焊接工程质量控制.ppt

工程质量检查员培训焊接工程质量检查,季 明,第一节概述,一、焊接的分类通过对两块金属的加热和加压，实现永久性连接，我们称之为“焊接”。根据所找到的基本途径，形成了焊接的基本分类。(一)熔化焊接使被连接的构件表面局部加热熔化成液体，然后冷却结晶成一体的方法叫熔化焊接。实现熔化焊接的关键是有一个能量集中，温度足够高的加热热源。按照热源形式的不同，熔化焊接的基本方法有:气焊、电弧焊、电渣焊、激光焊等若干种。(二)压力焊接利用摩擦、扩散和加压等物理作用克服两个连接表面的不平度，去除氧化膜和其他污染物，使两个连接面上的原子相互接近到晶格距离，从而在固态条件下实现的连接过程称为固相连接,按照加热方法不同，压力焊接基本方法有：冷压焊（不采取加热措施）、摩擦焊、超声波焊、爆炸焊、锻焊、扩散焊、电阻对焊、闪光对焊等若干种。(三)钎焊利用某种熔点低于被连接件材料的熔点的熔化金属（钎料）作连接的媒介物在连接界面上的流散浸润作用，然后冷却结晶形成结合面的方法称为钎焊。钎焊过程必须采取加热(使钎料熔化，母材不熔化)和保护措施（使熔化的奸料不与母材接触）。按照热源和保护条件不同钎焊方法分为：火焰钎焊、真空或充气感应钎焊、电阻炉钎焊、盐浴钎焊等若干种，,二焊接工程质量检验的要点及依据,化工石油行业焊接工程常用到的有关法规和技术标准主要有：压力容器安全技术监察规程(质技监局锅发1999154号)锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则(国质检锅2002109号)压力管道安全管理与监察规定(劳部发1996140号)钢制压力容器GB150-1998钢制压力容器焊接工艺评定JB4708-2000石油化工工程焊接工艺评定SHJ509-88压力容器无损检测GB4730-94钢熔化焊对接焊缝接头射线照相和质量分级GB3323-87球型储罐施工及验收规范GB50094-98现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范GB50236-98工业金属管道工程施工及验收规范GB50235-97立式圆筒型钢制焊接油罐施工及验收规范GBJ128-40钢制压力容器焊接规程JB/T4709-2000钢制焊接常压容器JB/T4735-1997石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范SH350l2002石油化工工程高温管道焊接规程SH3523-92石油化工低温钢焊接规程SH3525-42化工金属管道工程施工及验收规范HG20225-95钢质管道焊接及验收SY/T4103-1995石油化工异种钢焊接规程SH3526-92石油化工工程高温管道焊接规程SH3523-92石油化工不锈复合钢焊接规程SH3527-92石油化工钢制塔类容器现场组焊施工标准SH3524-92,第二节焊工的管理,一、焊工考试对于所有的焊工均应进行焊工考试，根据所施焊产品的不同，有不同的焊工考试规则，以使每名焊工在正式施焊前，取得与工程同类别、同位置、同类厚度、直径范围的焊接技能的考核和培训，包括按规范进行的资格考试和结合工程实际的技能考试。(一)焊工考试常用标准：从事锅炉和压力容器、工业炉及压力管道施焊的焊工必须按国质检锅2002（109号）的锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则(以下简称考规)的规定进行考核。GB50236-98现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范第五章对施工现场大量不隶属压力容器范畴内的设备及工业管道焊接作业的焊工技能考核作了统一规定。从事化工石油行业有色金属焊接作业的焊工考试还应遵循以下专项考规：Ti:SHJ502-86铁管道施工及验收规范、Al:HGJ222-92铝及铝合金焊接技术规程、Cu:HGJ223-92铜及铜合金焊接及纤焊技术规程焊接低温钢的焊工考试还应遵循SH3525-92石油化工低温钢焊接规程的规定。,(二)考规内容1、资格批准权限考规范围的焊工资格证书由各省、市技术监督局核发。其余焊工考试资格均由劳动局批准的各单位焊工考试委员会负责。2、焊接方法及代号如表1，各类之间不能相互代替；焊条类别、代号及适用范围见表2，试件钢号分类及代号见表3，各种试件形式、位置及代号见表4，焊接要素及代号见表5。表3的同一类中，一种钢号考试合格后，可免去该类其他钢号的考试。表中的1-3类，类别较高的考试合格后，可免去类别较低的考试。第4类与其他类之间，考试不能互相代替。,表1 常用焊接方法及代号,表2焊条类别、代号及适用范围,试件钢号分类及代号表,试件形式、位置及代号,焊接要素及代号,标注,按照新锅炉压力容器压力管道焊工考试规则，焊工证的某一项标注为：“SMAW-5G-5/60-F3J”，含义是什么？答：SMAW-焊条电弧焊；-类钢；5G-水平固定；5/60-试件外径60mm，焊缝金属厚度5mm；F3J-焊条类别代号。按照新锅炉压力容器压力管道焊工考试规则，焊工证的某一项标注为：“FCAW-5GX（K）-8/508”，含义是什么？答：FCAW-药芯焊丝手工焊；-类钢；5G-水平固定；X-下向焊；K-试件带衬垫；8/508-试件外径508mm，焊缝金属厚度8mm。,二、对焊工的检查,质量检查过程中，焊工资格的检查是一个重要的审查点。在焊接工程正式施焊前，检查人员应督促施工单位呈报合格焊工名录，在工程进行过程中可随时抽查焊工的资格。质量检查人员应检查焊工资格，检验方法是核查焊工资格证。(一)检查有效期考试合格项目的有效期，自签证之日起为期三年。从焊工考试合格之日起，计算有效期，不得超过规定期限。,(二)检查考试项目1.检查焊接方法和焊接位置与焊接产品条件的一致性。2.检查考试钢材和焊接材料与焊接产品的一致性。3.检查试样型式、规格与焊接产品的一致性。上述考试项目在合格证里均用代号标明，因此，检查人员须熟读考试代号或列表备查，以便检查焊工资格时，核对考试项目与焊接产品的一致性。4.按考规考试合格的焊工担任特殊焊接工作(如特殊材料的焊接、特殊厚度的焊接、有特殊材料性能要求的堆焊、特殊的焊接结构或特殊的焊接位置等)，还应按特殊要求进行考试。,(三)对焊工的现场检查持证焊工的实际操作技能不能满足产品焊接的要求或者违反工艺纪律以致经常或连续地出现焊接质量问题时，技术监督部门锅炉压力容器安全监察机构应将该焊工的合格证暂时收回或吊销。被吊销焊工合格证者，一年内不准参加考规的考试。企业应根据考规，结合本企业生产情况，制定持证焊工的具体管理办法。质量保证体系应监检本单位建立并完善焊工管理制度，建立焊工档案，制定奖惩办法，对每名焊工在本项工程中的施焊合格率进行统计，对于一次焊接合格率较低的焊工应暂停其施焊资格，经重新培训再安排上岗操作。监检责任单位对于无证作业或进行考试合格项目以外焊接作业的焊工，应立即制止，对有关责任人员和单位给予通报批评，情节恶劣可报请原颁证单位吊销其合格证。,第三节 焊接材料的管理,一、焊接材料概述(一)焊条1.焊条的分类及相关标准根据我国焊条国家标准，焊条可分为：焊接材料主要包括焊条、焊剂、焊丝和保护气体等。碳钢焊条(E)、低合金钢焊条(E)、不锈钢焊条（E）、堆焊焊条（ED）、铸铁焊条（EZ）、铜及铜合金焊条（TCu)、铝及铝合金焊条(TAl)等。目前，我国制定的焊条标准主要有：碳钢焊条GB/T5117-1995低合金焊条GB/T5118-1995不锈钢焊条GB/T983-1995铜及铜合金焊条GB/T3670-1995堆焊焊条GB984-85低合金钢焊条GB/T5118-1995铸铁焊条及焊丝GB10044-88铝及铝合金焊条GB3669-83,2.对焊条的基本要求焊缝金属应具有良好的力学性能或其他物理性能；焊条的熔敷金属应具有规定的化学成分，以保证其使用性能；焊条应具有良好的焊接工艺性能；焊条应具有良好的抗气孔、抗裂纹能力；焊条应具有良好的外观质量：直径不大于2.5mm的焊条偏心度不大于7%；直径为3.24.0mm的焊条，偏心度不大于5%；直径等到于或大于5mm的焊条，偏心度不大于4%。弯曲度：焊条弯曲的最大挠度不得超过1mm。药皮外观：药皮不得有开裂、起泡，不得存在杂质，如铁锈，涂料颗料过大或药皮表面有明显的不同颜色。尺寸偏差：焊芯直径允许偏差为+0.05mm，焊条长度允许偏差为+2mm。,焊接材料的选用原则,应根据母材的化学成分、力学性能、焊接性能并结合压力容器的结构特点、使用条件及焊接方法综合考虑选用焊接材料，必要时通过试验确定。焊缝金属的性能应高于或等于相应母材标准规定值的下限或满足图样规定的技术条件要求。,二、焊接材料的管理,（一）焊材库的管理进场的焊条必须包装完好，产品说明书、合格证和质量保证书等齐全。焊条应存放在干燥（室温宜为1025，相对湿度小于50%）、通风良好的库房里，不允许露天存放或放置在有有害气体的腐蚀性介质的室内。室内应保持清洁整齐。堆放时不宜直接放在地面上，最好放在离地面和墙壁各不小于300mm的架子或垫板上，以保持空气流通，严防焊条受潮。,焊条堆放应按类别、型号、规格、批次、产地、入库时间等分类堆放，并有明显标记，避免混乱。在搬运过程中应轻拿轻放，防止损坏。仓库中应建立严格的有专人负责的领用、发放和回收制度，保管人员应熟悉各类焊材的一般性知识，按有关规定认真保管，定期察看，受潮、污损、错存、错发等应及时处理。,（二）焊条和焊剂的烘干焊条受潮的确认包装的防潮性差和包装的破损，通常会导致焊条吸潮严重。储存期长的焊条，目测如发现药皮表面出现霉关斑点，焊芯有锈迹，则表明焊条受潮严重。将几根焊条平放在手中摇动，听不到清脆的金属声，表明焊条已受潮。在焊接时焊条出现电弧吹力大，熔深增加，飞溅增大都有说明焊条已受潮。3、焊条与焊剂的烘干规范：为确保焊接质量，焊条和焊剂在使用前应进行烘干。除去在说明书中已规定了烘干规范以及不需烘干的焊休外，常用焊条的烘干规范见标准。,（三）施工过程中对焊材的管理,1、焊条在领用或烘干时必须仔细核查焊条的牌号（或型号），分清规格，作好记录，防止错领，错用造成质量事故。2、当焊条的使用时间较长，或进行野外施工时，焊工应配备密封性较好的焊条保温筒，把焊条放在保温筒中，随取随用，不应将焊条随意散放或丢弃。3、对于烘干后存放时间超过允许存放时间的焊条，应交回焊条供应站，再次烘干，具体烘反允许存放时间和允许重复烘干次数见标准。4、焊剂中不得混入异物混入时，应对焊剂进行清理或更换。5、焊丝在使用前应清除铁锈及油污。,三、焊接工艺评定,（一）概述 评定程序：在产品焊接之前，根据钢材的焊接性能，结合实际情况，由焊接工艺人员编制焊接工艺指导书，由施工单位焊工焊接、技术人员检验试件和试样的力学性能是否合格。合格出具评定报告，不合格重新拟订焊接工艺书。焊接工艺评定的目的：在于验证施焊单位拟订的焊接工艺指导书的正确性并评定施焊单位能力。焊接工艺正确与否的标志在于焊接接头的使用性能是否符合要求。四种错误观点：焊接工艺评定要与实际生产条件相同。焊接工艺评定是最佳的焊接工艺。焊接工艺评定合格，压力容器焊接质量就合格。通过焊接工艺评定确定了焊接工艺规程。,JB 4708-2000标准：（1）规定了三个方面评定：对接焊缝和角焊缝、堆焊和型式试验件焊接评定。（2）必须评定的焊缝：受压元件焊缝；受压元件焊缝相焊的焊缝；熔入永久焊缝内的定位焊缝；受压元件母材表面堆焊、补焊；上述焊缝的返修焊缝。（3）评定对接焊缝焊接工艺时，应采用对接焊缝试件。对接焊缝试件评定合格的焊接工艺亦可用于角焊缝；评定的非受压角焊缝焊接工艺时，可仅采用角焊缝试件。(4)板状对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于管材对接焊缝，反之亦可。管与板角焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于板材的角焊缝，反之亦可。,（5）焊接工艺因素分为重要因素、补加重要因素和次要因素。重要因素：影响焊接接头抗拉强度和弯曲性能的焊接工艺因素；补加因素：影响焊接接头冲击性能的焊接工艺因素。当规定进行冲击试验时，需增加补加因素。如：立焊分为上向焊和下向焊、线能量。次要因素：对要求测定的力学性能无明显影响的焊接工艺因素。如：坡口形式及尺寸、焊接位置和取消单面焊的钢垫板。（6）变更任何一个重要因素时均应重新进行焊接工艺评定；增加或变更任何一个补加因素，应按增加或变更的补加因素增焊冲击韧性试件进行试验；当变更次要因素时，可不重新进行焊接工艺评定但应重新编制焊接作业指导书,（7）当同一条焊缝使用2种或2种以上的焊接方法或重要因素、补加因素不同的焊接工艺时，可按每种焊接方法或焊接工艺分别进行评定；亦可使用2种或2种以上焊接方法、焊接工艺焊接试件进行组合评定。（8）母材分为8组。A 当重要因素、补加因素不变时，某一钢号母材评定合格的焊接工艺可以用于同组别的其它钢号母材；B 组别号-2评定合格的焊接工艺可以用于组别号-1的母材；C 在同类别号中，高组别母材的评定适用于该组别号母材与低组别母材所组成的焊接接头。D 除B、C情况外，母材组别号改变时，需重新评定。E 当不同类别号的母材组成的焊接接头时，即使各自评定合格，其焊接接头仍需重新评定。但类别号为（或组别号为-1、-2）的同钢号母材的评定适用于该类别号（或该组别号）母材与类别号为的母材所组成的焊接接头。F 未列入8组的钢：已列入国标、行标的归入组内；未列入国标、行标的分别评定。国外钢材首次使用不掌握焊接性能应进行评定；当已掌握焊接性能的应归类且单位已作过该类别，可免做评定。,（9）改变焊后热处理类别，需要重新评定。（10）除气焊外，当规定进行冲击试验时，焊后热处理的温度和时间范围改变时，需要重新评定。（11）试件厚度与焊件厚度（12）对接焊缝试件评定合格的焊接工艺用于角焊缝焊件时，焊件厚度不限；角焊缝试件评定合格的焊接工艺用于非受压角焊缝焊件时，焊件厚度不限。（13）组合评定合格后，当作单一焊接方法（或焊接工艺）分别评定来确定适用于焊件母材的厚度范围。（14）耐蚀堆焊工艺评定原则：堆焊的化学成分。（15）不锈钢复合钢板焊接工艺评定。,第五节焊接过程管理,一、焊前准备：指坡口的制备，接头的装配，焊接区域的清理和焊接材料的选择等工作。一般规定 1.坡口的制备与清理（1）焊接坡口的形式和尺寸应符合设计文件或焊接作业指导书或相关标准的规定。（2）碳钢和低合金钢焊件的焊缝坡口可以采用机械加工或火焰切割制备。不锈钢部件的坡口必须采用机械加工制备。（3）坡口两侧的内外表面必须清除铁锈、氧化膜和油垢等污染。2.焊接接头的装配：焊件组装时，接头两侧边缘必须相互对准，焊件组装后应做错边量的检查。3.焊材的选用：在焊接工艺细则卡和焊接作业指导书中应明确规定焊接材料的具体牌号及规格。4.焊缝的设置应符合规范的要求。其原则是避开应力集中区，便于焊接和热处理。,二、焊接过程的通用要求,1.焊工必须按图样、工艺文件、技术标准施焊。2.焊接环境(1)焊接环境温度应能保证焊件焊接所需的足够温度和焊工技能不受影响。(2)焊接时的风速：气体保护焊不能大于2m/s，其他焊接方法不得大于8m/s,否则须采取有效防护措施。(3)焊接电弧1m范围内的相对湿度不得大于90%，铝及铝合金焊接时不得大于80%。(4)当焊件表面潮湿、覆盖有痧雪，或在下雨、下雪刮风期间，焊工及焊件无保护措施时，不应进焊接。,3.定位焊应符合下列规定：(1)焊接定位焊时，应采用与根部焊道相同的焊接材料和焊接工艺，并由合格焊工施焊。(2)定位焊的长度、厚度和间距，应能保证焊缝在正式焊接中不致开裂。(3）在焊接根部焊道时，应对定位焊缝进行检查，当发现缺陷时应处理后方可施焊。(4)与母材焊接的工卡具其材质应与母材相同或属同一类别号。拆除工卡具时不应损伤母材，拆除后应将残留焊疤打磨修整致与母材表面齐平。(5)熔入永久焊缝内的定位焊缝两端应便于接弧，否则应予修整。,4.焊接时，禁止在非焊接部位引弧或试验电流，并应防止电弧擦伤母材。电弧擦伤处的弧坑需经打磨，使其均匀过渡到母材表面，若打磨后的母材厚度小于规定值时，则需补焊。5.对含铬量大于或等于3%或合金元素总含量大于5%的焊件，氩弧焊打底焊接时，焊缝内侧应充氩气或其他保护气体，或采取其他方式防止内侧焊缝金属被氧化的措施。6.焊接时应采取合理的施焊方法和施焊顺序。7.除工艺或检验要求需分次焊接外，每条焊缝宜一次连续焊完。当中断焊接时，应根据工艺要求采取保温缓冷或后热等防止产生裂纹的措施，再次焊接前应检查焊层表面，确认无裂纹后，方可按原工艺要求继续施焊。,8.低温钢、奥氏体不锈钢、耐热耐蚀高合金钢以及奥氏体与非奥氏体异种钢焊接时应符合下列规定：(1)应在焊接作业指导书规定的范围内，在保证焊透和熔合良好的条件下，采用小电流、短电弧、快速焊和多层多道焊工艺，并应控制层间温度。(2)对有耐蚀性能要求的双面焊焊缝，与腐蚀介质接触的焊层应最后施焊。(3)低温钢焊接完毕，宜对焊缝进行表面焊道退火处理。9.复合钢焊接应符合下列规定：(1)严禁使用基层和过渡层焊条焊接复层。(2)焊接过渡层时，宜选用小的焊接线能量。(3)在焊接复层前，应将落在复层坡口表面上的飞溅物清理干净。,10.焊前预热及焊后热处理焊前预及焊后热处理工艺应符合设计或焊接作业指导书的规定。(1)当焊件温度低于0摄氏度时，所有钢材的焊缝应在始焊处100mm范围内预热到15摄氏度以上。(2)要求焊前预热的焊件，其层间温度应在规定的预热温度范围内。(3)焊前预热的加热范围，应以焊缝中心为基准，每侧不应小于焊件厚度的3倍；焊后热处理的加热范围，每侧不应小于焊缝宽度的3倍，加热带以外应进行保温。(4)焊前预热及焊后热处理过程中，焊件内外壁温度应均匀。(5)焊前预热及焊后热处理时，应测量和记录温度，测温点的部位和数量应合理，测温仪表应经计量检定合格。焊后热处理温度以在焊件上直接记录为准，在整个热处理过程中应当连续记录。,(6)对容易产生焊接延迟裂纹的钢材，焊后应及时进行焊后热处理，当不能及时进行焊后热处理时，应在焊后立即均匀加热至200-300摄氏度，并进行保温缓冷，其加热范围应与焊后热处理要求相同。(7)焊后热处理的加热速率、热处理温度下的恒温时间及冷却速率应符合设计文件或焊接作业指导书的规定。(8)热处理后进行返修或硬度检查超过规定要求的焊缝应重新进行热处理。(9)预热和热处理的检查。预热温度可用测温笔或测温计测量。测温点应根据焊缝的形状和大小选择，当焊缝部位的结构比较简单、工件较薄、焊接工作量较小时，测点可距焊缝近些。通常，预热温度的测点应距焊缝边缘100-300mm。检查人员对预热的检查方法为核对其预热记录。,11.焊缝返修(1)当焊后检验发现焊缝缺陷超出设计文件和标准规定时，必须进行返修，焊接返修后应按原规定方法进行检验。返修次数、部位和返修情况应记入产品质量证明书或交工技术文件。(2)必须准确地确定缺陷的部位，彻底清除所有焊接缺陷。如对缺陷清除的程度有怀疑，可用各种无损探作方法补充检查。(3)GB50236-98现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范规定：对不合格焊缝的返修，返修前应进行质量分析，当同部位的返修次数超过两次时，应制定返修措施并焊接技术负责人审批后方可进行返修。补焊应与原焊缝施焊工艺相同。(4)要求焊后热处理的焊缝，一般应在热处理前进行返修。如在热处理后返修时，补焊后应做必要的热处理。,三、焊接记录 1.焊接记录的主要内容(1)产口编号、名称、图号；(2)现场使用的工艺文件的编号；(3)母材和焊接材料的牌号、规格、入厂检验编号；(4)焊接方法、焊工姓名、焊工钢印；(5)实际预热温度、后热温度、消氢温度和时间等；(6)检验方法、检验结果、包拓外观检验、无损检测、水压试验和焊接试样检查等；(7)检验报告编号。检验报告是指理化实验室、无损探伤室等专职机构出具的书面报告；(8)焊接返修方法、返修部位、返修次数等；(9)记录日期、记录人签字。,2.焊接记录的要求(1)焊接过程的记录应随时记录下来，尽量减少回忆记录，确保焊接记录的及时性。(2)焊接检验证明要根据原始记录填写，现场记录提供的检验结果可作为检验结论的依据。焊接记录应如实记载，数据准确，使之反映产品的实际质量。(3)焊接记录应按照制造工序依次进行，使记录规范化，保证记录的完整性。(4)焊接记录必须经有关检验人员签字或审批,第六节焊接检验、试验,一、焊接检验的分类焊接检验可分为破坏检验和非破坏检验两大类。破坏检验：力学性能试验（拉伸、弯曲、冲击、压扁、硬度、疲劳）；化学分析（成分分析、腐蚀试验）；金相检验（宏观、微观、断口）。非破坏检验：外观检验；强度试验（水压、气压）；致密性试验（气密性试验、吹气试验、氨渗漏试验、煤油试验、载水试验、沉水试验、水冲试验）；无损检验（射线、超声、磁粉、涡流、声发射）。,二、焊接检验焊接质检人员 从事焊接质量检验的人员必须具备一定的焊接专业理论知识和实践经验。焊前检验 焊前检验主要是对焊前准备的检查，按图纸、标准和作业指导书等对结构尺寸、坡口表面、组对后几何尺寸等进行检验。（三）焊接过程检验 焊接过程检验内容不仅包括焊缝的形成过程，还应包括后热和焊后热处理过处理过程。焊接中间检验的焊缝成型过程应包含定位焊、线能量、焊接层数、层间清理、层间温度、焊根检查等方面，均应符合有关规定。,三、焊接缺陷 GB 6417-86金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明，将缺陷分为裂纹、孔穴、固体夹杂、未焊透和未熔合、形状缺陷、其他缺陷共六大类。特种设备常见的焊接缺陷可分为四类：（1）焊缝尺寸不符合要求：如焊缝超高、超宽、过窄、高低差过大、焊缝过渡到母材不圆滑、错边等。（2）焊接表面缺陷：如咬边、焊瘤、内凹、满溢、单面焊的未焊透、表面气孔、表面裂纹等。（3）焊缝内部缺陷：如气孔、夹渣、裂纹、未熔合、夹钨、双面焊的未焊透等。（4）焊接接头性能不符合要求：因过热、过烧等原因导致焊接接头的机械性能、抗腐蚀性能降低等。,