特种设备的焊接检验

特种设备的焊接检验

特种设备焊接完成后，应进行相应的焊接检验，由于特种设备涉及门类较多，运行特点迥异，所以要根据材料的特性、焊接方法等要求进行相应的焊接检验。

一、焊接检验的对象

焊接完成后进行的检验常常认为是对焊缝的检验，但实际上应该对焊接接头进行检验。焊接接头是由两个或两个以上零件焊接组合或焊合的接点，包括焊缝、熔合区和热影响区三部分，如图6-19所示。

（一）焊缝

焊缝是母材金属及填充金属熔化后，冷却凝固形成的结合部分。焊缝组织是液体金属通过二次结晶的铸态组织，虽然一次结晶时产生化学成分偏析，组织不致密，但通过二次结晶后，晶粒较细，且通过填充金属调整焊缝化学成分，使其含有一定的合金元素，因此焊缝金属的力学性能问题不大，特别是强度容易达到要求。

（二)熔合区

熔合区是熔化区和非熔化区之间的过渡部分。熔合区化学成分不均匀，晶粒粗大，往往是粗大的过热组织或粗大的淬硬组织。其性能常常是焊接接头中最差的。熔合区附近是产生裂纹和局部脆性破坏的高发区。

（三）热影响区

热影响区是受焊缝区的高温加热（但未熔化）造成金相组织和力学性能改变的区域。低碳钢的热影响区可分为过热区、正火区和部分相变区。

1）过热区（粗晶粒区）是最高加热温度在1100℃以上的区域，晶粒粗大，甚至产生过热组织。过热区的塑性和韧性明显下降，是热影响区中力学性能最差的部位。

2）正火区（重结晶区）是最高加热温度从Ac;至1100℃的区域，焊后空冷得到晶粒较细小的正火组织。正火区的力学性能较好。

3）部分相变区是最高加热温度从Ac;至 Ac;的区域，部分重结晶的组织晶粒较细，而最初转变的那部分铁素体，在升温中晶粒长大，所以该区晶粒大小极不均匀，力学性能也较差。

综上所述，在整个焊接接头中，熔合区和热影响区的过热区是组织性能最差的部分，同时由于此处余高的存在，造成结构的不连续，往往产生应力集中而造成破坏。因此在焊接检验中尤其应注意。

二、承压类设备的焊接检验

承压类特种设备包括锅炉、压力容器和压力管道。锅炉上焊接检验应符合《锅炉安全技术监察规程》以及其他相关安全技术规范、国家标准和行业标准。压力容器的焊接检验应符合《固定式压力容器安全技术监察规程》《简单压力容器安全技术监察规程》以及其他相关安全技术规范和 GB 150《压力容器》等相关标准。压力管道应符合TSG D0001—2009《压力管道安全技术监察规程——工业管道》等相关安全技术规范和 CB/T 20801—2006《压力管道规范 工业管道》等相关标准。

（一）外观检验

1.《锅炉安全技术监察规程》中的规定

《锅炉安全技术监察规程》第4.5款规定，锅炉受压元件及其焊接接头质量检验，包括外观检验、通球试验、化学成分分析、无损检测、力学性能检验、水压试验等。

《锅炉安全技术监察规程》第4.5.1款规定"受压元件焊接接头"（包括非受压元件与受压元件焊接的接头）应进行外观检验，并且至少满足以下要求∶

（1）焊缝外形尺寸符合设计图样和工艺文件的规定;

(2)对接焊缝高度不低于母材表面，焊缝与母材平滑过渡，焊缝及其热影响区表面无裂纹、夹渣、弧坑和气孔;

（3）锅筒（锅壳）、炉胆、集箱的纵（环）焊缝及封头（管板）的拼接焊缝无咬边，其余焊缝咬边深度不超过0.5mm，管子焊缝两侧咬边总长度不超过管子周长的20%，且不超过40mm。

《锅炉安全技术监察规程》第4.5.2款规定"对接焊接的受热面管子，应当按照相应标准规定进行通球试验。"

2.《固定式压力容器安全技术监察规程》中的规定

《固定式压力容器安全技术监察规程》第4.4.2条对焊接接头的表面质量作如下规定∶

1）不得有表面裂纹、未焊透、未熔合、表面气孔、弧坑、未填满和肉眼可见夹渣等缺陷。

2）焊缝与母材应当圆滑过渡。

3）角焊缝的外形应当凹形圆滑过渡。

4）按照疲劳分析设计的压力容器，应当去除纵、环焊缝的余高，使焊缝表面与母材表面平齐。

5）咬边及其他表面质量，应当符合设计图样和本规程引用标准的规定。

3.压力管道焊接接头的表面质量

TSCD0001-2009《压力管道安全技术监察规程——工业管道》第八十二条规定;"所有管道的焊接接头应当先进行外观检查，合格后才能进行无损检测。焊接接头外观检查的等级和合格标准应当符合GB/T20801《压力管道规范 工业管道》的规定。"

压力管道的检查等级分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V五个等级，其中Ⅰ级最高，V级最低。GB/T 20801.5—2006《压力管道规范 工业管道第5部分∶检验和试验》中有关表面质量的要求如下∶

1）不得有表面裂纹、未焊透、未熔合、表面气孔、夹渣等缺陷。

2）检查等级为Ⅰ级的焊缝和各等级的纵缝，不得有咬边缺陷;检查等级为V级的对接环焊缝的咬边深度小于或等于1.5mm和较薄件的名义厚度的1/4 或1mm;其余焊缝的咬边深度小于或等于1mm和较薄件的名义厚度的1/4。

3）焊接接头中两个连接件厚度较薄者的名义厚度≤6mm，余高≤1.5mm;6mm<名义厚度≤13mm的，余高≤3mm;13mm<名义厚度≤25mm的，余高≤4mm;名义厚度>25mm 的，余高≤5mm;检查等级为V级的焊缝余高为上述值的1.5倍。

（二）无损检测

承压类特种设备焊接接头的无损检测等级、检测范围和部位、检测数量、检测方法、合格要求应当符合相关的安全监察规程和标准的要求，无损检测应按 JB/T4730-2005《承压设备无损检测》的规定执行。

1.射线检测

射线检测时，锅炉受压部件焊接接头的射线检测技术等级不低于AB级，焊接接头的质量等级不低于Ⅱ级。

TSGR0004—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》规定的射线检测技术的要求如下∶

1）要求进行全部无损检测的对接接头。射线检测技术等级不低于AB级，合格级别不低于Ⅱ级。

2）要求进行局部无损检测的对接接头，射线检测技术等级不低于 AB级，合格级别不低于Ⅲ级。

3）角接接头、T形接头，射线检测技术等级不低于AB级，合格级别不低于Ⅱ级。

TSGD0001—2009《压力管道安全技术监察规程——工业管道》第八十五条第（一）款规定∶"名义厚度小于或者等于30mm的管道，对接接头采用射线检测，如果采用超声检测代替射线检测，需要取得设计单位的认可，并且其检测数量应当与射线检测相同"。CB/T 20801.5—2006《压力管道规范 工业管道第5部分∶检验和试验》第6.3.2条规定"100%射线检测的焊接接头按JB/T4730.2-2005的Ⅱ级合格，抽样或局部进行射线检测的焊接接头按JB/T4730.2-2005的Ⅲ级合格"。

2.超声波检测

超声波检测时，锅炉受压部件焊接接头的超声检测技术等级不低于B级，焊接接头的质量等级不低于I级。

TSGR0004—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》规定的超声检测技术要求如下∶

1）要求进行全部无损检测的对接接头，脉冲反射法超声检测技术等级不低于B级，合格级别为I级。

2）要求进行局部无损检测的对接接头，脉冲反射法超声检测技术等级不低于 B级，合格级别不低于Ⅱ级。

3）角接接头、T形接头，脉冲反射法超声检测技术等级不低于B级，合格级别为I级。

4）采用衍射时差法超声检测的焊接接头，合格级别不低于Ⅱ级。

TSG D0001—2009《压力管道安全技术监察规程——工业管道》第八十五条第（一）款规定;"管道名义厚度大于30mm 的对接接头可采用超声检测代替射线检测"。CB/T20801.5—2006 《压力管道规范 工业管道第5部分∶检验和试验》第6.3.2条规定∶"100%超声波检测的焊接接头按JB/T4730.3—2005 的Ⅰ级合格，抽样或局部进行超声波检测的焊接接头按JB/T4730.3--2005的Ⅱ级合格"。

3.表面无损检测

承压类设备的焊接接头的表面无损检测均应按相关安全规程、标准和 JB/T4730的规定执行，合格级别为I级。

三、机电类主要受力结构件的焊接检验

GB 50017—2003《钢结构设计规范》把焊缝的质量分为三个等级。

1）在需要进行疲劳计算的构件中，凡对接焊缝均应焊透，其焊缝质量等级为∶

①作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受限时应为二级。

②作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级。

2）不需要计算疲劳的构件中，凡要求与母材等强度的对接焊缝应全焊透。其质量等级受拉时应不低于二级，受压时宜为二级。

3）重级工作制和起重量Q≥50t的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的T形接头的焊缝均要求焊透，焊缝形式一般为对接与角接组合焊缝，其质量等级不应低于二级。

4）不要求焊透的T形接头采用的角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝，以及搭接连接采用的角焊缝，其质量等级为∶

①对直接承受动力荷载且需要验算疲劳的结构和吊车起重量等于或大于50t的中级工作制吊车梁，焊缝的外观质量标准应符合二级。

②对其他结构，焊缝的外观质量标准可为三级。

对于不同的焊缝质量等级，GB/T 50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》和JGJ81—2002《建筑钢结构焊接技术规程》中规定了焊缝要达到的质量要求（包括外观和无损检测等）。

（一）外观检验

TSG00002—2008《起重机械安全技术监察规程—桥式起重机》第八十四条第（一）款规定了起重机械主要受力结构件焊缝的表面质量∶"焊缝外部宏观检查，不得有可见的裂纹、未熔合、未焊透、夹渣等缺陷"。

GB/T50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》适用于建筑工程的单层、多层、高层以及网架、压型金属板等钢结构工程施工质量的验收。该规范第 5.2.6条规定∶"焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。一级、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。且一级焊缝不得有咬边、未焊满、根部收缩等缺陷"。

（二）无损检测

对《钢结构设计规范》（GB 50017—2003）中所提到的三个级别的焊缝，在对一级和二级焊缝进行射线或超声无损检测时，对于一级焊缝检测比例为100%，二级焊缝检测比例≥20%;对于一级焊缝合格级别要达到GB/T3323—2005《金属熔化焊焊接接头射线照相》中A级的Ⅱ级以上，或 GB11345《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》中B级检验的Ⅱ级以上，对于二级焊缝要达到GB/T3323—2005《金属熔化焊焊接接头射线照相》中A级的Ⅲ级以上，或GB/T 11345—1989《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》中B级检验的Ⅲ级以上。

在对起重机械进行无损检测时，GB6067.1—2010《起重机械安全规程 第1部分∶ 总则》第3.3.4 条明确了金属熔焊焊接接头的焊缝等级应符合JB/T10559—2006《起重机械无损检测钢焊缝超声检测》中的质量分级规定，即1级焊缝是指重要受拉结构件的焊接接头，2级焊缝是指一般受拉结构件的焊接接头，3级焊缝是指受压结构件的焊接接头。同时第3.3.5条对内部缺陷的检验作了如下要求∶

1）1级焊缝应进行100%的检验。采用超声波检测时，其评定合格等级应达到JB/T 10559—2006《起重机械无损检测 钢焊缝超声检测》的1级焊缝的验收准则要求。采用射线检测时，应达到 GB/T3323—2005《金属熔化焊焊接接头射线照相》要求，透照技术等级不低于A级，合格级别不低于Ⅱ级。

2）2级焊缝可根据具体情况进行抽检。采用超声波检验时，其评定合格等级应达到JB/T 10559—2006《起重机械无损检测 钢焊缝超声检测》的2级焊缝的验收准则要求。采用射线检测时应达到GB/T3323—2005《金属熔化焊焊接接头射线照相》要求，透照技术等级不低于A级，合格级别不低于Ⅲ级。

3）3级焊缝可根据具体情况进行抽检，采用超声波检验时其评定合格等级应达到 JB/T 10559—2006《起重机械无损检测 钢焊缝超声检测》的3级焊缝的验收准则要求。射线检测不作规定。

另外。第3.3.6条对表面检测的规定为∶"当在外观检查怀疑有裂纹、设计文件规定或检验员认为有必要时，应进行表面检测，磁粉检测应符合JB/T 6061-2007 的规定，渗透检测应符合JB/T6062--2007的规定"。

四、特种设备焊工焊接操作技能考核试件的焊接质量检验

特种设备焊工在焊接操作技能考核时，需要对每个焊接试件进行焊缝的外观检查，合格后再进行无损检测、弯曲试验和金相检验（宏观）等项目。

（一） 外观检查

TSG Z6002—2010《特种设备焊接操作人员考核细则》明确规定了焊缝的外观检查内容和评定指标。检查内容包括焊缝表面、焊缝外形尺寸和试件外形尺寸。

1.焊缝表面

1）各种焊缝表面不得有裂纹、未熔合、夹渣、夹钨、气孔、焊瘤和未焊透，机械化焊接（简称"机动焊"）和自动焊的焊缝表面不得有咬边和凹坑。

2）手工焊焊缝表面的咬边和背面凹坑不得超过表6-2的规定，镍和镍合金、钛和钛合金的焊缝表面不得有咬边。

3）堆焊两相邻焊道之间的凹下量不得大于1mm，焊道间搭接接头的不平度在试件范围内不得超过1.5mm。

4）钛材焊缝和热影响区的表面颜色检查，银白色、金黄色（致密）为合格，蓝色、紫色、灰色、暗灰色与黄色粉状物均为不合格。

2.焊缝外形尺寸

焊缝外形尺寸应当符合表6-3和以下规定（除电渣焊、摩擦焊、螺柱焊外，厚度大于或者等于20mm 的埋弧焊试件，余高可为0～4mm）。

1）焊缝边缘直线度/，如图6-20所示，手工焊f≤2mm，机动焊与自动焊f≤3mm。

2）角焊缝试件、管板角接头试件的角焊缝中，焊缝的凹度或凸度不大于1.5mm，如图6-21所示。

3）角焊缝试件的焊脚为（0.5~1）T，两焊脚之差小于或者等于3mm;管板角接头试件中管侧焊脚为（0.5~1）T。

4）不带衬垫的板材对接焊缝试件、不带衬垫的管板角接头试件和外径不小于76mm 的管材对接焊缝试件，背面焊缝的余高不大于3mm，焊缝余高如图6-22所示。

3.试件外形尺寸

板材对接焊缝试件焊后变形角度θ小于或者等于3°（有色金属试件焊后变形角度小于或等于10°），试件错边量e不得大于10%T，且小于或者等于2mm，如图6-23所示。

（二）无损检测

对接焊缝试件（包括板材对接和管材对接），外观检验合格后，均应进行100%射线检测。射线检测按照JB/T4730.2-2005《承压设备无损检测 第2部分;射线检测》标准进行，射线检测不低于AB级，合格等级不低于Ⅱ级;机电类结构件焊工考试试件可以按照相关的设计、制造技术规范规定的无损检测标准进行。

堆焊试件无损检测采用渗透检测法，按照JB/T4730.5—2005《承压设备无损检测 第5部分∶渗透检测》标准进行检验，合格等级为I级。

（三）弯曲试验

对接焊缝试件（包括板材对接和管材对接），外观检验合格后，应在试件上截取一个面弯和一个背弯试样;当板材试件或管材向下焊试件厚度大于等于12mm时，应截取两个侧弯试样;当试件厚度大于或者等于10mm时，可以用两个侧弯试样代替面弯与背弯试样。板材试件（包括堆焊试件）应当按照图6-24的位置截取弯曲试样。

管材试件（包括堆焊试件）应当按照图6-25的位置截取弯曲试样。

对接焊缝试件的弯曲试样弯曲180°后，其拉伸面上的焊缝和热影响区内，沿任何方向不得有单条长度大于3mm 的开口缺陷，试样的棱角开口缺陷一般不计，但由夹渣或其他焊接缺欠引起的棱角开口缺陷长度应计人。

耐蚀堆焊试件弯曲试样弯曲到180°后，在试样拉伸面上的堆焊层内不得有长度大于1.5mm的任一开口缺陷，在熔合线内不得有长度大于3mm的任一开口缺陷。

试件的两个弯曲试样的试验结果均合格时弯曲试验为合格;两个试样均不合格时，不允许复验，弯曲试验为不合格;若其中一个试样不合格，允许从原试件上另取一个试样进行复验，复验合格，弯曲试验结果为合格。

焊工焊接操作技能考试补考时，无论一个或者两个试样不合格，均不允许复验，补考结果为不合格。

螺柱焊试验一组五个试件均应进行锤击或弯曲试验。试件检验可以采用以下任何一种方法∶

1）锤击螺柱上端部，使四分之一的螺柱长度贴在试件板上。

2）按照图6-26所示，用套管使螺柱弯曲不小于15°，然后恢复原位。

每个螺柱的焊缝和热影响区在锤击或弯曲试验后，没有开裂为合格。

（四）金相检验（宏观）

管板角接头试件和角焊缝试件（包括板与板、管与板、管与管），在外观检查合格后，一组试件中取一个进行金相检验（宏观）。

管材角焊缝试件和管板角接头试件按照图6-27的规定，在3点、6点、9点和12点位置分别剖开，沿顺时针方向制备四个金相试样。

板材角焊缝试件按照图6-28的规定制备四个金相试样，他们应为同一方向;试样包含全部焊缝区、熔合区和热影响区即可。

将金相试样的检查面磨光，并经浸蚀，使焊缝区与热影响区界限清晰，采用目视或者5倍放大镜进行检验。

试样经金相检验（宏观）后，满足以下内容即为合格。

1）没有裂纹和未熔合。

2）焊缝根部焊透。

3）气孔或夹渣的最大尺寸不得超过1.5mm;当气孔或者夹渣大于0.5mm，不大于1.5mm时，其数量不得多于一个;当存在小于或者等于0.5mm的气孔或夹渣时，其数量不得多于三个。

焊工焊接操作技能考试通过检验试件进行评定，各试件按照本节规定的检验内容逐项进行，每个试件和各项检验要求均合格时，该考试项目为合格。