判断网架加工中的焊接质量是否合格,可以从以下几个方面入手:
一、外观检查
1.焊缝形状和尺寸
焊缝的形状应均匀、规整,焊缝的余高应符合设计要求。对于对接焊缝,余高一般不应超过 3mm,且宽窄一致。例如,在网架的钢管对接焊接中,合适的余高可以增加焊缝的承载能力,但过高的余高会造成应力集中。
焊缝宽度应根据焊件的厚度和焊接工艺要求确定。例如,角焊缝更小焊脚尺寸不应小于 1.5√t(t 为较厚焊件厚度,单位为 mm),且不应小于 6mm。焊缝宽度过窄可能导致焊接强度不足,过宽则会增加焊接成本和变形量。
2.焊缝表面缺陷
检查焊缝表面是否有裂纹、气孔、夹渣、未熔合和咬边等缺陷。裂纹是严重的焊接缺陷,任何可见的裂纹都是不允许的,因为裂纹会显著降低焊接结构的强度和韧性。
气孔是焊缝中常见的缺陷之一,其大小、数量和分布情况会影响焊接质量。少量、细小且分散的气孔在一定程度上可以接受,但如果气孔密集或尺寸较大,则会降低焊缝的致密性和强度。夹渣是指焊缝中残留的熔渣,它会破坏焊缝的连续性,影响焊接质量。
未熔合是指焊缝金属与母材之间或焊缝金属之间未完全熔化结合的部分,这会导致焊接接头的强度降低。咬边是指焊缝边缘母材上被电弧熔化而形成的凹陷或沟槽,咬边深度一般不应超过 0.5mm,严重的咬边会减小母材的有效截面,降低结构的承载能力。
二、无损检测
1.超声波检测(UT)
超声波检测是利用超声波在金属材料中的传播特性来检测焊缝内部缺陷的方法。通过超声波探伤仪向焊缝发射超声波,根据反射波的情况来判断焊缝内部是否存在缺陷。例如,当超声波遇到气孔、夹渣或裂纹等缺陷时,会产生反射、折射和散射现象,探伤仪会显示出相应的信号。
这种方法可以检测出焊缝内部的缺陷位置、大小和形状,适用于检测网架加工中各种类型的焊缝,尤其是对接焊缝和角焊缝的内部缺陷检测。检测结果的准确性取决于检测人员的操作技能和经验,以及仪器的精度。
2.射线检测(RT)
射线检测是利用 X 射线或 γ 射线穿透焊缝,使胶片感光来显示焊缝内部缺陷的方法。在射线照射下,焊缝中的缺陷会在胶片上形成不同形状和黑度的影像。例如,气孔在胶片上显示为圆形或椭圆形的黑色斑点,夹渣显示为不规则形状的黑色影像,裂纹则显示为黑色的线条状影像。
射线检测可以直观地显示焊缝内部的缺陷情况,检测结果容易判断,但射线检测成本较高,且对人体有一定的危害,需要采取防护措施。它适用于检测重要结构的焊缝,如网架的关键受力部位的焊接接头。
3.磁粉检测(MT)和渗透检测(PT)
磁粉检测适用于检测铁磁性材料(如网架中常用的钢材)表面和近表面的缺陷。在焊缝表面施加磁粉后,利用磁场吸附磁粉,当焊缝表面或近表面有缺陷时,会产生漏磁场,磁粉会聚集在缺陷处,形成明显的痕迹。这种方法可以快速、灵敏地检测出表面裂纹、气孔等缺陷。
渗透检测则适用于各种材料的表面开口缺陷检测。将含有色染料或荧光剂的渗透液涂覆在焊缝表面,渗透液会渗入缺陷中,然后去除多余的渗透液,再涂上显像剂,缺陷中的渗透液就会被吸附出来,形成可见的痕迹。这两种方法主要用于检测焊缝表面的微小缺陷,如细微裂纹和针孔等。
三、力学性能测试
1.拉伸试验
拉伸试验是评估焊缝金属和焊接接头强度的重要方法。从焊接试件上截取试样,在拉伸试验机上进行拉伸,直至试样断裂。通过测量试样的屈服强度、抗拉强度和伸长率等指标,来判断焊缝的强度是否符合设计要求。
例如,网架结构中钢管对接焊缝的抗拉强度应不低于母材的抗拉强度。如果焊缝的抗拉强度过低,在承受拉力时就容易发生断裂,导致网架结构失效。
2.弯曲试验
弯曲试验用于检验焊缝的塑性和韧性。将焊接试件加工成一定形状的试样,在弯曲试验机上进行弯曲,观察焊缝处是否有裂纹、开裂等现象。根据设计要求,试样可能需要进行面弯、背弯或侧弯试验。
例如,对于网架结构中的角焊缝,弯曲试验可以检测焊缝在承受弯曲力时的性能,确保焊缝在实际使用过程中能够承受各种复杂的荷载而不发生破坏。
3.冲击试验
冲击试验主要用于评估焊缝金属和焊接接头在冲击荷载作用下的韧性。采用带有缺口的试样,在冲击试验机上用摆锤冲击试样,记录试样断裂时所吸收的能量。
对于在低温环境或承受动荷载的网架结构(如用于北方地区或有振动设备的网架),冲击韧性是一个重要的性能指标,合格的焊接质量应保证焊缝在冲击荷载下具有足够的韧性,防止发生脆性断裂。
四、金相分析
1.宏观金相检查
宏观金相检查是通过肉眼或低倍放大镜观察焊缝的金相组织和宏观缺陷。将焊缝试样经过切割、打磨、腐蚀等处理后,观察焊缝的熔合情况、热影响区的大小和形状、是否有裂纹、气孔等宏观缺陷。
例如,可以观察到焊缝的熔深是否符合要求,热影响区是否因焊接热输入过大而出现过热组织等情况。宏观金相检查可以对焊缝的整体质量有一个初步的判断。
2.微观金相检查
微观金相检查是利用金相显微镜观察焊缝金属和热影响区的微观组织。通过对金相组织的分析,可以了解焊缝的结晶状态、相组成、晶粒度等微观结构特征。
例如,合格的焊缝金属微观组织应均匀、细小,没有明显的粗大晶粒、夹杂物或其他缺陷组织。微观金相检查可以深入研究焊接工艺对焊缝质量的影响,为优化焊接工艺提供依据。