简答题1. 试述超声波探伤仪的组成、探伤原理,超声波探伤和射线探伤有哪些特点?
超声波探伤仪由高频发生器、探头、接收放大器和指示器4部分组成。
超声波探伤原理:是利用超声能透入金属材料的深处,并由一截面进入另一截面时,在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法,超声波在介质中传播时,在不同介质界面上具有反射的特性,如遇到缺陷,缺陷的尺寸等于或大于超声波波长时,则超声波在缺陷上反射回来,探伤仪可将反射波显示出来;如缺陷的尺寸甚至小于波长时,声波将绕过射线而不能反射;当超声波束自零件表面由探头通至金属内部,遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波来,在荧光屏上形成脉冲波形,根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。
超声波具有以下特点:
(1)超声波探伤比x射线探伤具有较高的探伤灵敏度、周期短、成本低、灵活方便、效率高,对人体无害等优点;
(2)超声波探伤是对工作表面要求平滑、要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类、对缺陷没有直观性;
(3)超声波探伤适合于厚度较大的零件检验。
2. 简述磁粉探伤的原理、适用范围及特点。
磁粉探伤的基本原理是:当工件磁化时,若工件表面有缺陷存在,由于缺陷处的磁阻增大而产生漏磁,形成局部磁场,磁粉便在此处显示缺陷的形状和位置,从而判断缺陷的存在。
磁粉探伤适于铁磁性材料的表面或近表面的缺陷、薄壁件或焊缝表面裂纹的检验,也能显露出一定深度和大小的未焊透缺陷;但难于发现气孔、夹碴及隐藏在焊缝深处的缺陷。
磁粉探伤设备简单、操作容易、检验迅速、具有较高的探伤灵敏度。磁粉探伤时,缺陷的显露和缺陷与磁力线的相对位置有关。与磁力线相垂直的缺陷显现清楚;若缺陷与磁力线相平行,则显露不出来。
3. 什么是水压试验,简述水压试验的注意事项。
用水作为介质的耐压检验称为水压试验,水压试验是焊接容器中使用最多的一种耐压检验的方法。
水压试验的注意事项如下:
(1)水压试验应在无损检验和热处理后进行,以防止水压试验时产生的应力在焊缝缺陷处会造成应力集中或焊接应力的叠加造成结构发生脆性破坏。
(2)水压试验时,环境温度应高于5℃。过低的温度易使材料发生脆断。此外,环境温度不得低于空气的露点,以免元件外表结露导致误判。对于新钢种,试验温度应高于材料的脆性转变温度。
(3)水压试验时,应缓慢升压,使筒体压力趋于均匀。
(4)水压试验应安装两只合格的压力表,其量程应是试验压力的1.5~3倍。
4. 什么是气压试验,其试验压力如何确定,简述试验时的注意事项。
用压缩空气作为介质的耐压检验称为气压试验。
低压容器的试验压力为容器工作压力的1.2倍;中压容器的试验压力为容器工作压力的1.15倍。
气压试验时,要注意下列几点:
(1)受检容器的主要焊缝检验前需经100%射线探伤,检查场地四周要有可靠的安全措施。
(2)试验时,应先缓慢升压至规定试验压力的10%,保持10min,然后对所有焊缝进行初步检查。合格后继续升压到规定试验压力的50%,其后按每级为规定压力的10%的级差逐渐升压至试验压力,保持10~30min,然后再降到设计压力至少保持30min,同时进行检查。
(3)气压试验所用气体应为干燥洁净的空气、氮气或其他惰性气体,气体温度不低于15℃。
气压试验具有较大的危险性,除设计图纸规定用气压试验代替水压试验外,不得采用气压试验。高压容器严禁采用气压试验。
5. 什么是密封性试验,简述密封性试验的方法。
密封性试验是检验焊缝有无漏水、漏气和渗油、漏油等现象的试验,检验方法多采用煤油试验,在焊缝一侧涂石灰水,干燥后再于焊缝另一侧涂煤油,当焊缝有穿透性缺陷时,煤油即渗透过去,在石灰粉上出现油斑或带条。
6. 试述异种金属焊接困难的原因。
异种金属焊接困难主要有以下原因:
(1)异种金属的熔点差别大时,其中一种金属已处于熔化状态,而另一种金属还属于固态;
(2)异种金属的导热性和比热容不同,会改变焊接时的温度分布,影响焊缝的结晶条件;
(3)异种金属的线胀系数相差较大时,在焊接过程中会产生很大的热应力,且难以消除;
(4)异种金属的电磁性能相差很大时,焊缝成形不良;
(5)异种金属焊接过程中因金相组织变化或产生新的组织而使焊接接头性能不能满足要求等。
7. 珠光体钢与奥氏体钢焊接时易产生哪些问题?
奥氏体不锈钢与珠光体钢是两种组织和成分不同的钢种,由于是两种不同类型的母材以及填充金属材料熔合而成,会产生下列问题:
(1)焊缝的稀释,由于珠光体钢中不含有合金元素或合金元素含量较低,所以它对整个焊缝的奥氏体形成元素具有稀释作用,使焊缝奥氏体形成元素含量减少,结果焊缝中会出现马氏体组织,影响焊接接头质量,甚至出现裂纹。
(2)过渡区形成硬化层,在熔池内部和边缘熔化母材与填充金属相互混合的程度不同,在紧靠珠光体一侧熔合线的焊缝金属中,形成与焊缝金属内部成分不同的过渡层,过渡层中含铬、镍量远低于焊缝中的平均值,其组织由奥氏体+马氏体和马氏体构成,马氏体较宽时,降低焊缝的韧性,形成硬化层。
(3)熔合区的碳扩散和脱碳,焊件焊后进行热处理或在高温下工作,珠光体钢与奥氏体钢界面会产生碳的扩散迁移,在珠光体一侧形成脱碳层而软化,在奥氏体一侧形成增碳层而硬化。焊缝两侧性能差别较大,接头受力时产生应力集中,降低接头强度和韧性。
(4)焊接接头高应力状态,珠光体钢的导热性是奥氏体钢的2倍,线膨胀系数奥氏体钢和焊缝金属又比珠光体钢大1.5倍左右,因而产生较大的热应力;珠光体与奥氏体两相的组织不同,且过渡层还有马氏体等,在焊接接头处会产生较大的组织应力。热应力和组织应力会引起焊件开裂。
(5)产生延迟裂纹;奥氏体不锈钢与珠光体钢的焊接熔池在结晶过程中,既有奥氏体又有铁素体,氢在这两种组织中的溶解度不同,导致氢随后会进行扩散聚集。产生延迟裂纹,使焊接接头受到破坏。
8. 珠光体钢与奥氏体钢焊接时,如何选择焊接材料。
焊接填充材料决定焊缝及熔合区的组织和性能,珠光体钢与奥氏体钢焊接材料应按下列要求选择:
(1)选用含镍量较高,能稳定奥氏体组织的焊接材料,克服珠光体钢对焊缝的稀释作用。
(2)选用提高焊接材料的奥氏体形成元素,抑制熔合区中碳的扩散的材料。
(3)选用线胀系数接近于珠光体钢的镍基合金材料,降低热应力对焊接接头的不利影响。
(4)选用的填充材料应保证焊缝具有较高抗裂性能的单相奥氏体或奥氏体+碳化物组织;为减少热应力,焊接材料中应含有一定量的铁素体形成元素。
9. 铸铁与低碳钢的焊接时易出现什么问题,采用气焊方法焊接铸铁与低碳钢应注意的事项。
由于铸铁的熔点比低碳钢低300℃左右,造成焊接材料熔化的不同时,使焊接困难,在铸铁和低碳钢的接头处会出现程度不同的白口组织和淬硬马氏体,焊缝不均匀,甚至会产生气孔等。
气焊两种材料时,因低碳钢的熔点高,为了低碳钢与铸铁同时熔化,必须对低碳钢进行焊前预热,焊接时气焊火焰要偏向低碳钢一侧。为了防止出现白口组织。焊接时要选用铸铁焊丝和焊粉,使焊缝获得灰铸铁组织,火焰应选择中性焰或轻微的碳化焰;焊后可继续加热焊缝或用保温方法使焊接区域缓慢冷却。
10. 简述压力容器的焊接特点。
压力容器的焊接有如下特点:
(1)对焊接质量要求高;
(2)局部结构受力复杂;
(3)钢材品种多,焊接性差;
(4)新工艺、新技术应用广;
(5)对操作者技能要求高;
(6)有关焊接规程、管理制度严格。
11. 简述铸铁焊接时产生冷裂纹的原因及防止措施。
铸铁焊接时容易产生冷裂纹的原因是焊接时由于对焊件加热不均匀,焊缝在冷却过程中产生很大应力,而且随着焊缝温度的下降应力不断增大,特别是焊缝金属为灰铸铁时,片状石墨的尖端存在严重的应力集中,当应力值超过铸铁的抗拉强度时会产生焊缝裂纹。由于焊缝在400℃以下时,塑性基本为零,裂纹很快就会扩展到整个焊缝横截面,常见形式为焊缝横向裂纹。焊缝金属中存在白口组织时,由于白口铸铁收缩率、脆性比灰铸铁大,因此冷裂纹更容易出现。
防止冷裂纹的措施如下:
(1)采用热焊法或半热焊法。焊前预热,焊后预冷,以减小焊接接头的焊接残余应力;
(2)采用塑性较好的焊接材料,如铜基、镍基焊接材料,使焊缝可以通过塑性变形释放应力;
(3)采用加热减应区法,使焊接部位与减应区一起膨胀和收缩,减小焊接接头所受的应力;
(4)采用栽螺钉法,焊接层数较多时,焊接前可在坡口处拧入钢制螺钉,焊接时先焊螺钉,再焊螺钉之间的部位,由螺钉承担部分焊接应力而防止焊缝剥离。
12. 铸铁焊接时产生热裂纹的主要原因有哪些?
当采用镍基焊接材料和低碳钢焊条焊接铸铁时,焊缝金属容易产生热裂纹,铸铁焊接时产生热裂纹的主要原因有:
(1)铸铁母材中硫、磷杂质含量高,在焊接熔池中,镍会与硫、磷形成低熔点共晶化合物,当采用镍基焊接材料时,镍基焊缝为单相奥氏本,晶粒粗大,在晶界上易富集较多的低熔点共晶化合物,使热裂纹倾向严重;
(2)采用低碳钢焊条焊接铸铁时,特别是第一、二层焊缝中从母材熔入较多的碳、硫、磷,与钢形成低熔点共晶化合物,因而焊缝容易产生热裂纹;
(3)焊缝金属强度越高,与母材金属强度差别越大,就越容易产生剥离。开坡口焊补时,焊接层数增加,焊缝产生剥离的倾向增大;焊缝附近局部温度过高时,易引起剥离;当熔合区的白口层增加或热影响区淬硬较严重时,也会产生剥离。
13. 铸铁焊接时防止产生热裂纹措施有哪些?
铸铁焊接时可采取以下措施防止产生热裂纹:
(1)合理选用焊材。降低焊接材料中的硫、磷等杂质,如加入稀土元素,增加焊缝的脱硫、脱磷能力;或加入适量的细化晶粒元素,使焊缝晶粒细化;
(2)采用小焊接热输入。采用细直径焊条、小电流、快速焊、不摆动、短弧焊、分散焊和断续焊,以及焊后在500℃以上锤击焊道等工艺措施,减少焊接应力,降低母材的熔合比,使有害杂质较少熔入焊缝;
(3)开圆弧形坡口;
(4)填满弧坑,防止产生弧坑裂纹。
14. 减小和预防梁焊接变形的措施有哪些?
(1)减少梁变形的方法:
1)减小焊缝尺寸;在保证梁的承载力的前提下,应该采用较小焊缝尺寸;
2)正确的焊接方向;
3)正确的装配焊接顺序;
4)正确的焊接顺序。
(2)预防变形措施:
1)刚性固定法;
2)反变形法。
15. 按压力大小压力容器分为哪几类?其压力值分别是多少?
压力容器的设计压力(p)划分为低压、中压、高压和超高压4个压力等级:
(1)低压(代号L)0.1MPa≤p<1.6MPa;
(2)中压(代号M)1.6MPa≤p<10.0MPa;
(3)高压(代号H)10.0MPa≤p<100.0MPa;
(4)超高压(代号U)p≥100.0MPa。
16. 简述压力容器的组焊要求。
(1)不宜采用十字焊缝。相邻的两筒节间的纵缝和封头拼接焊缝与相邻筒节的纵缝应错开,其焊缝中心线之间的外圆弧长一般应大于筒体厚度的3倍,且不小于100mm。
(2)在压力容器上焊接的临时吊耳和拉盘的垫板等,应采用与压力容器壳体相同或在力学性能和焊接性能方面相似的材料,并用相适应的焊材及焊接工艺进行焊接。临时吊耳和拉盘的垫板割除后留下的焊疤必须打磨平滑,并应按图样规定进行渗透检测或磁粉检测,确保表面无裂纹等缺陷。打磨后的厚度不应小于该部位的设计厚度。
(3)不允许强力组装。
(4)受压元件之间或受压元件与非受压元件组装时的定位焊,若保留成为焊缝金属的一部分,则应按受压元件的焊缝要求施焊。
17. 国家对焊接压力容器的焊工有哪些具体要求?
焊接压力容器的焊工,必须按照《锅炉压力容器焊工考试规则》进行考试,取得焊工合格证后,才能在有效期间内担任合格项目范围内的焊接工作。焊工应按焊接工艺指导书或焊接工艺卡施焊。制造单位应建立焊工技术档案。
18. 对钢制压力容器的制作材料有哪些基本要求?
用于焊接压力容器主要受压元件的碳素钢和低合金钢,其碳的质量分数不应大于0.25%。特殊条件下碳的质量分数超过0.25%时,应限定碳当量不大于0.45%。压力容器专用钢的磷、硫含量分别不大于0.03%和0.02%。
19. 简述《压力容器安全技术监察规程》对压力容器焊接接头的表面质量的要求。
压力容器焊接接头的表面质量应达到以下要求:
(1)形状、尺寸以及外观应符合技术标准和设计图样的规定。
(2)不得有表面裂纹、未焊透、未熔合、表面气孔、弧坑、未填满和肉眼可见的夹渣等缺陷,焊缝上的熔渣和两侧的飞溅物必须清除。
(3)焊缝与母材应圆滑过渡。
(4)焊缝的咬边应达到规定要求。
20. 什么是劳动定额?工时定额和产量定额的含义是什么?工时定额与产量定额之间有什么的关系?
劳动定额是为了完成某一工作而规定的必要劳动量,劳动定额的表现形式有工时定额和产量定额等。
工时定额是指为生产单位合格产品或完成一定工作任务的劳动时间消耗的限额。常用每件消耗多少分钟表示。比较适合用于产品结构复杂,品种多,生产批量不大的企业。
产量定额是指在单位时间内生产合格产品的数量或规定完成一定的工作任务量的限额。常用每个工作日完成的产量表示。比较适合用于大量制造,或加工时间短,自动化程度高的企业。
产量定额与工时定额之间的关系是:一个用产品数量表示,一个用时间数量表示,彼此之间互为倒数。工时定额越低,产量定额就越高,产量定额是在工时定额的基础上计算出来的。
21. 工时定额的制定常用的方法有哪几种?
工时定额的制定常用的方法有:经验估工法,统计分析法,类推比较法,技术定额法。
经验估工法是由定额人员,技术人员和工人结合以往生产实践经验,依据图纸,工艺装备或产品实物进行分析,并考虑所使用的设备、工具、工艺装备、原材料及其他生产技术和组织管理条件,直接估算定额的一种方法。
统计分析法是根据过去同类产品或类似零件加工工序的工时统计资料,分析当前组织技术和生产条件的变化来制定定额的方法。这种方法简单易行,工作量估算以占有比较大量的经济资料为依据,比经验估工法更能反映实际情况。
类推比较法是以现有的产品定额资料作为依据,经过对比推算出另一种产品零件或工序的定额的制定方法。
技术定额法是指在分析生产条件条件,工艺技术状况和组织情况等的基础上,考虑先进合理性,科学性等要求,对定额各组成部分,通过实地观察和分析计算来制定定额的一种方法。
22. 焊接设备进行调试和验收应包括哪些内容?
(1)外观检查
检查焊机及附属装置的外表有无损坏及擦伤,调节机构动作是否平稳、灵活,铭牌技术数据是否齐全。
(2)电气绝缘性能检查
检查焊机电气的绝缘性能,一般初级绝缘电阻应大于1MΩ,次级应大于0.5MΩ,控制回路应大于0.5MΩ。
(3)空载试运行
接通电源、水和气源对焊机空载运行,检查焊机各部分有无异常情况,仪表刻度指示应正确,机构运转应正常。
(4)负载试验及调试
按焊机产品说明指导书的范围,对焊机进行负载试验及调试。分别对焊机采用大、中、小三种不同焊接参数进行试焊,检验其焊接过程的稳定性及焊接质量。鉴定焊机仪表指示精确度是否正确,所标明技术性能是否能达到。
(5)焊机附件及备件的清点验收
按装箱清单进行清点和验收焊机的附件及备件。
23. 交流弧焊机绝缘性检查的主要内容有哪些,应达到的基本要求是什么?
主要测量线圈与线圈之间,线圈与地之间的绝缘电阻。使用仪表为兆欧表,指示量程不低于500MΩ,开路电压为500V。在空气相对湿度为60%~70%、周围环境温度在20±5℃条件下,焊机一次线圈的绝缘电阻应不小于1MΩ,而二次线圈和电流调节器线圈的绝缘电阻应不小于0.5MΩ。
24. CO
2气体保护焊机有哪些安全性要求?
CO2气体保护焊机的安全性要求如下:
(1)焊枪外壳应与控制电源、焊接电源绝缘。
(2)焊机电源回路与焊接操作回路应无电联系。
(3)焊机应有安全可靠的接地装置。
(4)供电回路及高压带电部分应有防护装置。
(5)易与人体接触的控制电路,工频交流不超过36V;直流不超过48V。
25. 焊接操作机的作用是什么?它的结构由哪些部分所组成?它的调试和验收的内容有哪些?
焊接操作机的作用是将焊机机头(埋弧焊或气体保护焊)准确地送到并保持在待焊位置上,或以选定的焊接速度沿规定的轨迹移动焊机。它与变位机、滚轮架等配合使用,可完成内外纵、环缝、螺旋缝的焊接以及表面堆焊等工作。
焊接操作机分为伸缩臂式、平台式与龙门式等类型,其中以伸缩壁式应用较广,其结构通常由台车、立柱、行走臂、控制柜等部分组成。
焊接操作机调试和验收内容如下:
(1)行走臂的调试和验收 按行走臂有效行程和移动速度范围进行空载前后及上下移动,应运行平稳、无跳动,两端设置的行程开关应动作灵敏,快速行程和上下、左右微调应精确可靠。滑动轨表面应平滑无伤痕。
(2)立柱的调试和验收 带动行走度升降的传动机构运行应平稳,其平衡锤与滑块的连接应安全可靠,其上下两端设置的行程开关应动作灵敏,立柱两侧的导轨接触面应平滑无伤痕。
(3)台车的调试和验收 台车的四个行走轮必须四点接触,无跳动,回转支承带动立柱作360°转动时,应无晃动,台车在行走导轨上的定位应可靠,操作人员在其上走动时应无任何晃动。
(4)控制柜的调试和验收 控制柜面板上的各种按钮、开关、指示灯及仪表应完整无损,控制应正确无误,监视摄像系统应正确可靠,反映的图像应清晰无干扰。