焊接牢固度是衡量焊接接头质量的关键指标,直接关系到产品的安全性和可靠性。以下是常见的焊接牢固度检测方法,涵盖破坏性检测、非破坏性检测及其他辅助方法,可根据实际需求选择适用方式:
一、破坏性检测方法
通过破坏焊接接头来评估其力学性能,结果直观准确,但会损坏工件,适用于抽样检验或工艺验证。
1. 力学性能试验
拉伸试验:将焊接试样置于拉伸试验机上,施加轴向拉力直至断裂。通过测量断裂时的最大载荷、屈服强度、延伸率等参数,评估焊接接头的强度和塑性。例如,钢结构焊接常需通过拉伸试验验证接头是否达到母材强度等级。
弯曲试验:分为正弯、反弯和侧弯,将试样绕规定直径的弯心弯曲至一定角度(如 180°),观察焊缝及热影响区是否出现裂纹。该试验可检验焊接接头的塑性、熔合质量及焊接缺陷(如未焊透、夹渣)。例如,管道焊接的环缝常需进行弯曲试验,确保接头在弯曲变形时不失效。
冲击试验:采用夏比 V 型缺口试样,在冲击试验机上通过摆锤冲击试样,测量试样吸收的冲击功。用于评估焊接接头在低温或动态载荷下的韧性,防止脆性断裂。例如,低温压力容器的焊接接头必须通过低温冲击试验,保证在工作温度下具有足够韧性。
硬度试验:使用硬度计(如布氏、洛氏、维氏)在焊缝、热影响区和母材上测量硬度值。硬度过高可能表明焊接接头存在淬硬组织,易产生裂纹;硬度不均匀则可能反映焊接工艺不当。例如,调质钢焊接后需检测热影响区的硬度,避免出现硬度过高的脆化区。
2. 断裂试验
疲劳试验:对焊接试样施加周期性交变载荷,直至试样断裂,记录断裂时的循环次数(疲劳寿命)。用于评估焊接接头在反复载荷作用下的抗疲劳性能,适用于汽车底盘、桥梁等承受动态载荷的结构。
撕裂试验:主要用于评估薄板焊接接头的抗撕裂能力,通过测量撕裂过程中的最大载荷和撕裂能量,判断接头的韧性和熔合质量。
二、非破坏性检测方法(NDT)
在不损坏工件的前提下,检测焊接接头的内部和表面缺陷,间接评估牢固度,适用于批量检验和在役设备检测。
1. 外观检测
用肉眼或放大镜观察焊缝的成形、尺寸(如余高、宽度、坡口填充)、表面缺陷(如裂纹、气孔、咬边、未熔合)。外观质量差的焊缝可能存在内部缺陷,影响牢固度。例如,焊缝表面的咬边会减少有效受力面积,导致应力集中,降低接头强度。
2. 渗透检测(PT)
利用渗透剂的毛细作用,使渗透剂渗入焊缝表面的开口缺陷(如裂纹、针孔),再通过显像剂显示缺陷的形状和位置。适用于检测非多孔性材料(如钢、铝合金)的表面缺陷,对表面开口裂纹敏感,但无法检测内部缺陷。
3. 磁粉检测(MT)
对铁磁性材料(如碳钢、低合金钢)的焊接接头施加磁场,使磁力线穿过焊缝,若存在表面或近表面缺陷(如裂纹、夹渣),磁力线会发生畸变并产生漏磁场,吸附磁粉形成可见痕迹。该方法检测速度快,对表面及近表面缺陷灵敏度高。
4. 超声波检测(UT)
利用超声波在不同介质界面的反射特性,通过探头向焊缝发射超声波,接收反射波并转化为电信号,在显示屏上形成波形。可检测焊缝内部的缺陷(如未焊透、气孔、夹渣、内部裂纹),并能确定缺陷的位置、大小和形状。适用于厚度较大的焊接接头检测,如压力容器、管道的对接焊缝。
5. 射线检测(RT)
利用 X 射线或 γ 射线穿透焊缝,不同密度的区域(如缺陷与母材)对射线的吸收能力不同,在胶片或数字探测器上形成明暗对比的影像,从而识别内部缺陷(如气孔、夹渣、未焊透、裂纹)。该方法可直观显示缺陷的形态,适用于检测熔透性要求高的对接焊缝,但对平面型缺陷(如裂纹)的检出率较低。
三、其他辅助检测方法
金相分析:截取焊接接头的横截面,经打磨、抛光、腐蚀后,在显微镜下观察焊缝的显微组织(如晶粒大小、熔合线形态、析出相),评估焊接工艺对组织的影响,间接判断接头的力学性能。例如,不锈钢焊接后需检测是否出现晶间腐蚀的敏化组织。
泄漏检测:针对承压焊接结构(如管道、容器),通过水压试验、气压试验或氦质谱检漏等方法,检测焊缝是否存在泄漏通道,确保其密封性能和结构完整性。
总结
焊接牢固度检测需结合工件材质、结构形式、使用环境及质量要求,选择合适的检测方法。破坏性试验用于精确评估力学性能,非破坏性试验用于批量质量筛查和在役检测,两者结合可全面保障焊接接头的可靠性。在实际应用中,常以标准(如 GB、ISO、AWS)为依据,规范检测流程和判定标准。