四、焊接件的检验
焊接连接的质量不仅取决于所使用的焊接设备和材料，还取决于焊工的专业技能和可靠程度。钢结构制造业、管道制造业、机床制造业、核工业、交通制造业和航空航天工业等行业，都对焊接质量提出很高要求，通常必须通过特殊检验手段进行验证。
（一）相关知识
1.焊接性
金属材料的焊接性是在通常的焊接方法和工艺条件下，能否获得质量良好焊缝隙的性能。焊接性能好的材料，易于用一般的焊接方法和工艺进行焊接，焊缝中不易产生气孔、夹渣或裂纹等缺陷，其强度与母材相近。焊接性能差的材料要用特殊的焊接方法和工艺进行焊接。
2.材料的焊接性能
通常可以从材料的化学成分估计其焊接性能。在常用的金属材料中，低碳钢有良好的焊接性能，高碳钢、合金钢和铸铁的焊接性能差。
3.焊接件毛坯缺陷
焊接缺陷是焊接过程中，在焊接接头中产生的不符合设计或工艺文件要求（使用要求）的缺陷。在金属焊接中，常见的焊接不合格可分为三类，即熔焊接头常见不合格、点（缝）焊接头常见不合格及钎焊接头常见缺陷。
焊接件毛坯常见缺陷是焊接接头缺陷。焊接时产生的缺陷特征及原因分析参见表3-17。
表3-17 焊接时产生的缺陷及原因分析
续表
（二）焊接检验的内容
焊接检验包括焊前检验、焊接过程中的检验和焊后成品检验三个方面。
1.焊前检验
（1）原材料的检验
——基本金属质量检验。焊接结构使用的金属种类和型号很多。使用时应根据金属材料的型号、出厂质量检验合格证加以鉴定。对于有严重外部缺陷的材料应剔除不用，对于没有出厂合格证或没有使用过的新材料，都必须进行化学成分分析、力学性能试验及可焊性试验后才能使用。严格防止错用材料或使用不合格的原材料。
——焊丝质量的检验。焊丝的化学成分应符合国家标准要求。焊丝表面不应有氧化皮、锈、油污等。必要时，应对每捆焊丝进行化学成分校核、外部检验及直径测量。
——焊条质量的检验。焊条质量检验首先检验外表质量，然后核实其化学成分、力学性能、焊接性能等是否符合国家标准或出厂要求。焊条的药皮应是紧密的，没有气孔、裂纹肿胀或未调均的药团，药皮覆盖在焊芯上应同心，同时要牢固地紧贴在焊芯上，并有一定的强度。对变质或损伤的焊条不能使用。
——焊剂的检验。焊剂检验主要是检验颗粒度、成分、焊接性能及湿度。焊剂检验可根据出厂证的标准来检验。
（2）结构设计、装配质量的检验
——按图样检验各部分尺寸、基准线及相对位置是否正确，是否留有焊接收缩余量、机械加工余量等。
——检验焊接接头的坡口形式及尺寸是否正确。
——检验定位焊的焊缝布置是否恰当，能否起到固定作用，是否会给焊后带来过大的内应力。
——检验待焊接部位是否清洁，有无裂缝、凹陷、夹层、氧化物和毛刺等缺陷。
——检验是否留有适当的探伤空间位置，便于进行探伤时作为探测面，以及适宜探伤的探测部位的底面。
（3）其他工作的检验
——焊工考核。焊接接头的质量很大程度上取决于焊工技艺。因此，对重要的或有特殊要求的产品焊接，应对焊工的理论水平和实际操作能力进行考核。
——能源的检查。能源的质量直接影响焊缝的质量，因此应根据不同焊接方法和所使用的能源特点对能源进行检验。对电源的检验主要是检验焊接电路上电源的波动程度，对气体燃料的检验重点是检验气体的纯度及其压力的大小。
——工具的检验。手工电弧焊的工具包括面罩、焊钳、电缆等。辅助工具有敲渣锤、钢丝刷、堑子等。这些工具对焊接质量和生产率也有一定的影响。
2.焊接过程中的检验
（1）焊接规范的检验
——手工埋弧焊规范的检验。一方面检验焊条的直径和焊接电流是否符合要求，另一方面监督焊工严格执行焊接工艺规定的焊接顺序、焊接道数、电弧长度等。
——自动埋弧焊和半自动埋弧焊规范的检验。除了检验焊接电流、电弧电压、焊丝直径、送丝速度、自动焊接速度外，还要认真检验焊剂的牌号、颗粒度、焊丝伸出长度等。
——电阻焊规范的检验。对于对焊，主要检验夹头的输出功率、通电时间、顶锻量、工件伸出长度、工件焊接表面的接触情况、夹头的夹紧力和工件与夹头的导电情况等。对于点焊，主要检验焊接电流、通电时间、初压力以及加热后的压力、电极表面及工件被焊处表面的情况等是否符合工艺规范要求。对于缝焊，主要检验焊接电流、滚轮压力和通电时间是否符合工艺规范。
——气焊规范的检验。要检验焊丝牌号、直径、焊嘴的号码，并检验可燃气体的纯度和火焰的性质。
（2）焊缝尺寸的检验
焊缝尺寸应根据工艺卡或GB/T 985.1—2008《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口》和GB/T 985.2—2008《埋弧焊的推荐坡口》所规定的要求进行检验。检验时，一般采用特制的量规和样板测量，以保证焊接过程中焊缝达到所要求的质量。
（3）夹具夹紧情况的检验
夹具是结构装配过程中用来固定、夹紧工件的工艺装备，夹具应有足够的刚度、强度和准确度。在使用中，应定期对夹具进行检修和校核，检验它是否妨碍工件进行焊接，焊接后工件由于热变形是否妨碍夹具取出，此外还应检验夹具所放的位置是否正确，夹紧是否可靠等。
3.焊后成品检验
（1）外观及尺寸检验
外观检验是用目视法或用5～20倍的放大镜检验焊缝是否符合要求，如尺寸是否正确，有无裂纹、满溢、弧坑、未焊透、烧穿、咬边等缺陷。
外观检验前，必须将焊缝附近10～20 mm表面清理干净，并注意覆盖层表面焊渣层的情况。根据焊渣覆盖的特征、飞溅分布情况等，可以预料焊缝大致会出现什么缺陷。例如：焊渣中有裂纹，焊缝中也可能有裂纹；飞溅成线状集结，则可能因电流产生磁场而使金属微粒堆积在裂缝上。在飞溅的线状集结处应仔细检验是否有裂纹存在。
对于高强度合金钢产品的外观检验，必须进行两次。即在焊接之后进行一次外观检验外，经过15～30天以后再检验一次。这是因为合金钢内产生的裂纹形成得很慢，可能在焊后一段时间才形成裂纹。
若焊缝表面出现缺陷，焊缝内部便有存在缺陷的可能。如焊缝表面出现咬边或满溢，则内部可能存在未焊透或未熔合；焊缝表面多孔，则焊缝内部可能会有气孔或非金属夹杂物存在。对未填满的弧坑应特别仔细检查，该处可能会有星形散射状裂纹。
可用样板和量规检验焊缝的尺寸，如图3-17和图3-18所示。
图3-17 样板及其对焊缝的测量
图3-18 万能量规的应用
（2）致密性检验
致密性检验是用来发现焊缝中贯穿性的裂纹、气孔、夹渣、未焊透以及疏松组织的，常用的检验方法如下：
——煤油试验。在容易修补和发现缺陷的一面，将焊缝涂上白粉水溶液，待干后另一面涂上煤油。若有穿透性缺陷时，则煤油会渗过缝隙，使涂有白粉的面上呈现出黑色斑痕或带条状的油迹。
——吹气试验。用压缩空气对着焊缝的一面猛吹，焊缝另一面涂上肥皂水，若有缺陷存在，便产生肥皂泡。所使用压缩空气的压力不得小于4个大气压，喷嘴距焊缝表面的距离不得大于30 mm，气流应正对焊缝表面。
——氨气试验。在焊缝表面上贴一条比焊缝略宽，用质量分数为5%的硝酸汞水溶液浸过的试纸，在容器内加入含氨气的体积分数为1%的混合气体，加压到所需的压力值时，若焊缝及热影响区有泄漏，则试纸的相应部位上将呈现黑色斑纹。
——氦气试验。在被检容器内充氦气或用氦气包围着容器后，检验容器是否漏氦及漏氦程度。它是灵敏度较高的一种试验方法。
——载水试验。将贮器的全部或部分充水，观察焊缝表面是否有水渗出。不渗水视为合格。
——水冲试验。在焊缝的一面用高压水流喷射，而在焊缝的另一面观察是否漏水。水流喷射方向与试验焊缝的表面夹角不应小于70°，垂直面上的反射水环直径不应大于400 mm。
——沉水试验。先将工件浸入水中，然后向灌内充压缩空气，为了易于发现焊缝的缺陷，被检焊缝在水面下20～40 mm的深处为佳。若有缺陷，则在缺陷的地方有气泡出现。
（3）压力容器焊接接头的强度检验
产品整体的强度试验分为两类：一类是破坏性强度试验，另一类是超载试验。超载试验的方法如下：
①水压试验
水压试验可用于焊接容器的致密性和强度检验。试验用的水温：普通碳素结构钢、16MnR不低于5℃；其他合金不低于15℃。试验方法如图3-19所示。
图3-19 锅炉气泡的水压试验
1—水压机；2—压力计；3—工件
试验时，贮器灌满水，彻底排尽空气，用水压机造成一附加静水压力。压力的大小视产品工作性质而定，一般为工作压力的1.25～1.5倍。在高压下持续一定时间以后，再将压力降至工作压力，并沿焊缝边缘15～20 mm的地方用0.4～0.5 kg的圆头小锤轻轻敲击，同时对焊缝进行仔细检验。当发现焊缝有水珠、细水流或潮湿时，应标注出来，待卸压后返修处理，直至水压试验合格为止。
受试产品一般应经消除应力退火后，才能进行水压试验。在特殊情况下，如试验压力比工作压力大几倍，试验时，应注意观察应变仪，防止超过屈服点。在试验后，产品必须再经消除应力退火。试验所用的压力计，应经计量部门校准后方能使用，而且应至少有两只压力计同时使用，以避免非正常爆破造成人身事故。
②气压试验
气压试验比水压试验更为灵敏和迅速，但试验的危险性也比水压试验大。故在试验时，必须遵守下列安全技术措施：
——要在隔离场所或用厚度不小于3 mm的钢板将被试验的产品三面或四面包围起来，才能进行试验。
——处在压力下的产品不得敲击、振动和补修缺陷。
——在输送压缩空气到产品的管道中时，要设置一个气罐，以保证进气的稳定。在气罐的气体出入口处，各装一个开关阀，并在输出端（即产品的输入口端）管道上装设安全阀、工作压力计和监视压力计。
——产品压力升到所需的试验数值时，输入压缩空气的管道必须关闭，停止加压。
——在低温下进行试验时，要采取防止产品冰冻的措施。
试验时，先将气压值加至所需值（产品技术条件规定的），然后关闭进气阀，停止加压。用肥皂水检验焊缝是否漏气，或检验工作压力表读数是否下降。找出缺陷部位，卸压后进行返修补焊。返修后再进行检验，合格后才能出厂。
（三）力学性能试验
在焊接检验中，力学性能试验是用来测定焊接材料、焊缝金属和焊接接头在各种条件下的强度、塑性和韧性数值的。根据这些数值来确定焊接材料、焊缝金属和焊接接头是否满足设计和使用要求。同时，也可根据这些数值判断所选用的焊接工艺的正确与否。
力学性能试验是使用材料试验机在物理试验室对试件进行抗拉、弯曲、冲击、硬度、剪切和疲劳试验等。
力学性能试验的取样、试样加工、操作及评定方法的选取等，可根据具体的试验需要，按照GB/T 2650～GB/T 2654和JB/T 1616—1993等规定进行。
复习思考题
1.冲压件的检验内容有哪七大项？
2.轧制件力学性能检验包括哪几项？
3.简述铸造工序的检验项目。
4.对于铸件表面的微细缺陷，如微细裂纹、疏松等缺陷，用何种方法检验？
5.对于模具锻件为什么要做首件检验？
6.简述锻件工序检验的项目。
7.焊接检验中常用的无损探伤检验方法有哪些？
8.致密性检验是用来发现焊缝中贯穿性的裂纹、气孔、夹渣、未焊透以及疏松组织的，简述常用的检验方法。
9.焊接件毛坯的缺陷是焊接接头缺陷，简述焊接时产生的缺陷及其特征。