电焊工知识重点 (1)

一、焊接冷裂纹试验方法
 1、间接评定方法   根据焊件材料的化学成分或焊接接头热影响区的最高硬度，进行材料冷裂纹的评定方法，叫间接评定法。
 1）碳当量法   将钢中合金元素（包括碳）的含量按其作用换算成碳的相当含量，叫该种材料的碳当量，常以符号CE表示。
    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CE值愈高，钢材淬硬倾向愈大，冷裂敏感性也愈大。经验指出，当CE >0.45％～0.55%时，就容易产生冷裂纹。
因此说，碳当量公式不能作为准确的评定指标。
（2）根部裂纹敏感性评定法   这是专门评定根部裂纹的碳当量法，根据裂纹敏感指数PcM进行评定，计算公式为
PCm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Cr/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B   （%）
钢的PcM值越低，热影响区的冷裂纹敏感性越低。
为了克服单纯用碳当量评定冷裂倾向的缺点，可以进一步把氢和板厚（代表应力）作为延迟裂纹的三因素综合一起考虑，得到冷裂纹敏感性指数Pw，其计算公式为Pw= PCm+δ/600+H/60   （%）
式中δ——板厚，mm； H一焊缝金属中扩散氢含量，mL／100g。
（3）热影响区最高硬度法
这种方法比较简便，对于判断热影响区冷裂倾向有一定价值。但它只考虑了组织因素，没有涉及氢和应力，所以不能借以判断实际焊接产品的冷裂倾向，仅适用于相同试验条件下不同母材冷裂倾向的相对比较。
1、 直接试验方法 
（1）冷裂纹的自拘束试验
 l）斜y形坡口焊接裂纹试验方法 又称小铁研法   适用于板厚≥12mm的冷裂纹及再热裂纹抗裂性能试验。
2）搭接接头（CTS）焊接裂纹试验方法  本试验适用于低合金钢焊接热影响区，由于马氏体转变而引起的裂纹试验。
3）T型接头焊接裂纹试验方法   本试验适用于碳钢T形接头角焊缝的裂纹试验。
(2)冷裂纹的外拘束试验。
  1）插销式试验  本方法主要用来评价氢致延迟裂纹中的焊根裂纹。
2）拉伸拘束裂纹试验（TRC）本试验方法主要用来研究焊缝根部的冷裂纹。
 3）刚性拘束裂纹试验（RRC）本试验用来研究高强度钢的延迟裂纹。
RRC与TRC不同之处在于固定条件不同，所以RRC试验不仅可以用来研究延迟裂纹，还可以研究焊接接头冷却过程中产生的各种裂纹现象。
二、焊接热裂纹试验方法
1、压板对接（FISCO）焊接裂纹试验方法     2、环形镶块裂纹试验方法
3、可变拘束试验方法                       4、鱼骨状可变拘束裂纹试验方法 
三、焊接再热裂纹试验方法
l、间接评定方法
（1）日本中村关系式
ΔG=Cr＋3.3Mo＋8.1V—1.39（％）
式中ΔG一再裂纹敏感性指数。ΔG＞0时，再热裂纹敏感性较强。
（2）日本伊藤关系式
                        PsR=Cr＋Cu＋2Mo＋7Nb十5Ti-2（％）
式中PsR一再热裂纹敏感系数。PsR≤0时，再热裂纹敏感性不强。
上述两公式只能对钢材的再热裂纹作一个粗略的预测。一些主要合金元素的影响作用仅是一个方面，还有许多其它的影响因素。因此，单凭PsR或ΔG就断定钢种对再热裂纹是否敏感是不充分的。
2、直接试验方法
（1）斜y形坡口焊接裂纹试验方法
（2）平板对接刚性板拘束法
（3）反面拘束焊条再热裂纹试验
四、层状撕裂试验方法
1、Z向窗口试验    2、Z向拉伸试验  

第二节   焊接接头力学性能试验方法
一、拉伸试样
1、焊接接头的试样种类
（1）板形（条形）试样 试样的宽度有10mm、15mm、25mm三种。根据试板的厚度而定，其形状、尺寸和表面粗糙度。
（2）圆形试样 试样的直径d。等于10mm。其形状、尺寸和表面粗糙度。
（3）管接头试样 对于外径小于或等于30mm的管接头，可截取整个管段进行试验。对于外径大于30mm的管接头，可剖管切取纵向板形试样（如条件许可，亦可截取整个管段进行试验），试样分条状和带肩板形两种，其形状、尺寸和表面粗糙度。
2、试验评定
（1）常温拉伸试验的合格标准为：焊接接头的抗拉强度不低于母材抗拉强度规定值的下限，异种钢焊接接头按抗拉强度规定值下限较低一侧的母材。
（2）高温拉伸试验的合格标准为：焊接接头抗拉强度和屈服点不低于试验温度下母材规定值的下限。
（3）全焊缝金属拉伸试验合格标准为：
1）抗拉强度   焊缝金属的抗拉强度不低于母材规定值的下限，如果母材抗拉强度规定值的下限大于490N／mm2，并且焊缝金属的屈服点高于母材规定值的下限，则允许焊缝金属抗拉强度比母材抗拉强度规定值的下限低19.6N／mm2。
2）伸长率    焊缝金属的伸长率不小于母材规定值的80％。
二、弯曲试验
1、弯曲试样及其试验种类
（1）面弯     试样弯曲后，其正面成为弯曲后的拉伸面叫面弯。面弯可考核焊缝的塑性、正面焊缝和母材交界处熔合区的结合质量。
（2）背弯     试样弯曲后，其背面成为弯曲的拉伸面叫背弯。背弯可考核单面焊缝如管子对接、小直径容器纵、环缝的根部质量。
（3）侧弯     试样弯曲后，其一个侧面成为弯曲后的拉伸面叫侧弯，侧弯能考核焊层与母材之间的结合强度、堆焊材里的过渡层、双金属焊接接头过渡层及异种钢接头的脆性、多层焊时的层间缺陷（如层间夹渣、裂纹、气孔）等。
2、试样的评定    弯曲试验的数值用弯曲角度来度量。
    考核焊工技能应将试件进行弯曲试验，因为焊工操作时产生的缺陷，都将直接影响弯曲角度值。而拉伸、冲击、硬度试验值主要取决于所用焊接材料及工艺，受焊工技能影响较小。
三、冲击试验
1、试样形式   根据试样的缺口形式，可分为U形缺口和V形缺口两种形式。
2、试验的评定  常温冲击试验的合格标准为：每一部位3个试样冲击功的算术平均值不低于规定值，低于规定值但不低于规定值70％的试样数量不多于1个，异种钢焊接接头按抗拉强度较低一侧母材的冲击功规定值。
四、硬度试验
硬度试验的评定方法根据给定的技术文件和材料允许硬度范围进行。
五、压扁试验
带纵焊缝和环焊缝的小直径管接头，不能取样进行弯曲试验时，可将管子的焊接接头制成一定尺寸的试管，在压力机下进行压启试验。
压扁试验的试管分环缝压扁和纵缝压扁两种。
两压板间距离S按下式计算：s=（1+e）δ/（e+δ/D）
式中δ一管壁厚，mm；    D一管子外径，mm；e一单位伸长的变形系数，碳钢、合金钢均取0.08。

第三节    焊接接头无损检验方法
一、焊接接头的射线探伤
1、探伤原理  
2、底片上缺陷的辨别   底片上焊缝缺陷一般分为六类：①裂纹；②气孔；③夹渣；④未熔合和未焊透；⑤形状缺陷；③其它缺陷。
3、质量评定——焊缝质量根据缺陷性质和数量分为四级。
    I级焊缝内应无裂纹、未熔合、未焊透和条状夹渣。Ⅱ级焊缝内应无裂纹、未熔合和未焊透。Ⅲ级焊缝内应无裂纹、未熔合以及双面焊和加垫板的单面焊中的未焊透。焊缝缺陷超过Ⅲ级者为IV级。
二、焊接接头的超声探伤
1、探伤原理及特点
1）原理   超声波探伤仪由高频脉冲发生器、探头、接收放大器和指示器四部分组成。高频发生器产生的高频电压同时作用在探头和接收放大器上。由探头将其电压变成超声波向焊件放射。放大器将信号放大后，在指示荧光屏上显示出“始脉冲a”。进入焊件内部的超声波按直线方向传播，遇到缺陷时，就会引起反射，由探头接受经放大器放大后，在荧光屏上产生“缺陷脉冲C”，另一部分超声波在焊件底部发生反射，产生“底脉冲b”。此时超声波是以某一角度γ射入焊件，若超声波没有碰到缺陷，传播到K处后继续向前，探头收不到反射波，所以荧光屏上仅出现“始脉冲a”。当探头移到N处后，超声波碰到缺陷C就被反射回来，探头接收后，在荧光屏上就出现缺陷脉冲C。
（2）特点
1）只能用于厚度在5mm以上焊件的探伤。
2）超声探伤适用于厚焊件。
3）探伤周期短，成本低，设备简单，对人体无害。
4）判别缺陷类别的能力差。
2、探伤技术
（1）采用斜探头时，应首先选择探头角度。
（2）探伤表面应清除飞溅、锈蚀、油污及其它污物。
（3）探伤时探头在焊缝两侧作有规则的移动，以保证焊缝截面和焊缝长度上全部探到。
三、焊接接头的表面探伤
1、磁粉探伤 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现得最清楚；若缺陷与磁力线平行，则显露不出来。因此，磁粉探伤时，应从两个不同的方向进行充磁探测。
探伤方法有干法和湿法两种。
2、渗透探伤
（1）荧光探伤   通常，渗透液主要是煤油。发光亮度是显现缺陷灵敏度高低的标志，发光亮度强，则能发现微小的缺陷。常用苯甲酸二丁酯作为荧光增白剂的助溶剂。
（2）着色探伤   探伤的灵敏度在很大程度上决定于渗透液的性质。常用的渗透液是煤油、变压器油和苯等为基础，再加入饱和量的苏丹4号红色染料配制而成。显像剂一般是由氧化镁、氧化锌、二氧化钛等白色粉末和其它容易挥发的化学剂组成。
第四节    焊接接头的理化试验方法
一、焊接接头的金相试验法
金相检查的主要内容是：检查焊缝的中心、过热区，或淬火区的金相组织；检查焊缝金属树枝状偏析、层状偏析和区域偏析；不同组织特征区域的组织结构；异类接头熔合线两侧组织和性能的变化；不锈钢焊缝中铁素体的含量。
1、宏观金相试验
（1）宏观检验 
试样磨光浸蚀后用肉眼或低倍放大镜检查。以管板为试件应符合下列要求：
1）没有裂纹和未熔合；
2）骑座式管板试件未焊透的深度不大于15％δ（氩弧焊打底的试件不允许未焊透）；插入式管板试件在接头根部熔深不小于0.5mm；
3）气孔或夹渣的最大尺寸不超过1.5mm；且大于0.5mm小于1.5mm的数量不多于1个，当只有小于或等于0.5mm的气孔或夹渣时，其数量不多于3个。
（2）断口检验  
检查时，为保证焊缝纵剖面处断开，可先在焊缝表面沿焊波方向加工一断面形状为30°的V形沟槽，槽深约为焊缝厚度的1／3，然后用拉刀机或锤子将试样折断。在折断面上用肉眼或5～10倍放大镜观察焊缝金属的内部缺陷，如气孔、夹渣、未焊透和裂缝等。还可判断断口是韧性破坏还是脆性破坏。注意折断时切忌反复弯折韧性断口，因为断裂前产生的塑性变形将歪曲缺陷的真实情况，当断口位于母材时试验无效，应重新取样试验。
（3）钻孔检验   对焊缝进行局部钻孔，可检查焊缝内部的气孔、裂纹、夹渣等缺陷。
在不便用其它方法检验的产品部位，才有钻孔检验，它只能在不得已的情况下偶然使用。
2、微观金相检验   微观试样可从宏观试样上切取。合格标准规定如下：
（1）淬火硬化   焊缝金属和热影响区内不得有淬硬性马氏体组织。
（2）显微裂纹或过烧   焊缝金属和热影响区内不得有裂纹和过烧组织。
二、焊缝金属扩散氢含量的测定
1、目的   焊缝含氢量的测定是评定焊接方法或焊接材料质量好坏的一个重要手段。测定焊接原材料中扩散氢的含量，对于控制延迟裂纹等焊接缺陷具有十分重要的意义。
2、测定
（1）甘油法  
该方法应用广泛，设备装置简单，有利于普及。缺点是甘油粘度较大，一些细微的氢气泡不易上浮。
（2）水银法   水银密度比钢试件还大，测氢时需用磁铁吸住试件，防止试件上浮，同时，水银蒸气有害，设备资较大，因而使推广应用受到限制。