技能训练：焊接接头质量检测方法及评级

焊接检验是控制焊接产品质量，保证焊接结构运行使用过程中安全可靠性的重要技术。焊接检验包括焊前检验、焊接生产中的检验和焊后检验，通常所说的焊接检验主要是指焊后成品的检验。常用的焊接检验方法有很多种，主要可分为破坏性试验和非破坏性试验两大类。

1.破坏性试验方法

破坏性试验就是从焊件或试板上切取试样，或以产品的整体破坏进行试验，主要检验各种力学性能。常用的破坏性试验方法包括力学性能试验、化学分析试验、金相试验、腐蚀试验等。

力学性能试验:金属的力学性能主要包括强度、塑性、韧性、硬度等。力学性能试验是用来测量焊接材料、焊缝金属及焊接接头在各种条件下的强度、塑性、韧性和硬度。

①拉伸试验:在焊接检验时，常通过拉伸试验来检验焊接接头(包括焊缝金属、熔合区、焊接热影响区)或焊缝金属的抗拉强度、屈服强度、拉伸率和断面收缩率等力学性能指标。试样的取样位置如图4.1、拉伸试验如图4.2所示。

图4.1　试样的取样位置

②弯曲试验:用来测定焊接接头的塑性，可分为正弯、背弯和侧弯3种，可根据产品技术条件选定。背弯能发现焊缝的根部缺陷，侧弯能检验母材与焊层间的结合强度，如图4.3、图4.4、图4.5所示。

③冲击试验:主要用来测定焊接接头和焊缝金属在受冲击载荷时抗折断的能力。根据产品的不同需要，冲击试验可以在焊接接头的不同部位和不同方向选取，如图4.6、图4.7、图4.8所示。

④硬度试验(图4.9):用来检测焊接接头各部位硬度的分布情况，间接判断材料的焊接性，了解区域偏析和近缝区的淬硬倾向。

⑤疲劳试验:用来测定焊接接头或焊缝金属在对称交变载荷作用下的持久强度。在试样断裂后，观察其断口有无气孔、裂纹、夹渣或其他缺陷。

⑥压扁试验:用来测定管子焊接对接接头的塑性，如图4.10所示。

图4.2　拉伸试验

图4.3　弯曲试验

图4.4　弯曲试验方法

图4.5　横弯、背弯和侧弯试样的截取位置

图4.6　冲击试样的取样位置

图4.7　冲击试验的缺口方向示意图

图4.8　冲击试样的缺口位置

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图4.9　接头硬度测定位置

图4.10　压扁试样的形状和尺寸

2.非破坏性试验方法

非破坏性试验方法是指以不破坏产品的完整性和性能为前提的各种试验，包括焊缝的外观检查、无损探伤、磁粉试探伤、致密性及耐压试验等。

(1)焊缝的外观检查

外观检查是指用肉眼或低倍放大镜，或借助样板观察焊缝，从而发现焊缝外部气孔、咬边、焊瘤及表面裂纹等缺陷的过程。外观检查方法简单、直观并且效率高，通常要求在结构中的焊缝进行全检。对于焊缝较多且分布复杂的结构，为了避免漏检，可将焊缝分区、分块编号，然后依次检查。对于装配后比较隐蔽的焊缝，需要在焊后装配前进行检验。

外观检查主要包括以下几个方面:

①对全部焊缝焊后进行熔渣清除。

②不得有漏焊。

③焊趾处应圆滑过渡。

④焊缝的高度、宽度和表面纹路要均匀，没有突变。

⑤整条焊缝及热影响区表面应无气孔、裂纹、焊瘤、烧穿等缺陷。

通过外观检查，可以判断焊接规范和焊接工艺是否合理，并能估计焊缝内部可能产生的焊接缺陷。例如在焊接电流过小或运条过快时，焊道的外表面会隆起，这时在焊缝中往往会有未焊透现象;弧坑过大和咬边严重，则说明所采用的焊接电流过大，对于淬硬性强的钢，则容易产生裂纹。

(2)无损探伤

在不破坏被检查材料或成品的性能和完整的条件下检测焊接接头缺陷的方法均属于无损探伤，常用的无损探伤有以下几类。

①超声波探伤:利用超声波来探测材料内部缺陷的一种无损探伤方法。超声波与声波都属于机械波，其频率高于人的听觉范围，且具有能量大，穿透能力强，传播距离远，指向性好等特点。超声波探伤是一种应用很广的检验方法，可用于检验各种金属、非金属材料，如焊件、锻件、铸件、板材、塑料及陶瓷等。

超声波探伤(图4.11)的原理:由于焊缝的超声检验受焊缝余高的限制，又存在缺陷方向性的要求，因此主要通过超声波倾斜射入工件的探头来检验。

②射线探伤:检验焊缝内部缺陷的一种准确而可靠的方法，主要是利用射线的穿透能力和穿透不同物质时衰减程度不同的特性，通过在胶片或荧光屏上反映的照射强度的变化，来判断内部缺陷的。它可以显示出缺陷的种类、形状和大小，并进行永久的记录。

射线探伤(图4.12)的特点及应用:射线探伤包括X射线、γ射线和高能射线，其中X射线应用最多，影像缺陷分析见表4.1。X射线透照时间短，速度快，当被检查厚度小于30 mm时，显示缺陷的灵敏度高。

图4.11　超声波探伤图

图4.12　X射线工作原理图

表4.1　X射线影像缺陷分析

X射线探伤质量等级的评定:根据国家标准《金属熔化焊焊接接头射线照相》(GB/T 3323—2005)的规定，将焊接接头质量分为四级。各级焊接接头中不允许存在的缺陷;Ⅰ级焊缝中无裂纹、未熔合、未焊透和条形缺陷;Ⅱ级焊缝中无裂纹、未熔合、未焊透存在;Ⅲ级焊缝中无裂纹、未熔合以及双面焊合加垫板的单面焊中的未焊透。焊缝缺陷超过Ⅲ级者为Ⅳ级。