CWI焊接检验工艺学 10Word文件下载.docx
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缺陷在形成之初就被发现所需的修补时间最少，对整个工程进度的影响也最小。
目视检验是相对简单的评估方法,但不能误解为任何一个人都可以做。
美国焊接学会已经认识到让那些至少有些目视检验知识和经验的人进行检验是非常重要的。
为了满足这些需要，美国焊接学会开发了认证的焊接检验师程序以评判一个人是否符合作为一位焊接检验师。
如果满足经验要求并通过一系列考试，就可认为他或她有能力进行焊缝及焊件的目视检验。
虽然我们说目视检验同其他无孙检验方法相比相对比较简单，但这并不是说随便任何一个人都可以有效地进行焊缝的目视检验。
回顾我们前面九章所讲的内容就可以理解，任何从事目视检验工作的人都必须掌握大量的专业知识。
熟练地掌握各种焊接检验的知识需要花费数年的时间积累经验并接受各种专业培训。
最重要的是焊接检验师必须熟悉各种焊接工艺和方法、以及那些评估完工焊缝质量的方法。
本教材的最后一章将重点讨论作为质量控制程序中最基本的目视检验方法的应用，同时也将涉及作为目视检验辅助手段的无损检测技术。
受本培训课程的限制，我们不可能在此对各种工业领域内每一个焊接检验师的不同职责进行准确详细地讲解。
每一个人的特定的工作内容及所应用的工艺情况未必适合于其他人。
在此，我们就作为焊接检验师工作的职责范围展开概括性的讨论。
因此，本章的重点是概括性地讨论焊接检验师如何在其日常工作中具体地应用我们前面九章所讲的知识。
目视检验（VT）
焊接检验师的职责牵到许多方面的内容而且体现在制作过程的不同阶段，因此，“检验核查表”已成为一种非常有用的检验工具。
如此文件能帮助检验师有效地安排工作，并确保完成每一项指定的任务。
图10.1给出了这类检查清单的一个例子。
在本章的内容中，我们还将介绍焊接检验师使用的各种检验工具。
虽然我们说在所有的检验中目视检验所需的检验工具最少，但我们也应该理解一些检验工具能够帮助检验师更容易、更有效地开展工作。
图10.2给出了一些常用的、能够帮助焊接检验师评价焊接和焊缝质量的工具。
前面我们已经提到，只有在制作过程的每一步都开展检验才能保证目视检验的有效性。
除非是连续不断地进行检验，否则就有可能造成漏检。
此外，持续不断的目视检验能够迅速地发现问题并立即采取最为有效地纠正措施。
因此，本章有关焊接检验师“目视检验”的职责将分为焊前、焊中和焊后几个阶段来讨论。
焊前检验
⏹审阅所应用的资料
⏹检查焊接工艺
⏹检查每个焊工的资格
⏹设立检验“停止点”
⏹编制检验计划
⏹编制保存检验结果和记录的计划
⏹建立标识不合格品的体系
⏹检查焊接设备是否处于良好状态
⏹检查所要使用的母材和焊材的质量及状态
⏹检查焊接准备
⏹检查坡口装配情况
⏹检查对中（直）设备的适用性
⏹检查焊接接头是否干净
⏹当有要求时，检查预热温度
焊接过程中检验
⏹检查焊接参数是否符合焊接工艺
⏹检查每条焊道的焊接质量
⏹检查层间清理
⏹检查层间温度
⏹检查每道焊缝的位置及其焊接次序
⏹检查反面清根表面
⏹如有要求，监督制作过程中的无损检验（NDE）
焊后检验
⏹检查完成的焊缝的外观情况
⏹检查焊缝尺寸
⏹检查焊缝长度
⏹检查焊接件的尺寸精确度
⏹如有要求，监视增加的无损检验（NDE）
⏹如有要求，监视焊后热处理
⏹准备检验报告
图10.1–焊接检查表示例
从某些方面来讲，焊接检验师在焊前的职责最为重要。
至少我们可以讲除非是这一阶段的工作得以圆满地完成，否则就会在以后的制做过程中出现问题。
这一阶段的任务主要是组织随后的检验工作，其中包括：
熟悉焊接要求、确定何时进行检验、建立报告和保存检验记录的体系。
焊接检验师在接到一项新的检验任务时，首要的任务是要阅读与实际焊接相关的所有资料。
其中包括：
图纸、规范、技术要求、工艺等。
这些资料对焊接检验师来讲非常有用。
一般来说，这些资料包括了诸如被检对象、检验时间、检验地点以及如何进行检验的信息。
因此，这些资料为随后的检验提供了充分的依据。
这些资料也有助于焊接检验师安排如何进行焊接质量评估以确保焊接符合指定的工作要求。
通过审阅这些资料，可以获得要用于焊接制做中所用材料的有关信息。
根据所指定的材料型号，可以了解是否存在有特殊的焊接要求。
例如，如果指明要使用调质钢，则通常要对焊接过程中的热输入进行控制。
这就要求焊接检验师在实际检验中能将这一要求牢记在心。
另外一个值得注意的方面是：
对要使用的材料检查是否有能够覆盖所要求焊接的工艺。
除了了解所使用的材料以外，焊接检验师还必须检查经评定合格的焊接工艺是否提供了合适的焊接方法、焊接技术、填充金属的型号、焊接位置等信息。
如果现有的焊接工艺没有正确地覆盖随后焊接生产中的某个方面，则必须编制新的焊接工艺并按照相应的规范要求进行评定。
有时可能还要求焊接检验师负责工艺评定过程中的监督、试验、记录并评估工艺评定结果。
在所有相关的焊接工艺评定合格以后，有必要对每个焊工的资质证书进行审核以确保这些焊工有资格并持证、并有能力按照经批准的焊接工艺从事焊接工作。
每个焊工的资质都与一些特定的要求相关，其中包括：
焊接材料、焊接工艺、焊接位置、焊接方法、接头形状等。
对那些没有合适的资质和证书的焊工必须进行考核以确保他们有能力按所应用的焊接工艺开展工作。
一般说来，能有一份参与生产焊工的清单将对焊接检验师的工作很有帮助，这份名单通常给出了每一个焊工有资格进行的焊接工艺。
有些规范要求对所有的完工焊缝要按照每个焊工的编号进行永久性的标识。
如果有这种要求，就应该建立一份能够显示每个焊工钢印号的记录。
有时规范对每个焊工资质证书的有效期也会有所规定，此时应该保存一份焊工连续从事焊接工作的记录以备焊接检验师查阅，从而进一步地确定针对某一指定的焊接工艺而言，每一个焊工的证书是否在规定的有效期以内。
如果不在有效期以内，则有可能要求对该焊工重新进行评定。
在审核完和指定任务有关的文件资料以后，焊接检验师可以根据情况建立“检验停止点”。
这只不过是一些提前选定的检验点，要求生产过程到达这些点时必须停下来，等待检验师对已经完成的工作进行审查。
只有在这一阶段的工作得焊接检验师的认可以后，制造才能继续进行。
这样做可以使所做工作一步一步地接受，而不是等到所有的结构或部件完工后才进行检验。
这样做可以及早地发现问题并予以纠正，从而避免对整个工程进度的影响。
也可以减少前期的小问题成为后期的大缺陷的可能性。
另一重要前期步骤就是焊接检验师应对所要开展焊接检验，检验结果的记录和保存制订一个适当的计划。
通过所积累的经验，焊接检验师会逐步理解这一步有多麽地重要。
检验师必须知道何时需要进行指定检验，并懂得如何完成这一任务。
因此必须制订一个检验计划以确保制作过程中的主要项目不致漏检。
一般说来，检验师可以根据制造过程的基本步骤来制订检验计划，所以可能简单地把生产计划作为检验计划的框架来确定何时需要进行检验。
一旦检验任务完成，必须根据已经制订的文件体系来记录检验结果。
该文件体系应包括有关检验报告的格式及其内容、检验报告的发放要求、以及有条理地保存检验报告以便其他熟悉本工作的人员进行查阅的条款。
检验报告和文件体系的编写原则是要尽可能地简单，同时又要能提供适当的、便于他人在今后阅读时能够理解的信息。
另一件和检验工作相关的事情是有关不全格品的标识及其处理的要求。
在每项检验工作开始之处，焊接检验师就必须建立某种对拒收焊缝进行报告和标识体系。
该体系应包括对拒收焊缝的位置进行标识的条款，以便生产人员能够理解缺陷的性质及其位置并能够很容易地找到并修补这一缺陷。
还应该建立一套有关对拒收焊缝进行报告的规则以便所有相关的人员能够了解有缺陷存在，必须进行的修补。
用来表示缺陷存在及其位置的标识应该是某个唯一型式或色彩，以便使生产及质控人员清晰可见并可描述。
最后，该体系还阐述在修补工作完成以后如何进行重新检验规定。
当重新检验工作完成后，应该建立报告结果的系统，以便最初拒收焊缝的报告由随后可接受的报告来关闭。
所用的焊接设备的状况对最终的焊缝质量也存在有某种程度的影响。
因此，焊接检验师还应对焊接设备的运行及状态进行检查和评估。
其内容包括有焊接电源、送丝设备、接地电缆及接地夹、焊剂及其焊条的保管设备、传输保护气体所需使用的软管及其备件等。
在评价焊接电源的时候，应使用经过校准的电压和电流表对设备上的仪表进行检查以确保实际焊接生产中所读焊接参数的准确性。
考虑到焊接设备所采用的仪表的精度都比较低，这一检查对减少出现焊接问题的就显得尤为重要。
当上述这些工作都完成以后，应开始对焊接材料及其形状进行焊前检查。
其中任务之一是对母材和焊材的质量进行检查和评估。
无论是母材或者是焊材存在问题，都会对以后的制做造成额外的、不必要的麻烦。
考虑到额外制造作工序相关的成本因素，因为材料的缺陷没有被及早地提前发现而需增加额外制造步骤所造成的损失可能会非常地大。
因此，能在使用这些材料相当长的时间前发现其所存在的问题是十分重要的。
以某一构件中存有分层的情况为例：
如果一直到所有的切割、钻孔、冲孔、和焊接工作都完成以后才发现所存在的分层缺陷，通常都将无法弥补因这些工序和操作所带来得损失。
此时供应商将不得不只是简单地替换有问题的构件，并从头开始进行制做。
母材的检验即可以是简单的目视检验，也可以是用来评价材料表面和内部质量的多种无损检验方法的精心组合。
构件或部件的关键性决定了所需检验的内容及其等级。
对要使用的焊接材料的检验也是非常重要的。
存在于焊剂内部或者是焊条表面的潮气或杂质会导致非常严重的焊缝质量问题。
例如，如果对所用的低氢焊条没有进行正确的保管，将会导致焊缝焊道下裂纹或气孔。
因此，焊接检验师应该清楚如何保管和使用这类焊条以防止过量的潮气或杂质。
在完成了对所有原材料的检验任务以后，接下来的一步工作是检查和评估焊接接头的准备质量及其精度。
在坡口焊缝的情况下，要对诸如削边角度、坡口深度、钝边尺寸和坡口曲率半径（针对J型和U型坡口而言）进行目视检查。
这样检验可能会用到一些测量工具，如：
板尺、卷尺、或测量坡口角度和曲率半径的工具。
图10.3给出了这类测量工具的一些实例。
在完成了对坡口准备的检查及其认可以后，焊接检验师接下来应检查有关的装配情况。
也就是说，他或者是她应该检查两个需要连接的部件的对直及其相对位置的情况。
如果此时的构件或者是部件存在有（装配）尺寸方面的问题，随后的焊接将不可能有效地纠正这类偏差。
在这一阶段需要检查的项目包括：
根部间隙、装配角度对准情况、装配面对准情况（高-低）、坡口角度等。
考虑到可能存在的焊接变形，可以预设置一定的尺寸来纠正由于焊接造成的变形。
图10.4给出了这类预变形的一些例子：
有意地错开或者是弯曲构件以获得所期望的变形。
那些曾经用来检验接头准备的测量工具也可以用来检检过程中的预变形情况。
在有些情况下，对某一特定的工作而言，会有一些通用的接头型式或者多次重复出现的形状，可以采用一些专门制作的模板或专用工具进行检查。
接头装配的精度会影响最终焊接件的尺寸。
此外，装配尺寸的偏差还会直接影响到完工焊缝的质量。
例如，如果坡口的角度或者是根部间隙不够，焊工可能会因此而无法正确地将焊缝金属与坡口面相熔。
过大的坡口角度或根部间隙需要有额外的焊接而导致过大的焊接变形。
对角焊缝而言，根部间隙的存在会使实际焊缝的有效焊喉尺寸小于设计人员所要求的尺寸。
如图10.5所示。
在这样的情况下，实际焊缝的尺寸会因根部间隙量的存在而增加。
该根部间隙为焊缝提供必要的横截面。
因此焊接检验师应注意检查角焊缝装配过程中的根部间隙以便获得精确的完工焊缝的尺寸。
如果在装配过程中使用了装架、工装和其他的校准设备，焊接检验师则要对这些设施进行检查以确保他们能提供合适的对准且有足够的强度以保持整个焊接过程中的校准效果。
如果为了保持这种对准效果而需要使用点焊时，则要对这些点焊焊缝进行检查以确保没有缺陷。
在最终开始焊接以前，应将开裂的点焊焊缝去除并重新施焊。
如果没有对有开裂的点焊缝及时进行处理，则会把裂纹留在了实际焊缝以内，这些裂纹极有可能增大并造成一种极为有害的局面：
如果在以后的制作中才发现了这一问题，则有可能会导致大量的返修工作。
在进行焊接接头组装检验时，焊接检验师还应仔细地检查焊接区域的清洁情况。
表面杂质和水分的存在会极大地影响最终焊缝的质量。
诸如水汽、机油、黄油、油漆、锈蚀、氧化皮、镀锌层等的存在会引入焊缝不容许的杂物。
从而导致完工焊缝中存有气孔、裂纹、或者是未熔合等缺陷。
最后一个需要检查的项目是焊前预热（如果有要求的话）。
焊接工艺会对具体的预热要求加以说明，要求的预热温度可能是一个最小的，也可能是最大的，或是两者的结合。
规定预热的检查位置要稍微离开焊缝接头，而不是直接在坡口面上。
事实上，母材按钢板厚度值（但不得小于3英寸）间距排列，预热时应加热到适当的温度。
检查预热温度的方法有很多，其中包括
有用于温度指示笔和热电偶等。
图10.6所示的就是一些温度指示笔。
为了连续地进行过程焊接质量控制，焊接检验师在实际的焊接制做过程中还有大量的项目需要进行检查。
和焊前检验一样，人们希望通过这些检查能够在问题形成之初就被发现，以便更容易进行纠正。
针对制做过程中的焊接检验，掌握一定的焊接知识对检验师的工作将非常地有用，因为此时部分检验工作的内容是对实际焊接技巧及其最终焊缝质量结果的评估。
人们已经认识到那种认为焊接检验师能够观察到每一道焊缝的焊接过程的想法是不现实的。
因此，一个有经验的焊接检验师应该有能够从焊接过程中选择关键点，并确保他或她到时候能够在场。
在焊接过程中进行焊接检验时，焊接检验师必须按照焊接工艺的规定进行检验。
焊接工艺给出了和焊接过程中那些重要信息，包括：
焊接工艺、焊接材料、焊接方法、预热及层间温度的要求、以及其他用来描述如何进行焊接操作的信息。
因此，焊接检验师的主要任务是监控生产焊接以确保其是按照相关工艺的要求进行。
这也意味着发现工艺中的问题并得到纠正，进而达到满意的焊接效果。
焊接检验的工作内容之一是要对每一个焊道的焊接过程进行目视检验。
此时能够发现表面不连续并进行修补。
还要注意观察每道焊缝的形状不规则程度，因为这种不规则有可能会影响下一步的焊接。
例如在多层多道坡口焊缝的焊接过程中就有这种问题倾向。
如果一条中间焊道过高地突出会导致其焊趾处出现深槽。
这种形状会导致后续的焊道在此处不能很好地熔和。
如果发现有这种情况出现，焊接检验师可以要求对此处进行适当的打磨以保证充分熔和。
对根部的焊道进行过程的质量检验是非常关键的。
在大多数情况下，此焊缝断面是最难焊接的，特别是对有根部间隙的接头。
在高约束的情况下，如果根部焊道的尺寸不足以承受这种收缩应力的话，因焊接所产生的收缩应力足以使根部焊道发生断裂。
焊接检验师应该知道这些问题，并在后续焊接开始之前对根部焊道进行彻底地检查以便及时发现所存在的问题并采取立即纠正。
焊接过程中需要检查的另外一个项目是层间清理。
如果焊工没有对每个单独焊道之间进行彻底地清理，则极有可能导致夹渣或未熔和。
当采用焊剂进行熔池保护的焊接工艺时，这一点就特别关键。
我们建议那些采用气体保护的焊接工艺也要进行仔细地层间清理。
凸出的焊缝形状会阻碍对存在的渣层适当清理。
如前所述，此时就有必要进行进一步打磨以去掉不规则的焊缝形状以便于层间清理。
层间清理可以采取任何能够取得满意效果的方法来实现，诸如手动清理凿子，气动/风动郎头、砂轮机、手动和电动钢丝刷等。
当在硬度较低的材料上使用这些工具的时候，动作不要过分激烈而造成焊缝的开裂或损坏。
由于清理工作造成材料（表面）的变形“罩”住所存在的不连续而无法看到。
还注意清理时必须小心，以防止靠近焊缝的母材的变形与黏结。
如果要使用很大的外力才能将夹渣去掉，则极有可能是因为焊接工艺或者是方法存在问题。
对那些需要进行层间温度控制的焊接工艺而言，检验师也要注意对实际操作情况进行监督。
象对预热温度的的要求一样，层间温度的规定有可能是给出所要求的最小值或最大值，或者是两者的组合。
层间温度的测量应该在焊缝区附近的母材上进行而不是直接在焊接接头上进行测量。
图10.7给出的数显温度计对测量层间温度非常有效。
在焊接过程中，焊接检验师还要对多层多道焊中的每一个焊道的情况进行检查。
任何一中间焊道的不正常操作会使下一道焊缝的焊接变得极为困难甚至是不可能实现。
图10.8的例子说明了一个不正常的根部焊道会使下一道焊缝的焊接变得极度困难。
观察一下图10.8（A）的情况,要想在打底的第一道焊缝和坡口面之间的窄缝隙内施加第二道焊缝并取得良好的熔合效果将会十分地困难。
如图10.8（B）所示，为了纠正这一问题，焊接检验师可能会要求焊工进行一些必要的打磨以便稍稍加大间隙。
当然，正确的根部焊道位置能将坡口两侧的工件熔接起来并形成一条单一的焊道。
图10.9给出了在多层多道角焊缝中正确地和不正确地进行根部焊道焊接的两种方法。
在图10.9（A）中，第一条焊道仅和接头中一个工件相熔接并在接头的根部和另一个工件之间形成了一条很窄的间隙。
这就导致了第二条焊道不能很好地在此区域内与第一条焊道及其母材相熔合。
图10.9（B）展示了正确地进行前两道根部焊道焊接的方法。
除了要检查焊道的布置外，焊接检验师还要监督焊接的次序以及每道焊缝中的每一段的焊接位置。
这是因为某一区域上过多的焊接会导致产生过大的焊接变形。
这种对焊接次序的考虑可能会要求焊工先在坡口的一侧焊上几道焊缝，然后移到坡口的另一侧进行焊接，这样做可以避免仅从同一侧进行焊接而造成的角度变形。
图10.10给出了在双面“V”坡口中按次序进行焊接的情况。
图10.11所示的是如何排列双面角焊缝以减少变形。
在某些情况下，可以利用分段退焊技术来焊接每一个单独的焊道以减少焊接变形。
当采用这种方法的时候，每一焊道的的焊接方向与沿着焊缝轴线的总的焊缝的进程刚好相反。
所以，每后一焊道总是从前一条焊道前某一距离的位置处开始，并朝着前一焊道进行。
图10.12以图示的方式说明了采用这种焊接方法时的焊接次序。
当设计要求从坡口的两边进行全焊透坡口焊缝的焊接时，则一定要在开始另一边焊接以前采取某种方法对首先焊接的焊缝的根部进行清根处理。
在另一边焊缝的焊接开始以前，焊接检验师要对清根后的焊缝表面进行检查。
如果不做清根，则有可能会有夹渣或别的不连续存在而导致包含在最终的焊缝中。
焊接检验师不仅要确保反面清根去除了所有的不连续，而且还要检查清根后的坡口有足够的开口尺寸以确保后续的焊接操作能够顺利、成功地进行。
与要求在一条完工的焊缝上开槽遇到的困难相比，此时发现的问题能够比较容易地得到解决。
尽管上述的大多数项目是由焊工来负责监测并实施的，但为了确保焊工能够理解焊接要求并按规定开展工作，焊接检验师的检查仍然显得十分重要。
一般说来，焊接检验师对整体焊缝质量的要求及其实际情况掌握得比较好，因此，他或她能够更容易地发现问题并采取纠正措施。
在焊接完成以后，焊接检验师必须对完工产品进行检查以确认为获得良好焊缝质量所有步骤都得到了正确的实施。
如果上述的每一步操作和检查都按要求得到了正确地实施，那麽焊后检查就只是简单地对完工焊缝的质量进行确认。
然而，大多数的规范都对完工焊缝的检查有一些要求，因此，焊接检验师还必须对焊缝进行目视检验以确定这些要求是否得到了满足。
一般说来，焊后目视检验就是对完工焊缝的外观及其形状进行检查。
此时的目视检查能够发现存在于焊缝及其母材表面的不连续。
这一阶段焊接检验的重点是对焊缝的外观轮廓进行检查。
尖锐的表面不规则会导致部件在使用过程中过早失效。
此时就需要按照所应用规范上某种型式不连续的可允许量，对完工焊缝的外观情况进行评估。
焊缝的目视检查包括按图纸的要求对焊缝的尺寸进行测量以确认其是否满足要求。
对坡口焊缝而言，主要关心的问题是焊缝的坡口是否被填充到与母材齐平，且不存在过大的加强高。
所有未焊满的部位都需要通过填充额外的焊缝金属来得到纠正。
测量角焊缝的尺寸通常需要借助于角焊缝检验尺。
有多种不同类型的角焊缝检验尺可以使用，其中包括那些专门制作的、用来检查特定角焊缝形状和尺寸的焊缝检验尺或模板。
还有几种用来对一般角焊缝进行测量的角焊缝检验尺。
常见的角焊缝检验尺由一系列金属模板组成，它们的被加工成具备两种不同形状的缺口。
（使用时）根据角焊缝是呈内凹还是外凸的形状以及所要求的焊缝尺寸进行选择。
焊接检验师根据实际情况选择合适的角焊缝尺的形状及尺寸并与实际焊缝进行比较测量。
角焊缝的尺寸通常为名义尺寸，而实际测量中总有一定的测量允差存在。
考虑到大多数检验尺的最小刻度值为1/16英寸，因此，把测量的精度定位在1/32英寸是一种比较合理的做法。
把测量准确度精度定为此值的理由包括：
在最佳位置观测检验尺的困难性、实际焊缝的尺寸不可能像机加工件尺寸一样地精确、检验尺的误差、母材和焊缝金属表面的不规则性、确定外凸角焊缝焊趾准确位置的困难。
图10.13给出了用模板型检验尺测量角焊缝尺寸的情况；
这种型式的检验尺也用作为CWI实际考核用检验尺。
在测量角焊缝时，焊缝的尺寸由焊缝横截面内最大正三角形的尺寸决定。
因此，对于外凸形角焊缝而言，焊角的大小与焊缝尺寸的大小相同。
而内凹形角焊缝的尺寸由焊喉尺寸决定。
焊接检验师必须首先决定实际测量的角焊缝是属于内凹形，还是外凸形的形状。
如果外形特点不明显，则需要采用两种型式的模板对角焊缝的焊角和焊喉尺寸都进行测量以确定其是否满足要求。
如果焊角尺寸不相等，则焊缝的尺寸取
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