焊接质量控制及缺陷分析检验

1.焊接生产现场实践经验总结：结合具体的生产实例，阐述了各类焊缝中常见的焊接缺陷，例如焊缝外观、气孔、夹杂物、变形、结构疲劳和脆性断裂等缺陷等，帮助读者了解产生焊接缺陷的原因，如何进行基本分析并提出相对有效的防止对策，给出的实例均是来源于生产实践的各种焊接成形缺陷分析与防止的实例，并有针对性地进行分析，以有效指导实际焊接生产。

2.同时兼具先进性：为了适应现代新的焊接技术与方法在工程结构中的应用现状，本书增加了一些新材料（包括钛合金、高强铝合金、镁合金等）及新焊接技术（激光焊、电子束焊及搅拌摩擦焊等）及其焊接缺陷分析实例。

 

 

本书从先进性和实用性出发,以焊接成形质量检验及缺陷分析为基础,结合具体的生产实例,阐述了各类焊缝中常见的焊接缺陷,例如焊缝外观、气孔、夹杂物、变形、结构疲劳和脆性断裂等,帮助读者了解产生焊接缺陷的原因,如何进行基本分析并提出相对有效的防止对策。全书突出实用性,给出的实例均是来源于生产实践的各种焊接成形缺陷实例,并有针对性地进行分析,以有效指导实际焊接生产。为了适应现代新的焊接技术与方法在工程结构中的应用现状,本书还介绍了一些新材料(包括钛合金、高强铝合金、镁合金等)与新焊接技术(激光焊、电子束焊及搅拌摩擦焊等)及其焊接缺陷分析实例。本书可供从事与焊接技术方面相关的工程技术人员、质量管理与控制及焊接检验人员使用,也可供高等院校、科研院所、企事业单位的有关教学、科研和监察人员参考。

第1章  焊接质量控制与管理/ 1

　1.1　焊接质量控制及评定标准/ 1

　　1.1.1　焊接质量控制意义 / 1

　　1.1.2　焊接质量评定标准 / 2

　1.2　焊接质量控制及影响因素/ 3

　　1.2.1　焊接质量控制体系 / 3

　　1.2.2　焊接质量控制要素 / 4

　　1.2.3　焊接质量控制内容与实施 / 6

　　1.2.4　焊接质量体系的运行 / 13

　　1.2.5　焊接返修质量控制 / 14

　1.3　焊接质量管理/ 15

　　1.3.1　焊接质量管理的概念 / 15

　　1.3.2　焊接质量管理的内容 / 17

　1.4　实例分析/ 21

　　1.4.1　合江长江一桥钢管拱肋高空焊接质量控制分析 / 21

　　1.4.2　EPR 核电站核岛钢衬里安装焊接质量控制分析 / 24

　　1.4.3　300MW 火电机组焊接质量控制分析 / 28

第2章  焊接成形缺陷与检验分析基础/ 32

　2.1　焊接缺陷分类及影响因素/ 32

　　2.1.1　常见焊接缺陷类型 / 32

　　2.1.2　焊接缺陷影响因素 / 39

　　2.1.3　焊接缺陷对产品质量的影响 / 43

　2.2　焊接质量检验及方法/ 46

　　2.2.1　焊接质量检验内容 / 46

　　2.2.2　焊接检验方法与实施 / 52

第3章  焊缝外观缺欠/ 74

　3.1　焊缝咬边分析/ 74

　　3.1.1　焊缝咬边类型及特点 / 74

　　3.1.2　焊缝咬边对接头质量影响 / 74

　　3.1.3　咬边原因及防止措施 / 76

　3.2　未熔合及未焊透分析/ 77

　　3.2.1　未熔合及未焊透的危害 / 77

　　3.2.2　未熔合及未焊透产生的原因 / 79

　　3.2.3　未熔合及未焊透的防止措施 / 80

　3.3　焊缝外观缺欠分析实例/ 81

　　3.3.1　耐热合金薄壁件脉冲激光焊接外观缺陷分析 / 81

　　3.3.2　液压机架结构件焊接未熔合缺陷的分析与防止 / 84

　　3.3.3　高速焊钢管焊缝凹陷和咬边分析 / 87

　　3.3.4　高炉立峰管极电渣焊接头未熔合缺陷的防止 / 88

　　3.3.5　钛合金导弹舱体未焊透缺陷的分析 / 90

　　3.3.6　安装膜式壁打底焊道未焊透原因及防止 / 93

第4章  焊缝成分偏析和夹杂/ 96

　4.1　焊缝成分偏析分析/ 96

　　4.1.1　焊缝中成分偏析分类 / 96

　　4.1.2　偏析产生的原因及防止措施 / 97

　4.2　焊缝非金属夹杂物分析/ 98

　　4.2.1　焊缝中非金属夹杂物分类与特征 / 98

　　4.2.2　焊缝中非金属夹杂物防止措施 / 99

　4.3　缺陷检验方法/ 100

　　4.3.1　夹杂物的显微观察 / 100

　　4.3.2　夹杂物及物相的测试法 / 101

　4.4　焊缝偏析与夹杂物分析实例/ 104

　　4.4.1　高强钢焊缝金属中的非金属夹杂物分析 / 104

　　4.4.2　微合金钢焊缝金属中夹杂物的分析 / 109

　　4.4.3　埋弧焊接钢管焊缝边缘夹杂物分析 / 112

　　4.4.4　螺旋管焊缝夹杂物分析及防止措施 / 115

　　4.4.5　船体结构焊缝非金属夹杂物对断裂韧度的影响 / 116

　　4.4.6　非金属夹杂物对N6 等离子弧焊接头性能影响 / 119

第5章  焊缝中的气孔/ 122

　5.1　焊缝中的气孔/ 122

　　5.1.1　气孔类型及特征 / 122

　　5.1.2　气孔的产生及危害 / 124

　5.2　焊缝气孔分析/ 126

　　5.2.1　焊缝气孔的产生机理及影响因素 / 126

　　5.2.2　焊缝中气孔的防止措施 / 130

　5.3　焊缝气孔分析实例/ 135

　　5.3.1　铝合金分馏塔及管道焊接气孔分析 / 135

　　5.3.2　镁/铝异种金属激光焊气孔形成与防止措施 / 138

　　5.3.3　2A12 铝合金管件电子束焊气孔缺陷分析 / 140

　　5.3.4　Si/Al 电子封装激光焊气孔形成与防止措施 / 142

　　5.3.5　ZQ650-1 转轴焊修的气孔及消除措施 / 147

　　5.3.6　船用铝镁合金MIG 焊气孔形成与防止措施 / 148

　　5.3.7　小口径耐热合金钢管钨极氩弧焊气孔分析与防治 / 151

第6章  焊接应力与变形/ 154

　6.1　焊接应力分析/ 154

　　6.1.1　影响焊接应力集中的因素 / 154

　　6.1.2　焊接应力防止措施 / 158

　6.2　焊接变形分析/ 160

　　6.2.1　焊接变形特点及分类 / 160

　　6.2.2　影响焊接变形的因素 / 162

　　6.2.3　防止焊接变形的措施 / 170

　6.3　防止焊接应力与变形实例/ 173

　　6.3.1　核电站反应堆堆内构件仪表套管焊接变形控制 / 173

　　6.3.2　全焊接A 型铝合金地铁底架组焊与变形控制 / 178

　　6.3.3　大型油罐焊接变形控制 / 182

　　6.3.4　大中型储罐焊接应力与变形的控制与消除 / 186

　　6.3.5　三峡电站700MW 转子圆盘支架焊接变形控制 / 188

　　6.3.6　大型复杂构件的焊接应力与变形控制 / 191

　　6.3.7　超高净空巨型倾斜扁平钢柱群焊接变形控制 / 194

　　6.3.8　动车组车体平顶结构焊接变形控制 / 199

　　6.3.9　港珠澳大桥深水区非通航孔桥钢箱梁焊接变形控制 / 202

　　6.3.10　苗尾水电站座环上筒体焊接变形控制 / 205

第7章  焊接裂纹/ 211

　7.1　焊接热裂纹/ 211

　　7.1.1　焊接热裂纹分类及特征 / 211

　　7.1.2　焊接热裂纹分析方法 / 213

　7.2　焊接冷裂纹/ 220

　　7.2.1　焊接冷裂纹分类及特征 / 220

　　7.2.2　焊接冷裂纹分析方法 / 222

　7.3　焊接裂纹影响因素与防止措施/ 233

　　7.3.1　焊接热裂纹影响因素 / 233

　　7.3.2　热裂纹及再热裂纹防止对策 / 236

　　7.3.3　焊接冷裂纹影响因素 / 237

　　7.3.4　焊接冷裂纹防止措施 / 238

　7.4　焊接裂纹分析实例/ 242

　　7.4.1　大庆30 万吨乙烯工程9Ni 钢球罐焊接液化裂纹分析 / 242

　　7.4.2　347 奥氏体不锈钢焊接热裂纹与再热裂纹分析 / 246

　　7.4.3　国产600MW 机组高加管座焊接延迟裂纹分析 / 251

　　7.4.4　NiTiNb/TC4 异种材料激光焊接裂纹分析 / 253

　　7.4.5　硬质合金与钢电子束焊接接头裂纹及断裂分析 / 256

　　7.4.6　核电SA738Gr.B 钢制安全壳裂纹分析与对策 / 260

　　7.4.7　300MV 汽轮发电机定子基座裂纹分析与对策 / 266

　　7.4.8　西气东输X80 管线钢的焊接冷裂纹分析 / 270

　　7.4.9　龙滩电站蜗壳排水阀阀座焊接裂纹分析与对策 / 273

　　7.4.10　大厚度异种钢焊接裂纹原因分析与对策 / 276

第8章  焊接结构断裂/ 282

　8.1　焊接结构疲劳断裂分析/ 282

　　8.1.1　疲劳的基本概念 / 282

　　8.1.2　焊接接头的疲劳性能 / 285

　　8.1.3　影响焊接结构疲劳强度的因素 / 288

　　8.1.4　改善焊接接头疲劳强度的措施 / 291

　8.2　焊接结构脆性断裂分析/ 295

　　8.2.1　脆性断裂机理 / 295

　　8.2.2　脆性断裂特征及影响因素 / 296

　　8.2.3　脆性断裂的防止措施 / 298

　8.3　焊接结构断裂分析实例/ 301

　　8.3.1　汽轮机17CrMo1V 焊接低压转子脆性断裂分析 / 301

　　8.3.2　汽车车架焊接接头疲劳断裂分析与对策 / 303

　　8.3.3　核电汽轮机低压焊接转子接头高周疲劳分析 / 309

　　8.3.4　换热器管束焊缝发生疲劳断裂分析 / 314

　　8.3.5　某型发动机导管焊缝疲劳裂纹失效分析 / 316

　　8.3.6　输油管线螺旋焊管焊缝断裂失效分析 / 318

　　8.3.7　超声冲击对高速列车转向架焊接接头疲劳性能影响 / 321

　　8.3.8　抛丸处理对A5083 铝合金焊接接头疲劳性能影响 / 325

附录  部分焊接缺欠、无损检测及质量控制国家标准/ 330

参考文献/ 334

 

现代工程结构制造过程中，焊接技术作为先进制造技术的关键工艺，直接决定了工程结构的使用性能和寿命，而焊接质量控制与管理通过有效控制焊接生产或工程施工全过程，进而提高工程结构的焊接质量，包括原材料、结构设计、焊接设备及工艺装备、焊接材料、切割及坡口加工、焊接工艺及相关标准、焊接过程监控、焊后热处理和涂装、检验、环境保护、焊接结构安全运行等众多过程。此外，焊接质量控制中焊接缺陷直接决定了结构的焊接成形质量。因此，重大焊接工程建设中为了保证焊接成形质量，焊接缺陷越来越受到人们的关注，特别是石油化工、电力、锅炉及压力容器、高速铁路、船舶制造等，其中的各种焊接缺陷及其可能引发的潜在安全问题，对企业和社会的发展至关重要。同时，随着一些新焊接技术与焊接方法在工程结构焊接中的应用，催生了新的焊接质量与焊接缺陷问题，需要依据常见的缺陷质量控制技术与理论基础，探索新技术、新方法运用过程中的相关问题。

本书以先进性和实用性为基础，针对焊接质量控制与管理在整个焊接结构生产中的重要作用，加以实例分析并独立成章。同时，以焊接成形质量检验及缺陷分析为基础，通过深入浅出的分析，阐述了各类焊缝中常见的焊接缺陷，例如焊缝外观、气孔、夹杂物、变形、结构疲劳和脆性断裂等，帮助读者了解产生焊接缺陷的原因，如何进行基本分析并提出相对有效的防止对策等，突出实用性内容的阐述，给出来源于生产实践的各种焊接成形缺陷分析与防止的实例及分析，指导实际焊接生产。为了适应现代新的焊接技术与方法在工程结构中的应用现状，本书还介绍了一些新材料（包括钛合金、高强铝合金、镁合金等）与新焊接技术（激光焊、电子束焊及搅拌摩擦焊等）及其焊接缺陷分析实例。此外，书中涉及的相关国家或行业标准均为标准。

本书应用面广，主要供从事与焊接技术方面相关的工程技术人员、质量管理与控制及焊接检验人员使用，也可供高等院校、科研院所、企事业单位的有关教学、科研和监察人员参考。

本书编写分工如下：第1 章由国家核电山东电力工程咨询院赵宝中编写；第2、3、4、6章由山东建筑大学刘鹏编写；第5、7 章由电子科技大学曾志编写；第8 章由济南技师学院高瑞兰编写。参加本书编写的人员还有：郭伟、张元彬、霍玉双、孙俊华、史传伟、孙思宇、胡嘉颖等。本书中相关国家、行业标准及其更新由北京航空航天大学郭伟和国家核电山东电力工程咨询院赵宝中提供。本书部分内容由山东建筑大学王国凡和山东大学刘德镇审阅，在此特致谢意！

限于笔者水平有限，书中难免有不足之处，恳请广大读者批评指正。

编著者