第六章焊缝质量检验与验收.docx
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第六章焊缝质量检验与验收
第六章焊缝质量检验与验收
第一节焊接检验方法分类
焊接检验可分为破坏性检验、非破坏性检验和声发射检测三种，每种中又有若干具体检
验方法，见图6-1。
图6-1焊接检验方法分类
重要的焊接结构（件）的产品验收，必须采用不破坏其原有形状、不改变或不影响其使用性能的检测方法来保证产品的安全性和可靠性，因此无损检验技术在当今获得了根大的注
意和蓬勃发展。
第二节焊接检验的依据
焊接生产中必须按图样、技术标准和检验文件以及订货合同的规定进行检验。
1•施工图样图样是生产中使用的最基本资料，加工制作应按图样的规定进行。
图样规定了原材料、焊缝位置、坡口形状和尺寸及焊缝的检验要求。
2•技术标准包括有关的技术条件，它规定焊接产品的质量要求和质量评定方法，使从事检验工作的指导性文件。
3•检验文件包括工艺规程、检验规程和检验工艺等，它们具体规定了检验方法和检验程序，直到现场人员进行工作。
此外，还包括检查工程中收集的检验单据：
检验报告、不良品处理单、更改通知单，如图样更改、工艺更改、材料代用、追加或改变检验要求等所使用的书面通知。
4•订货合同用户对产品焊接质量的要求在合同中有明确标定的，也可以作为图样和技
术文件的补充规定。
第三节焊接缺陷
一、焊接缺陷的概念
工程上把焊接过程中在焊接接头中产生的不符合标准要求的缺陷称为焊接缺陷，焊接结
构（件）中由于缺陷的存在，影响着焊接接头的质量。
在焊接结构（件）中要获得无缺陷的焊接接头，在技术上是相当困难的，也是不经济的。
为了满足焊接结构（件）的使用要求，应该把缺陷限制在一定的范围之内，使其对焊接结构（件）的运行不致产生危害。
评定焊接接头质量优劣的依据，是缺陷的种类、大小、数量、形态、分布及危害程度。
若接头中存在着焊接缺陷，一般可通过补焊来修复，或者采取铲除焊道后重新进行焊接，有
时直接作为判废的依据。
二、焊接缺陷的分类
焊接缺陷的种类很多，本节主要介绍熔焊缺陷。
根据GB6417-86《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》，可将熔焊缺陷分为六类。
第一类：
裂纹，包括：
横向裂纹、纵向裂纹、弧坑裂纹、放射状裂纹、支状裂纹、间断裂纹、微观裂纹。
第二类：
孔穴，包括：
球形气孔、均布气孔、布局密集气孔、链状气孔、条形气孔、虫形气孔、表面气孔。
第三类：
固体夹杂，包括：
夹渣、焊剂或熔剂夹渣、氧化物夹渣、皱褶、金属夹渣。
第四类：
未熔合和未焊透。
第五类：
形状缺陷包括：
咬边、焊瘤、下榻、下垂、烧穿、未焊满、角焊缝凸度过大、角变形、错边、焊脚不对称、焊缝超高、焊缝宽度不齐、焊缝表面粗糙、不平滑。
第六类：
其它缺陷包括：
电弧擦伤、飞溅、定位焊缺陷、表面撕裂、层间错位、打磨
过量、凿痕、磨痕。
第四节焊接质量要求及其缺陷分级
一、钢结构焊缝外形尺寸要求
JB/T7949-99《钢结构焊缝外形尺寸》和GB/T7949-89《钢结构焊缝外形尺寸》对钢结构熔化焊对接和角接接头的外形尺寸作了如下规定：
1•焊缝的坡口形式与尺寸应符合GB/T985和GB/986的有关规定；
2•焊缝的外形应均匀，焊道与焊道、焊道与基本金属之间应平滑过渡。
I形坡口对接焊
缝（包括I形带垫板对接焊缝），见图6-2。
它的焊缝宽度c=b+2a，余高h值应符合表6-1的规定。
非I形坡口对接焊缝（GB/985、GB/986中除I形坡口外的各种坡口形式的对接焊缝）
见图6-3。
它的焊缝宽度c=g+2a，余高h值也应符合表6-1的规定。
g值（见图6-4）按下式计算
mm
2、g值计算结果若带小数时，可利用数字修约法计算到整数位。
焊接方法
焊缝形式
焊缝宽度c
焊缝余高
h
Cmin
Cmax
埋弧焊
I形焊缝
b+8
b+28
0〜3
非1形焊缝
g+4
g+14
手工电弧焊及气体保焊
I形焊缝
b+4
b+8
平焊：
0〜3
其余：
0〜4
非I形焊缝
g+4
g+8
U形g=2tan（、•-R-P）2Rb
焊缝最大宽度Cmax和最小宽度Cmin的差值，在任意50mm焊缝长度范围内不得大于4mm，整个焊缝长度范围内不得大于5mm。
在任意300mm连续焊缝长度内，焊缝边缘沿焊缝轴向的直线度f如图6-5所示，其值
应符合表6-2的规定。
图6-5焊缝边缘直线度
表6-2焊缝边缘沿焊缝轴向的直线度fmm
焊接方法
焊缝边缘直线度
埋弧焊
V4
手工电弧焊及气体保护焊
V3
焊缝表面凹凸，在焊缝任意25mm长度范围内焊缝余高hmax-hmin的差值不得大于
2mm，见图6-6。
25
图6-6焊缝余高差
角焊缝的焊脚尺寸K值由设计或有关技术文件注明，其焊脚尺寸K值得偏差应符合表6-3的规定。
表6-3焊脚尺寸K值偏差mm
焊接方法
尺寸偏差
KV12
K>12
埋弧焊
+4
+5
手工电弧焊及气体保护焊
+3
+4
焊接外形尺寸经检验超出上述规定时，应进行修磨或按一定工艺进行局部补焊。
返修后
应符合标准中规定，且补焊的焊缝应与原焊缝间保持圆滑过渡。
特殊要求的焊缝外形尺寸，可参照有关标准和技术条件执行。
二、钢熔化焊接头缺陷分级
钢熔化焊接头缺陷分级实质上就是缺陷容限的分级。
GB/T12469-90《焊接质量保证钢
熔化焊接头的要求和缺陷分级》把接头的外观和内部缺陷分为四级，见表6-4。
缺欠羽称1
GB/TM17
缺欠并册
代号
r
1
[1
IV
焊縫外形尺
擔选用坡口由焊接T乂确迄.只需符台GE10854逾产品机天硕定裁求本标椎不作分爼规定
未悍満
£指不睛足设讨
511
不金许
总山2+0025（1^1mm誓100mm焊缝内缺天
总K^25mm
^02+0,04
毎100mm坪馥内缺欠
总长
515
5013
不允许
^02+05mm
^0,2+0.0452mm
反度不限
咗边
5011
5012
奉允许■1
坛仇d5序何塔03nim
连蛭芒屋苍lOOmtn且埠翳两側啞诂熄忙W1D嗚担縫全任
且Whnm绘度
*垠
裂纹
IftO
弧朮裂紋
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不允许
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电弧撩伤
601
节别电弧撐伤允许存脊
飞滩
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清除F挣
517
苹允许
造咸钱口秣度＜0.05fiH
0.5mm
每素焊縫不再超迥」处
缺□集W0」方Wlmm毎*焊聲不得胡过］it
306
不允许
度为推〕
州2
不允许
不加垫单面焊允舌值
WtLMifiWI.Smm
母lUOmm焊堆内確欠
总0站且乞尢伽m
每IQOmm垢越内缺咒圮长蜒25mm
300
不允许
裸召0"
长磊03閒WWmm
if<0.25
圧WO5点且痉20mm
表面汽孔
2017
不允许
每50mm焊缝札壓内允许直衿W0.站且卷加卬叭吒扎两个*孔的孑6佛孔径
毎50mm检度埠缝内允许直径＜0r4^FK3inm气孔商6,乱距济倍孔径
期埠地厚度不足
〔按焊縫计算厚
不允许
W。
丿乜,胆5$H.1mm每LOOmm婷展长泉内缺X.&-K妄25mm
凉Q3+Q砲且Wlinin辞100mm坪罐氏度内玦久总検誥2,rtim
角焊摊焊
脚不刈称乙
S12
差值仇g
W2＞0」知
^2^0.2a
杠灯缝计算厚度
内部缺穴
GB/T3323I鐵
GB/T3323II级
LGB/T3323TTJ怨
KTTC-zlY忖毎
GE/T11345】敲
GB/T]1345"级
缺陷分级（GB/T12469-90）
表6-4
注①:
除注明角焊缝缺陷外，其余均为对接、角接焊缝适用。
2咬边如经磨削修整并平滑过渡，则只按焊缝最小允许厚度评定。
3特定条件下要求平滑过渡时，不受规定限制（如搭接或不等厚度板对接和角接组合焊缝）
该分级标准可以作为焊接结构生产和焊接工艺评定时质量验收依据。
GB/T12469-90标准规定，凡已有产品设计规程，或法定验收规范的产品，应遵循这些
规定换算成相应级别。
对没有相应规程或法定验收规则的产品，在确定评定级别时，应考虑
载荷性质、服役环境、产品失效后的影响、选用材质、制造条件等因素。
对技术要求较高但又无法实施无损检验的产品，必须对焊工操作及工艺实施全过程的监督制度和责任记录制度。
该标准不对接头的力学性能规定分等，但在设计文件或技术要求中必须明确规定出产品对接头（包括焊缝金属）性能要求的项目和指标，且符合产品设计规程、规则或法规的要求。
表6-4中引用了GB/T3323和GB/T11345两个标准焊缝质量分级，将在后面射线探伤和超声波探伤中详述。
第五节破坏性检验
破坏性检验是从焊件或试件上切取试样，或以产品（或模拟体）的整体破坏做试验，以检验其各种力学性能，化学成分和金相组织等的试验方法。
一、焊缝金属及焊接接头力学性能试验
1.拉伸试验拉伸试验用于评定焊缝或焊接接头的强度和塑性性能。
抗拉强度和屈服强度的差值能定性说明焊缝或焊接接头的塑性储备量。
伸长率和断面收缩率的比较可以看出塑性变形的不均匀程度，能定性说明焊缝金属的偏析和组织不均匀性，以及焊接接头各区域的性能差别。
焊缝金属的拉伸试验有关规定应按GB/T2652-1989《焊缝及熔敷金属拉伸试验方法》标
准进行。
焊接接头的拉伸试验应按GB/T2651-1989《焊接接头拉伸试验方法》标准进行。
2.弯曲试验试验用于评定焊接接头塑性并可反映出焊接接头各个区域的塑性差别，暴露焊接缺陷，考核熔合区的接合质量。
弯曲试验可分为横弯、纵弯、正弯、背弯和侧弯。
侧弯试验能评定焊缝与母材之间的结合强度、双金属焊接接头过度层及异种钢接头的脆性、多层焊的层间缺陷等。
焊接接头的弯曲试验有关规定应按GB/T2653-1989《焊接接头弯曲及压扁试验方法》标
准进行。
3.冲击试验
冲击试验用于评定焊缝金属和焊接接头的韧性和缺口敏感性。
试样为V形缺口，缺口应开在焊接接头最薄弱区，如熔合区、过热区、焊缝根部等。
缺口表面的光洁度、加工方法对冲击值均有影响。
缺口加工应采用成型刀具，以获得真实的冲击值。
V形缺口冲击试验应在专门的试验机上进行。
根据需要可以作常温冲击、低温冲击和高温冲击试验。
后两种试验需把冲击试样冷却或加热至规定温度下进行。
冲击试样的断口情况对接头是否处于脆性状态的判断很重要，常常被用于宏观和微观断口分析。
焊接接头冲击试验有关规定应按GB/T2650-1989《焊接接头冲击试验方法》标准进行。
4.硬度试验硬度试验用于评定焊接接头的硬化倾向，并可间接考核焊接接头的脆化程度。
硬度试验可以测定焊接接头的洛氏、布氏和维氏硬度，以对比焊接接头各个区域性能上的差别，找出区域性偏析和近缝区的淬硬倾向。
硬度试验也用于测定堆焊金属表面硬度。
焊接接头和堆焊金属硬度试验有关规定应按GB/T2654-1989《焊接接头及堆焊金属硬度
试验方法》的标准进行。
5.断裂韧度COD试验
断裂韧度COD试验用于评定焊接接头的COD（裂纹张开位移）断裂韧度，通常将预制
疲劳裂纹分别开在焊缝、熔合线和热影响区，评定各区的断裂韧度。
断裂韧度COD试验应按JB/T4291-1999《焊接接头裂纹张开位移[COD]试验方法》的标准进行。
6.疲劳试验]疲劳试验用于评定焊缝金属和焊接接头的饿疲劳强度及焊接接头疲劳裂纹扩展速率。
评定焊缝金属和焊接接头的疲劳强度时，应按GB/T2656-1981《焊缝金属和焊接接头的
疲劳试验法》、GB/T13816-1992《焊接接头脉动拉伸疲劳试验》和JB/T7716-1995《焊接接
头四点弯曲疲劳试验方法》等标准进行。
测定焊接接头疲劳裂纹扩展速率，应按GB/T9447-1988《焊接接头疲劳裂纹扩展速率试验方法》或JB/T6044-1992《焊接接头疲劳裂纹扩展速率侧槽试验方法》等标准进行。
二、焊接金相检验焊接金相检验（或分析）是把截取焊接接头上的金属试样经加工、磨光、抛光和选用适当的方法显示其组织后，用肉眼或在显微镜下进行组织观察，并根据焊接冶金、焊接工艺、金属相图与相变原理和有关技术文件，对照相应的标准和图谱，定性或定量地分析接头的组织形貌特征，从而判断焊接接头的质量和性能，查找接头产生缺陷或断裂的原因，以及与焊接方法或焊接工艺之间的关系。
金相分析包括光学金相和电子金相分析。
光学金相分析包括宏观和显微分析两种。
具体方法略。
三、断口分析断口分析是对试样或构件断裂后的破断表面形貌进行研究，了解材料断裂时呈现的各种断裂形态特征，探讨其断裂机理和材料性能的关系。
断口分析的目的有三：
1.判断断裂性质，寻找破断原因；
2.研究断裂机理；
3.提出防止断裂的措施。
因此，断口分析是事故（失效）分析中的重要手段。
在焊接检验中主要是了解断口的组成，断裂的性质（塑性或脆性）及断裂的类型（晶间、穿晶或复合）、组织与缺陷及其对断裂的影响等。
断口来源于冲击、拉伸、疲劳等试样的断口和折断试验法的断口；此外是破裂、失效的断口等。
断口分析一般包括宏观分析和微观分析两方面。
前者指用肉眼或20倍以下的放大镜分析断口；后者指用光学显微镜或电子显微镜研究断口。
宏观分析和微观分析不可分割，互相补充，不能互相代替。
四、化学分析与试验
1.化学成分分析主要是对焊缝金属的化学成分进行分析，从焊缝金属中钻取试样是关键，除应注意试样不得氧化和沾染油污外，还应注意取样部位在焊缝中所处的位置和层次。
不同层次的焊缝金属受母材的稀释作用不同。
一般以多层焊或多层堆焊的第三层以上的成分作为熔敷金属的成分。
2.扩散氢的测定
熔敷金属中扩散氢的测定有45C甘油法、水银法和色谱法三种。
目前多用甘油法。
按《熔敷金属中扩散氢测定方法》（GB/T3965-1995）规定进行。
但甘油法测定精度较差，正逐步被色谱法所替代。
而水银法因污染问题而极少应用。
3.腐蚀试验
焊缝金属和焊接接头的腐蚀破坏有总体腐蚀、晶间腐蚀、刀状腐蚀、点腐蚀、应力腐蚀、海水腐蚀、气体腐蚀和腐蚀疲劳等。
第六节非破坏性检验
一、外观检验外观检验是用肉眼或借助样板或用低倍放大镜观察焊件，以发现表面缺陷以及测量焊缝的外形尺寸的方法。
焊件表面缺陷主要是：
未熔合、咬边、焊瘤、裂纹、表面气孔等。
在多层焊时，应重视根部焊道的外观质量。
因为根部焊道最先施焊，散热快，最易产生根部裂纹、未焊透、气孔、夹杂等缺陷，而且还承受着随后各层焊接时所引起的横向拉应力；对低合金高强度钢焊接接头宜进行两次检查，一次在焊后即检查，另一次隔15~30天后再检查，看是否产生延迟裂纹；对含Cr、Ni、和V元素的高强钢或耐热钢若需作消除应力热处理，处理后也要观察是否产生再热裂纹。
焊接接头外部出现缺陷，通常是产生内部缺陷的标志，须待内部检测后才最后评定。
焊接外形及其尺寸的检查，通常借助样板或量规进行。
其评定标准详见第四节规定。
二、无损探伤
通常，人们将超声、射线、磁粉、渗透、涡流这五种方法称为常规无损探伤法。
主要无损检测（NDT）方法的适用性和特点见表6-5。
其检验方法参照有关标准；检验等级标准详见下节内容。
表6-5主要无损检测（NDT）方法的适用性和特点
序号
检测方法
缩写
适用的缺欠类型
基本特点
1
超声波探伤法
UT
表面与内部缺欠
速度快，平面型缺欠灵敏度高
2
射线探伤法
RT
内部缺欠
直观，体积型缺欠灵敏度高
3
磁粉探伤法
MT
表面缺欠
仅适于铁磁性材料的构件
4
渗透探伤法
PT
表面开口缺欠
操作简单
5
涡流探伤法
ET
表层缺欠
适于导体材料的构件
6
声发射检测法
AE
缺欠的萌生与扩展
动态检测与监测
第七节常见无损探伤方法质量评定
一、钢熔化焊焊缝超声波探伤
1.检验等级
按焊缝质量要求，超声波检验等级分A、B、C三级。
检验工作的完善程度，A级最低,
B级一般，C级最高；其难度系数按A、B、C顺序逐级增高。
应按照工作的性质、结构、焊接方法、使用条件及承受载荷的怒同，合理选定检验等级。
各级的检验范围如下：
A级检验采用一种角度的探头在焊缝的单面双侧进行检验，只对允许扫查到的焊缝截
面进行探测。
一般不要求作横向缺陷的检验。
母材厚度大于50mm时，不得采用A级检验。
B级检验原则上采用一种角度探头，在焊缝的单面双侧进行检验，对整个焊缝截面进行探测。
受几何条件的限制，可在焊缝的双面单侧采用两种角度探头进行探伤。
母材厚度大
于100mm时，采用双面双侧检验。
条件允许时，应作横向缺陷的检验。
C级检验至少要采用两种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验，同时要作两个扫查方
向和两种探头角度的横向缺陷检验。
母材厚度大于100mm时，采用双面双侧检验。
其他附
加要求是：
对接焊缝余高要磨平，以便探头在焊缝上作平行扫查；焊缝两侧斜探头扫查过的
母材部分，要用直探头作检查；焊缝母材厚度大于或等于100mm，窄间隙焊缝母材厚度大
表6-6探伤面、侧和使用探头折射角
板厚/mm
探伤面
探伤方法
使用的探头折射角或K值
A
BC
V25
单面单侧
单面双侧
（1和2或3和4）
或双面单侧
（1和3或2和4）
直射法及
一次反射法
70°（K2.5,2.0K）
>25~50
直射法
70。
或60°（K2.5,K2.0,K1.5）
>50~100
45。
或60°45°和60°45。
和70°并用（K1或K1.5；
K1和K1.5；K1和K2.0并用）
>100
双面双侧
45。
和60并用（K1和K1.5或K2.0并用）
2•缺陷评定与焊缝质量等级
（1）缺陷的评定
GB/T11345-1989《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》中规定：
超过评定线的信号应注意它是否具有裂纹等危害性缺陷特征。
如有怀疑时，应采取改变探头角度、增加
探伤面、观察动态波型，结合结构工艺特征作判定。
如对波型不能准确判断时，应辅以其他检验作综合判定。
当最大反射波幅位于n区的缺陷，其指示长度不小于10mm时，按5mm
计；当相邻两缺陷各向间距小于8mm时，两缺陷指示长度之和作为单个缺陷的指示长度。
（2）焊缝质量等级
将检验结果进行等级分类。
GB/T11345-1989规定：
最大反射波幅位于n区（定量线以
上）的缺陷，根据缺陷指示长度按表6-7的规定予以评级；最大反射波幅不超过评定线的缺
陷，均评为I级；最大反射波幅超过评定线的缺陷，检验者判定为裂纹等危害性缺陷时，无论其波幅和尺寸如何，均评为W级；反射波幅位于I区的非裂纹性缺陷，均评为I级；反射
波幅位于川区的缺陷，无论其指示长度如何，均评定为W级；不合格的缺陷应予返修，返修
区域修补后，返修部位及补焊受影响的区域，应按原探伤条件进行复验，复探部位的缺陷也
按上述方法评定。
表6-7缺陷的等级分类（GB/T11345-1989）
检验等级
A
B
C
板厚/mm
8〜50
8〜300
8〜300
I
2
6
最小10
6
最小10
评
—§最小12
最大30
最大30
疋
3
3
3
等
n
3e,
26
最小12
最小10
—6最小12
最大50
最大30
级
4
3
2
m
<6最小20
3主
最小16
26
最小12
4
最大75
3
最大50
IV
超过m级者
注：
1.S为坡口加工侧母材板厚，母材板厚不同时，以较薄侧板厚为准
2.对管座角焊缝，3为焊缝截面中心线高度。
二、钢熔化焊对接接头射线探伤的焊缝质量分级
GB/T3323-1987《钢熔化焊对接接头射线照相及质量分级》对焊缝质量作了如下分级：
1.按缺陷性质和数量分级
按缺陷性质和数量分级，共分下列四级：
I级焊缝内应无裂纹、未熔合、未焊透和条状夹渣。
n级焊缝内应无裂纹、未熔合和未焊透。
川级焊缝内应无裂纹、未熔合以及双面焊和加垫板的单面焊中的未焊透。
不加垫板的
单面焊中的未焊透允许长度按条状夹渣长度的川级评定。
"级焊缝缺陷超过川级者。
2.圆形缺陷的分级
长宽比小于或等于3的缺陷定义为圆形缺陷，它们可以是圆形、椭圆形、锥形或带有尾
巴（在测定尺寸时应包括尾部）等不规则形状，包括气孔、夹渣和夹钨。
圆形缺陷是以给定区域内缺陷点数进行分级的。
而评定区域大小按母材厚度由表6-8确定；缺陷点数按缺陷尺
寸大小由表6-9确定；不计点数的缺陷尺寸见表6-10。
表6-11是圆形缺陷分级。
表6-8圆形缺陷的评定区尺寸（单位：
mm）
母材板厚
<24
25〜100
>100
评定区尺寸
10X10
10X20
10X30
表6-9圆形缺陷的等效点数
缺欠长径/mm
<1
1〜2
2〜3
3〜4
4~6
6〜8
>8
点数
1
2
3
6
10
15
25
母材板厚5
<25
25〜50
>50
缺欠长径
W0.5
W0.7
<1.4%
表6-11圆形缺陷分级
评定区/mm
10X10
10X20
10X30
母材厚/mm
质量等级
<10
10〜15
15〜25
25〜50
50〜100
>100
I
1
2
3
4
5
6
n
3
6
9
12
15
18
m
6
12
18
24
30
36
IV
点数超岀m级者
注：
表中的数字是允许缺陷点数的上限。
当圆形缺陷长径大于1/2T时，评为W级。
评定区应选在缺陷
最严重部位。
3•条状夹渣的分级
长度比大于3的缺陷定义为条状夹渣。
条状夹渣是以夹渣长度进行分级，见表6-12。
表6-12条状缺陷的分级
质量等级
单个夹渣最大长度/mm
条状夹渣总长/mm
n
5<12
4
在任意直线上，相邻两夹渣间距不超过6L的一组夹渣，其累计
长度在126焊缝长度内不超过6。
12v6V60
Id
3
6>60
20
m
6电
6
在任意直线上，相邻两夹渣间距不超过3L的任一组夹渣，其累计
长度在66焊缝长度内不超过d。
9v6<45
-d
3
5>45
30
V
大于m级者
注：
1）表中“L为该组夹渣中最长的长度。
“为母材厚度。
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