【正文】 ................................................................................. 23 缺陷的掃查及評定 : .............................................................................................................. 24 清理現(xiàn)場 ................................................................................................................................... 26 6．超聲檢測結果 ........................................................................................................................................ 26 結 束 語 ............................................................................................................................................... 27 西安航空職業(yè)技 術學院 畢業(yè)設計論文 VI 謝 辭 .................................................................................................................................................... 29 文 獻 ......................................................................................................................................................... 30 西安航空職業(yè)技 術學院 畢業(yè)設計論文 1 1 緒論 無損檢測技術是產(chǎn)品質量控制中不可缺少的基礎技術。隨著產(chǎn)品復雜程度的增加和對安全保證的嚴格要求，無損檢測技術在產(chǎn)品質量控制中發(fā)揮著越來越重要的作用。 過程設備是各個工業(yè)部門不可缺少的重要生產(chǎn)設備，用于供熱、供電和儲存各種工業(yè)原料及產(chǎn)品，完成工業(yè)生產(chǎn)過程必需的各種物理過程和化學反應。因此它成為石油、化工、電站、核能和軍工等工業(yè)部門的重要生產(chǎn)裝備。其制造工藝以焊接為主，質量要求比較高。焊縫質量直接決定著壓力容器的使用安全和使用壽命，因此在制造和使用過程中的焊縫檢測顯得尤為重要。因此，迫切需要尋找一種高效、經(jīng)濟、簡便可行的無損檢測技術及缺陷評定方法。無損檢測技術主要包括射線探傷、超聲波探傷、磁粉探傷、滲透探傷、聲發(fā)射等方法其中超聲波探傷和射線探傷是檢測壓力容器 焊縫內(nèi)部缺陷的主要手段。超聲波探傷以其探傷距離大、探傷裝置體積小、重量輕、便于攜帶、檢測速度快、檢測費用低等優(yōu)勢，在過程設備制造和在役檢測工作中得到越來越多的應用。 由于歷史的原因，在用過程設備的檢驗、檢測及缺陷評定仍存在很大的問題。具體表現(xiàn)在：①在役過程設備 (其中包括國外進口設備 )由于設計、制造與安裝等所采用的標準不統(tǒng)一，其檢驗、檢測要求難以統(tǒng)一，制造質量難以保證，給設備的維護和在用管理帶來很大難度。②過去對過程設備的驗收管理不嚴，導致了現(xiàn)今在役設備焊縫中存著大量超標缺陷。焊接缺陷的類型主要包括未焊透、未 熔合、裂紋、氣孔及夾渣等。③國內(nèi)外關于缺陷評定的標準不統(tǒng)一。這些缺陷如不進行定期檢查及有效的安全評定而盲目使用勢必會造成重大惡性事故，給企業(yè)帶來重大的經(jīng)濟損失。因此，怎樣實現(xiàn)對焊縫內(nèi)部缺陷的精確定位、定量和定性分析及缺陷評定，是需迫切解決的課題。在焊縫缺陷檢測中，超聲檢測是目前公認的最有效的常規(guī)無損檢測方法之一，與其它常規(guī)檢測相比具有明顯的優(yōu)勢。焊縫超聲檢測一方面以其較為經(jīng)濟、操作輕便靈活而在質量控制和在役設備安全性能檢查中得到廣泛的應用，而在另一方面由于焊縫超聲檢測的不直觀性，以及檢測人員、檢測對象、儀器 探頭等諸多因素，可能產(chǎn)生漏檢或誤判。因此，針對超聲檢測技術 顯示不直觀，探傷技術難度大以及探傷結果不便保存等 技術難點，深入學習和掌握超聲檢測技術，在搞清原理、掌握使用的同時發(fā)揮創(chuàng)新精神探索超聲檢測過程中的出現(xiàn)的問題并加以解決。針對焊縫內(nèi)部缺陷的超聲波檢測及安全評定過程中所涉及的關鍵性問題進行系統(tǒng)的分析，并依據(jù)缺陷檢測所得到的結果進行缺陷評定具有重要意義。 西安航空職業(yè)技 術學院 畢業(yè)設計論文 2 基于以上原因，本文重點研究過程設備制造工藝、焊接缺陷的成因及焊縫內(nèi)部缺陷的超聲波檢測方法，并選用 GB1134589 標準進行缺陷評定和質量分級，從而對焊接缺 陷進行有效的安全評定。 超聲檢測技術的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀 無損探傷技術是檢測壓力容器焊縫內(nèi)部缺陷的主要手段。 無損探傷是指利用聲、光、磁和電等特性，在不損害或不影響被檢對象使用性能的前提下，檢測被檢對象中是否存在缺陷或不均勻性，給出缺陷的大小、位置、性質和數(shù)量等信息，進而判定被檢對象所處技術狀態(tài)的所有技術手段的總稱。工業(yè)生產(chǎn)中常用的無損檢測方法有射線檢驗 (RT)、超聲檢測 (UT)、磁粉檢測 (MT)和液體滲透檢測 (PT) 四種。其中 射線探傷和超聲波探傷是檢測壓力容器焊縫內(nèi)部缺陷的主要手段。 國際 超聲檢測技術的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀 無損檢測技術歷經(jīng)一個世紀，盡管無損檢測技術本身并非一種生產(chǎn)技術，但其技術水平卻能反映該部門、該行業(yè)、該地區(qū)甚至該國的工業(yè)技術水平。超聲無損檢測技術 (UT)作為四大常規(guī)檢測技術之一，由于其與其它常規(guī)無損檢測技術相比，它具有被測對象范圍廣，檢測深度大；缺陷定位準確，檢測靈敏度高；成本低，使用方便，速度快，對人體無害以及便于現(xiàn)場使用等特點，因而世界各國都對超聲無損檢測給予了高度的重視。目前，國外工業(yè)發(fā)達國家的無損檢測技術已逐步從 NDI 和 NDT 向 NDE 過渡。無損探傷 (NDI)、無損檢測 (NDT)和無損評價 (NDE)是無損檢測發(fā)展的三個階段。超聲波無損探傷是初級階段，它的作用僅僅是在不損害零部件的前提下，發(fā)現(xiàn)其人眼不可見的內(nèi)部缺陷，以滿足工業(yè)設計中的強度求。超聲無損檢測是近 20 年來應用最廣泛的術語，它不僅要檢測最終產(chǎn)品，而且還要對生產(chǎn)過程的有關參數(shù)進行監(jiān)測。超聲無損評價是超聲檢測發(fā)展的最高界，不但要探測缺陷的有無，還要給出材質的定量評價，也包括對材料和缺陷的物理和力學性能的檢測及其評價。本文建立在 NDI 的基礎上，在過程裝備制造與維護過程中，對焊縫進行有效檢測，并進行缺陷分析和計算，從而對過 程裝備進行有效的安全評估。 我國超聲無損檢測發(fā)展現(xiàn)狀 近年來我國超聲無損檢測事業(yè)取得了巨大進步和發(fā)展。超聲無損檢測已經(jīng)應用到了幾乎所有工業(yè)部門，其用途正日趨擴大。超聲無損檢測的相關理論和方法及應用的基礎性研究正在逐步深入，已經(jīng)取得了許多突破性進展。比如，用戶友好界面操作系統(tǒng)軟件；各種掃描成象技術；多坐標、多通道的自動超聲檢查系統(tǒng)；超聲機器人檢測系統(tǒng)等。無損檢測的標準化和規(guī)范化，檢測儀器的西安航空職業(yè)技 術學院 畢業(yè)設計論文 3 數(shù)字化、智能化、圖象化、小型化和系列化工作也都取得了較大發(fā)展。我國已經(jīng)制訂了一系列國標、部標及行業(yè)標準，而且引進 了 ISO， ATSM 等一百多個國外標準。無損檢測人員的培訓也逐漸與國際接軌。但是，我國超聲無損檢測事業(yè)從整體水平而言，與發(fā)達國家之間仍存在很大差距。具體表現(xiàn)在以下幾個方面： 〈 1〉 檢測專業(yè)隊伍中高級技術人員和高級操作人員所占比例較小，極大阻礙了超聲無損檢測技術向自動化、智能化、圖象化的進展。由于經(jīng)驗豐富的老一輩檢測工作者缺乏把實踐經(jīng)驗轉化為理論總結，而年輕的檢測人員缺乏切實的實踐經(jīng)驗，這有可能導致現(xiàn)有的超聲檢測軟件系統(tǒng)不同程度的缺陷，降低了檢測的可靠性。 〈 2〉專業(yè)無損檢測人員相對較少，現(xiàn)有無損檢測設備有待改 進。從而導致目前我國產(chǎn)品的質量普遍存在較大問題。更嚴重的后果是產(chǎn)品的競爭能力差，焊縫的超聲波檢測技術研究影響產(chǎn)品進入國際市場。 〈 3〉對無損檢測技術領域的信息技術應用重視不夠。我國對無損檢測信息技術的建設工作還處在相當薄弱的階段。 〈 4〉無損檢測的標準和規(guī)范多而雜。 我們相信，隨著超聲檢測的廣泛應用和對超聲檢測重視程度的不斷提高，我國的超聲檢測將獲得更加快速的發(fā)展和進步。 中厚鋼板焊縫 影響焊縫機械性能的焊接缺陷有裂紋、未焊透、未熔合、夾渣和氣孔等。此外，還有焊瘤、咬邊等表面缺陷。下面就這些缺陷加以 敘述 焊板的焊接接頭形式主要有對接、角接、搭接、和 T 型接頭等幾種，本文檢測的零件為對接接頭式焊板其示意圖如圖 11 所示，實物圖如圖 12 所示。 焊接接頭的缺陷包括外部缺陷和內(nèi)部缺陷，外部缺陷有：焊縫尺寸不符合要求、未焊透、咬邊、焊瘤、表面氣孔、表面裂紋等，通常采用目視檢測、磁粉檢測、滲透檢測等方法對這些缺陷進行檢測；內(nèi)部缺陷有：氣孔、夾渣、未焊透、未熔合和裂紋等，如下圖所示。 超聲檢測主要目的是為了檢測出焊接接頭中存在的內(nèi)部缺陷。 西安航空職業(yè)技 術學院 畢業(yè)設計論文 4 圖 11 對接接頭式焊板 圖 12 厚度為 20mm鋼板焊縫實物圖 1． 氣孔 氣孔是在焊接過程中焊接熔池高溫時吸收了過量的氣體或冶金反應產(chǎn)生的氣體，在冷卻凝固之前來不及逸出而殘留在焊縫金屬內(nèi)所形成的空穴。產(chǎn)生氣孔的主要原因是焊條或焊劑在焊前未烘干，焊件表面污物清理不凈等。氣孔大多呈球形或橢圓形。氣孔分為單個氣孔、鏈狀氣孔和密集氣孔 ，如圖 13所示。 圖 13 常見缺陷氣孔 西安航空職業(yè)技 術學院 畢業(yè)設計論文 5 2． 未焊透 未焊透是指焊接接頭部分金屬未完全熔透的現(xiàn)象。產(chǎn)生未焊透的主要原因是焊接電流過小，運條速度太快或焊接規(guī)范不當（如坡口角度過小 ，根部間隙過小或鈍邊過大等）。未焊透分為根部未焊透、中間未焊透和層間未焊透等。如圖 14所示。 圖 14 常見缺陷未焊透 3． 未熔合 未熔合主要是指填充金屬與母材之間沒有熔合在一起或填充金屬層之間沒有熔合在一起。產(chǎn)生未熔合的主要原因是坡口不干凈，運條速度太快，焊接電流過小，焊條角度不當?shù)?。未熔合分為坡口面未熔合和層間未熔合 。如圖 15 所示。 圖 15 常見缺陷未熔合 4．立體型缺陷，危害性較小。而裂紋、未熔合是平面缺陷，危害性大。在焊縫探傷中，由于 夾渣 夾渣是指焊后殘留在焊縫金 屬內(nèi)的熔渣或非金屬夾雜物。產(chǎn)生夾渣的主要原因是焊接電流過小，速度過快，清理不干凈，致使熔渣或非金屬夾雜物來不及中厚板對接焊縫接觸法超聲波檢測 浮起而形成的。夾渣分為點狀和條狀。 5．裂紋 裂紋是指在焊接過程中或焊后，在焊縫或母材的熱影響區(qū)局部破裂的縫隙。按裂紋的取向可分為縱向裂紋和橫向裂紋。 焊縫中的氣孔、夾渣是 余高的影響及焊縫中裂西安航空職業(yè)技 術學院 畢業(yè)設計論文 6 紋、未焊透、未熔合等危害性大的缺陷往往與檢測面垂直或成一定的角度，因此一般采用斜射橫波接觸法，在焊逢兩側進行掃查。如圖 16 所示 圖 16 常見缺陷裂紋 2． 檢測方法的選擇 西安航空職業(yè)技 術學院 畢業(yè)設計論文 7 接結構的無損檢測是檢驗其焊縫質量的有效方法，一般包括射線探傷、超聲波探傷、磁粉探傷、滲透探傷、聲發(fā)射和渦流探傷等方法。其中超聲和射線探傷適合于焊縫內(nèi)部缺陷的檢測，磁粉、滲透和渦流探傷則適用于焊縫表面的檢驗。每一種無損檢測方法都有其優(yōu)點和局限性，因此應根據(jù)焊縫的材質與結構形狀來選擇合適的檢測。 超聲波檢測的原理 利用超聲波對材料中的宏觀缺陷進行探測，依據(jù)的是超聲波在材料中傳播時的一些特性，如：超聲波在通過材料時能量會有損失，在遇到兩種介質的分界面時 ，會發(fā)生反射等等，常