焊接检验

关于焊接检验

多领域任务

焊接检验是涵盖多种不同技术和目的的多领域任务。在本节中,将描述切割特征、硬度或微观结构的切片检验。

两个级别的检验

焊接接头的材相切片检验通常在两个级别的检验中进行:

焊接检验宏观

宏观:

使用体视显微镜实现至多 50 倍的放大率。
微观检验通常在穿过焊接接头的未镶嵌截面上进行,并且涉及切割和粗/精细研磨技术。所得的光洁度足够进行蚀刻,然后对焊接接头的宏观特征进行检验,其中一些宏观特征如下所示:

  • 焊缝几何结构
  • 焊道的数量和大小
  • 焊透层深度
  • HAZ(热影响区)的范围
  • 裂缝、坡口、填充金属过厚、凸面和焊趾角度等表面缺陷。
  • 裂缝、孔洞、金属夹杂物、熔化缺失、焊透缺失以及熔渣等内部缺陷。
  • 焊缝根部间隙、焊缝根部表面、坡口斜角和错位等接头几何结构。

焊接检验微观

微观:

使用光学显微镜,实现在较大放大率(至多 1000 倍)下检验。
针对微观检查技术和硬度横切,需提供经过抛光、光学平坦的表面。进行微观检验,以研究焊接缺陷以及微观结构特征,例如:

  • 空洞(多孔、空腔、微观裂缝)
  • 特殊相(不锈钢中的 Σ 相)
  • 颗粒大小/-结构
  • 焊接结构
  • 分离
  • HAZ 和底座结构

如何进行焊接检验

通常,传统材相和硬度测试技术也适用于焊接剖面。但是,焊缝的特性可能会对材相制备造成某些特定挑战。


切割

通常,火焰切割作为主要的切割技术,是从较大结构中去除更易于管理的焊接部分。在这种情况下,重要的是通过磨料湿法切割过程切割宏观/微观切片,并且在避免受到主热切割操作引起的任何热灼伤影响的情况下对其进行良好的切割。

为了最大限度地减小切割引起的变形以及切割表面的热灼伤风险,通常建议选择适用的切割轮和切割参数。

镶嵌
通常,用于进行程序测试的宏观切片是在未镶嵌的情况下表制备的,这是由于时间的限制,并且精细研磨而成的光洁度已足以进行宏观检查。如果选择半自动制备,则需要若干试样夹具座,可容纳焊接接头的未镶嵌截面。

如果需要镶嵌,则可以选择热压镶嵌或冷镶嵌。然而,焊接检验中出现相对较大截面的情况并不常见。在这种情况下,可以使用冷镶嵌的矩形模型。

机械制样
传统上,在连续较精细级别碳化硅砂纸上将宏观检验的焊接切片手动处理到 1,200 目砂光。对于较大的样品或者较长的研磨时间,树脂粘结金刚石圆锯片可在寿命时间及恒定去除速率方面提供一些优势。

针对微观检验及硬度横切,制备要求中还包括抛光。

焊接试样可能引起穿过试样的众多材料硬度的变型,因为焊接期间的相变,或者接头包含了不同金属。焊接金属可能包含沉淀物或者一些固有的焊接缺陷。因此,重要的是,该制备方法应当确保微观结构特征之间的抛光离隙最小并且保留所有微观结构元素。就这点而言,优选使用半自动或自动制备设备,能够实现了抛光的一致性和可再现性,从而便于准确的微观结构分析。


蚀刻
化学和电解腐蚀均可使用,具体取决于所需的合金以及分析。最常用的碳和低合金钢的腐蚀剂是各种浓度的硝酸酒精溶液;或者可以使用 10% 的过硫酸铵。对于诸如不锈钢和镍合金等不同合金,应考虑电解腐蚀。相对于化学腐蚀解决方案,电解腐蚀存在若干优势,例如,快速、易于操作并且安全性高,以最大限度地减小与腐蚀剂的接触。

对需要进行详细的微观结构分析的应用,电解抛光和蚀刻的试样应研磨至 1,000 目。


几何机构特征

焊缝的几何结构特征通常针对单独指定的每个焊缝或一组焊缝。因此,在大多数情况下,需要针对详细的规范进行失效分析、焊缝的批准或控制。此外,内部或者表面缺陷的类型、数量和大小还明确界定了焊缝质量。

因为高度标准化,对焊缝中的几何结构特征和缺陷进行测量、计数、指示和报告,可以使用专用的成像系统对任务进行优化。
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