高级焊工复习材料（一）

高级焊工复习材料

斜Y型坡口焊接裂纹试验

一、焊接性概念

焊接性：指材料在限定的施工条件下焊接成规定设计要求的构件，并满足预定的服役要求的能力

焊接性包括接合性能和使用性能两方面的内容。 在焊接性试验中，焊接裂纹试验使用的最多。 二、焊接性试验

焊接性试验的目的评定母材焊接性能的好坏，通过焊接性试验，可以选定适合于母材的焊接材料，确定适合的焊接工艺参数和焊接后热处理参数。

焊接性试验可以分为直接性试验和间接性试验两种 三、焊接的间接试验方法

碳当量法：把钢中的合金元素（包括碳）的含量按其作用换算成碳的相当含量，叫做该种材料的碳当量，以符号CE表示。

碳当量可以作为评定钢材焊接性的一个考核指标，只能在一定范围内，对钢材概括地、相对地评价其冷裂敏感性。

国际焊接学会推荐的碳当量计算公式为： CE=C+Mn/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+Mo+V)/5

碳当量的值越高，钢材的淬硬倾向越大，冷裂敏感性也越大，该式适用于500~600Mpa级的非调质高强度钢。经验指出，钢的碳当量CE小于0.4%时，其焊接性优良。其碳当量CE为0.4~0.6%时，特别是大于0.5%时，钢的淬硬倾向逐渐明显，需要采取适当预热、控制线能量等工艺措施，才能防止裂纹。当CE大于0.6%时，淬硬倾向更强，属于较难焊的材料，需采取较高的预热温度和严格的工艺措施，才能防止冷裂纹的产生。

四、直接试验方法

焊接冷裂纹试验：焊接冷裂纹的直接试验方法有自拘束试验和外拘束试验两大类。

自拘束试验：在试件焊接时，由试件本身的刚性而产生的约束应力，实验时不必另外施加外载。

外拘束试验：试验时外加巨大的约束应力，来模拟焊接接头施焊时的应力状态、应变状态、甚至氢和组织状态。

（一）、冷裂纹自拘束试验

碳素钢和低合金钢焊接接头冷裂纹自拘束试验方法有斜Y形坡口焊接裂纹试验方法、搭接接头焊接裂纹方法、T形接头焊接试验方法。

1、斜Y形坡口焊接裂纹试验

适用于板厚大于等于12mm的冷裂纹及再热裂纹抗裂性能试验。本试验产生的裂纹多出现于焊根尖角处的热影响区。

（1）、试件的形状和尺寸：试件的厚度不作限制，一般常用的厚度为9~38mm，在两侧焊接拘束焊缝处开X形坡口。

（2）、施焊工艺：首先进行约束焊缝的焊接，在焊接时要注意不要出现角变形和未焊透。焊条电弧焊焊接试验焊缝时需要在坡口外引弧，在坡口外收弧。 斜Y形坡口焊接裂纹试验焊完的试件应48h以后进行裂纹的解剖和检测。 （二）外拘束试验

碳素钢和低合金钢焊接接头冷裂纹外拘束试验方法有插销试验、拉伸拘束裂纹试验和刚性拘束裂纹试验。目前，应用最多的是插销试验。

1、插销试验

插销试验方法主要是来评定氢致延迟裂纹中的焊根裂纹。

试件的形状和尺寸：插销的形状有环形缺口插销和螺旋缺口插销两种。插销试验时，底板的厚度一般为10~30mm。做插销试验时，一般底板上开四个直径8mm的孔，以便供四次试验用。

2、刚性固定对接裂纹试验

刚性固定对接裂纹试验，适用于高强度钢的延迟裂纹。其主要用于测定焊缝的热裂纹敏感性，也可以测定影响区的冷裂纹敏感性。

试验时将试件的一端固定在夹头上，另一端固定在移动夹头上。焊接过程中要保持两固定点间的距离不变。刚性固定对接裂纹试验时，焊完试验焊缝后经2小时后，才能截取试样，做磨片检查。刚性固定对接裂纹试验时沿焊缝中心线截取纵向试样，比沿焊缝横断面方向截取试样更容易检查出细小的内在裂纹。

3、热裂纹

焊接热裂纹的试验方法有压板对接焊缝裂纹试验和可变拘束试验方法。 （1）压板对接焊接裂纹试验

本试验适用于低碳钢和低合金高强度钢焊条、不锈钢焊条的焊接裂纹试验。 在试件上顺次焊接四条长约40mm的试验焊缝，焊缝间距为10mm，焊接弧坑不填满。焊接后立即从装置中取出试件，冷却后对接焊缝进行轴向弯断，观察断面有无裂纹及测量裂纹长度。 （2）可变拘束试验

可变拘束试验时，试板的厚度最大达16mm。试验中，如果要测定母材的热裂纹敏感性，可以采用不加填充焊丝的钨极氩弧焊熔覆焊道，如果是测定焊缝的热裂纹敏感性，则可以用全熔质金属做成的试件，再用不加填充焊丝的钨极氩弧焊熔覆焊道。

焊接接头的无损检验

一、射线探伤

1、用X射线或r射线照射焊接接头检查内部缺陷的无损检验。 焊缝射线照相是检验焊缝内部缺陷准确、可靠的方法之一。

目前，对于重要产品如锅炉，压力容器，大型船舶等，均广泛采用射线探伤，作为检验焊缝质量的重要方法。

探伤原理：X射线是电磁波，它能程度不同的透过不透明物体，并能使胶片感光。当X射线r射线穿过焊缝时会被吸收，焊缝内的缺陷的衰减和吸收能力不同，因此射线通过焊接接头后的强度也不一样，反映在胶片上的黑度深浅就不同，通过胶片就能将缺陷清楚地反映出来。

二、超声波探伤

利用超声波探测材料内部缺陷的无损探伤方法，叫做超声波探伤。 超声波：超声波是利用压电效应产生的，是一种人耳听不见的高频率声波，其频率超过20000Hz。超声波要依靠介质传播，它的横波声速约为纵波声速50%

（1）超声波的传播

超声波在同一均匀介质中按直线传播。

超声波在固体介质中，除以纵波传播外，还会以横波传播。超声波从一种介质传播到另一种介质时，会产生反射折射现象。超声波产生反射现象时等于入射角。产生折射时入射角不等于折射角。

（2）超声波的检验设备

超声波脉冲反射式探伤仪是超声波检验设备的全称。组成超声波设备的部件有频电发生器、探头、接收放大器和指示器四部分组成。

工作原理：当超声波从零件表面由探头射入金属内部，遇到缺陷和零件地面时，就分别发生反射波，并在荧光屏上形成脉冲波形。

三、焊接接头的表面探伤 1、磁粉探伤

利用在强磁场中铁磁性材料表层缺陷产生的漏磁场吸附磁粉的现象而进行的无损检验法。

探伤时缺陷的显露和缺陷与磁力线的相对位置有关。与磁力线相垂直的缺陷显得最清楚；若缺陷与磁力线平行则显露不出来，因此，磁力线探伤时，应从两个不同的方向上进行充磁探测。

焊缝的磁粉探伤法通常采用电极触点法和磁轭法两种。 常用的磁粉材料有，四氧化三铁和三氧化二铁粉末。

磁粉探伤两极间的距离宜在80—200mm之间，交流电磁轭提升力应取大于等于50N

2、渗透探伤

采用带有荧光材料或红粉染料的渗透剂的渗透作用，显示缺陷痕的无损探伤方法。

渗透探伤的基本步骤是

1）要清洁工件的表面；2）涂上渗透剂（乳化剂在渗透表面停留的时间一般在1~5分钟）；渗透探伤，为了探测细小的缺陷，可将工作表面预热到40—50℃。3）清除多余的渗透剂；4）最后，涂上显影剂，显示缺陷。显像剂在工件表面上的厚度为0.05—0.07mm。涂上显影剂后，保持15—30分钟后可以开始观察。

3、荧光探伤

荧光检查是用于探测某些金属和非金属。可以用来探测某些非磁性材料，但不能探测纸板等能够吸收探测液的材料。渗透剂的渗透性、发光亮度、发光颜色和洗涤性决定着他的探伤性能。

主要的探测液是渗透能力较强的矿物油—煤油

目前，荧光探伤的灵敏度为：可发现宽度为0.01mm，长度不小于2mm—3mm的裂纹。

4、着色检验