差異，對底片就產(chǎn)生不同程度的感光。如焊縫內(nèi)存在各種形狀的缺陷，射線則由于截面的減少或組織結(jié)構(gòu)的不第17頁，共38頁。2022/8/5連續(xù)性而使底片上顯現(xiàn)黑度深淺不同的影像。從而可辨認出焊縫的輪廓、缺陷的形狀和大小。

12、 特點： 反映缺陷直觀可靠 易對缺陷進行定性 底片保留時間長 靈敏度不如超聲波好,對裂紋之類線缺陷漏檢可能性大些 拍片量很大，檢驗時間長，費用高 對操作人員健康不利 應(yīng)用： 鍋爐壓力容器制造中廣泛使用,鍋爐壓力容器第18頁，共38頁。2022/8/5制造中廣泛使用,是一些重要設(shè)備最終評定依據(jù)的探傷方法 我國規(guī)定，壓力容器壁厚38mm時，其對接接頭應(yīng)采用射線探傷。 目工業(yè)中應(yīng)用的主要是x射線和射線探傷 射線波長較X射線短，其穿透力強,適用于厚工件，但靈敏度較低，且對人體的危害較大。 X射線探傷應(yīng)用最廣，但其穿透力較小，大多探傷機的探傷厚度均在100mm以內(nèi)。 (2)射線探傷的主要技術(shù)要點 a.射

13、線源 對于壁厚在3050mm以下的探傷，一般采用X射線，而不用射線。第19頁，共38頁。2022/8/5 b.射線膠片 射線膠片片基的兩面均涂有乳劑，以增加對射線敏感的鹵化銀含量。 通常依鹵化銀顆粒粗細和感光速度的快慢將射線膠片分為J1、J2、J3三類。鍋爐與壓力容器焊縫探傷一般采用J2號膠片。 c.增感屏 置于膠片的前面或后面，其作用是增加膠片的感光作用 增感屏分為金屬增感屏與熒光增感屏兩類 鍋爐壓力容器焊縫探傷應(yīng)采用金屬增感屏而不用熒光增感屏第20頁，共38頁。2022/8/5 d.像質(zhì)計(透度計)與像質(zhì)指數(shù) 用來定量評價射線底片影像質(zhì)量的工具，材料與被檢工件相同 有線型、槽型和孔型三種,

14、鍋爐壓力容器焊縫探傷規(guī)定用線型像質(zhì)計。 像質(zhì)指數(shù)是衡量底片影像質(zhì)量的參數(shù)，其等級從116。像質(zhì)指數(shù)“1”表示靈敏度最低，對應(yīng)的像質(zhì)計金屬絲直徑最大，為32mm；“16”表示靈敏度最高，對應(yīng)的金屬絲直徑最小，為0.1mm。 通常透照厚度，要求的像質(zhì)指數(shù)；反之則越第21頁，共38頁。2022/8/5 e. 透照質(zhì)量等級 射線探傷的質(zhì)量等級,分為 A級成像質(zhì)量一般，適用于承受負載較小的產(chǎn)品及部件； AB級成像質(zhì)量較高，適用于鍋爐和壓力容器產(chǎn)品及部件； B級成像質(zhì)量最高，適用于航天和核設(shè)備等極為重要的產(chǎn)品及部件。 f.黑度與灰霧度 底片黑度(或光學(xué)密度)是指曝光并經(jīng)暗室處理后的底片黑化程度 AB級時黑

15、度為1.53.5，2為最佳第22頁，共38頁。2022/8/5 灰霧度是指未經(jīng)曝光的膠片經(jīng)顯影處理后獲得的微小黑度。當灰霧度0.2時對射線底片影像影響不大，AB級應(yīng)0.3。 g.焊縫的透照厚度比 又稱透照厚度差，K/.探傷時要控制透照厚度比不能過大壓力容器上縱焊縫AB級的K1.03，環(huán)焊縫AB級的K1.1。第23頁，共38頁。2022/8/5 h.透射方向 射線應(yīng)垂直入射工件的缺陷;裂紋、末熔合等面型缺陷，射線入射方向與其深度方向一致.6.3.7 超聲波探傷(UT) (1)原理、特點與應(yīng)用 原理:超聲波是一種頻率超過20kHz的機械振蕩。利用這種聲波能在固體、液體和空氣中傳播,并在經(jīng)過不同介質(zhì)

16、的界面時會發(fā)生反射的原理檢驗金屬材料中,包括焊接接頭中的缺陷。 特點: 靈敏度高、設(shè)備輕巧、操作方便、探速快、成本低第24頁，共38頁。2022/8/5 對裂紋之類平面缺陷的靈敏度顯著高于射線探傷 對缺陷的定性存在困難 探傷結(jié)果受探傷人員經(jīng)驗和技術(shù)水平的影響較大 不易精確判斷缺陷的種類和大小 應(yīng)用:應(yīng)用廣泛,實際探傷中一般要求射線和超聲波并用,發(fā)揮各自的特長，既準確又經(jīng)濟; 目前超聲波還不能用于奧氏體不銹鋼鑄件與焊縫，以及黃銅和鎳基合金的探傷 (2)焊縫超聲波探傷技術(shù)要點 a.確定檢驗等級第25頁，共38頁。2022/8/5 我國焊縫超聲波探傷分為A、B、C三級 A級適用于普通結(jié)構(gòu) B級適用于

17、壓力容器與相應(yīng)管道 C級適用于核容器等級重要結(jié)構(gòu) b.探傷靈敏度的選定 探傷靈敏度指在確定的探傷范圍內(nèi)的最大聲程處發(fā)現(xiàn)規(guī)定大小缺陷的能力 探傷靈敏度，發(fā)現(xiàn)缺陷的能力,但當靈敏度過高時，會出現(xiàn)雜波，使缺陷顯示不清晰 c.頻率選擇 探傷工藝的重要參數(shù)之一 頻率探傷靈敏度和分辨能力對探傷有利第26頁，共38頁。2022/8/5頻率近場區(qū)長度衰減，對探傷不利 對粗晶材料、大厚工件,選用較低頻率； 對于晶粒細小、薄壁工件的探傷,宜選用較高頻率 焊縫探傷時,一般選用25MHz頻率，壓力容器多用2.5MHz。 d.探頭及其選擇 又稱壓電超聲換能器，是實現(xiàn)電聲能量相互轉(zhuǎn)換的能量轉(zhuǎn)換器件 常用的有直探頭和斜探頭

18、 聲束垂直于被探工件表面入射的探頭稱為直探頭，可發(fā)射和接收縱波 利用透聲斜楔塊使聲束傾斜于工件表面射人第27頁，共38頁。2022/8/5工件的探頭稱為斜探頭，它使折射橫波在工件中傳播. 斜探頭以鋼中折射角標稱或以折射角的正切值標稱Ktan() 焊縫探傷大多采用斜探頭 薄工件采用大K值探頭,以拉開跨距,提高分辨能力和定位精度； 大厚度的工件宜采用小K值探頭,以減小修整面的寬度,有利于縮短聲程，減小衰減損失，提高探傷靈敏度 e.探傷面與耦合劑 焊縫探傷表面的表面粗糙度R6.3m第28頁，共38頁。2022/8/5 耦合劑的作用:排除空氣、填充間隙、減少探頭磨損，便于探頭移動 f.探傷盲區(qū) 常用探

19、傷儀均存在一個探傷盲區(qū)。 盲區(qū)是在規(guī)定探傷靈敏度下從探傷面至能夠測出缺陷的最小距離. 一般探傷儀的其盲區(qū)小的不大于3mm.6.3.8 聲發(fā)射檢測 (略)6.3.9 無損探傷方法的比較與選用 探傷方法應(yīng)根據(jù)工件的材料、厚度、結(jié)構(gòu)和可能產(chǎn)生的缺陷位置以及探傷方法的特點與靈敏度來綜合考慮,可參考表6-6為選用第29頁，共38頁。2022/8/56.3.10 壓力試驗與致密性檢驗 (1)壓力試驗 目的:考核承壓殼體的整體強度，同時也檢驗有無穿透性缺陷。 壓力試驗以液壓試驗為主，個別情況也有做氣壓試驗。 液壓試驗時注意要點： 升壓前必須將內(nèi)部空氣排除干凈； 容器與水泵上應(yīng)同時裝設(shè)校驗合格的壓力表； 為防

20、止脆性斷裂發(fā)生，碳鋼、16MnR和正火15MnVR鋼容器，試驗水溫不得低于5,其他低第30頁，共38頁。2022/8/5合金鋼容器不得低于15； 奧氏體不銹鋼制容器，試驗用水中的氯離子含量應(yīng)25mg/L，以防應(yīng)力腐蝕發(fā)生； 試驗壓力應(yīng)1.25倍設(shè)計壓力，試驗時壓力應(yīng)緩慢上升，升至試驗壓力保壓至少30min,然后降至規(guī)定試驗壓力的80，并保持足夠時間對所有焊接接頭進行檢查，如有滲漏必須修復(fù)補焊，再重新作水壓試驗； 液壓試驗完畢后，應(yīng)將液體排凈并用壓縮空氣將內(nèi)部吹干. (2)致密性檢驗 目的:檢驗容器或管道等的微小穿透性缺陷.第31頁，共38頁。2022/8/5 對于不允許有微量泄漏的壓力容器殼體

21、，如介質(zhì)為易燃或毒性程度為極度和高度危害的設(shè)備，應(yīng)進行致密性檢驗 常用的方法有: 氣密性試驗 液壓試驗合格后方可進行氣密性試驗。試驗壓力為l1.05p 氨滲漏試驗 方法:向密封容器通入含體積比1氨的壓縮空氣(最好是氮氣),用比焊縫寬1020mm的紙或紗布,浸過約0.1酚酞或5硝酸汞的溶液貼在焊縫上，出現(xiàn)紅或黑色斑痕即為有泄漏，應(yīng)修補后重新進行試驗 第32頁，共38頁。2022/8/5 煤油滲漏試驗 多用于檢查低壓薄壁容器的致密性6.4焊接接頭的破壞性檢驗(略)6.5焊接缺陷的返修 (1)對缺陷返修次數(shù)的限制 GBl50中規(guī)定:同一部位的返修補焊次數(shù)不得超過兩次； 對經(jīng)兩次返修仍不合格的焊縫，如

22、需再次進行返修，需經(jīng)制造單位技術(shù)總負責人批準. (2)多次返修對焊接接頭的影響 返修次數(shù)越多，熱影響區(qū)受焊接熱循環(huán)的作用就越大第33頁，共38頁。2022/8/5 對16MnR的研究結(jié)論:返修對焊縫及熱影響區(qū)的晶粒度和常溫強度、塑性、韌性均無明顯變化，可以不予考慮；但其低溫韌性卻隨返修次數(shù)的增加有較明顯下降，與此同時接頭的脆性轉(zhuǎn)變溫度也有所上升。 對日本SPV36N鋼做的焊縫返修試驗研究結(jié)論: 隨著返修次數(shù)的增加，熱影響區(qū)過熱組織的晶粒度發(fā)生輕微變化; 隨著返修次數(shù)的增加，熱影響區(qū)的常溫韌性變化甚微； 隨著返修次數(shù)的增加，熱影響區(qū)的常溫斷裂韌性呈直線下降;第34頁，共38頁。2022/8/5 退火與正火熱處理均可顯著改善多次返