无损检测相关知识资料课件

无损检测相关知识无损检测相关知识第第一一章章金属材料及热处理基本知识金属材料及热处理基本知识第一节第一节材料力学基本知识材料力学基本知识一.金属材料的性能金属材料是以金属元素为基的材料1.使用性能：金属材料所应具备的性能力学性能物理性能化学性能2.工艺性能：材料适应冷、热加工的性能可铸性可锻性焊接性切削性二.金属材料的力学性能金属材料的力学性能：金属材料在外力的作用下抵抗变形和破坏的能力。性能指标：强度,硬度,塑性,韧性。金属材料力学性能指标表征：金属抵抗各种损伤作用的能力的大小,它是判定金属材料质量的判据,也是设计选材和进行强度计算的主要依据。金属材料在加工及使用过程中所受的外力称为载荷根据载荷作用的不同，可以分为静载荷、冲击载荷和疲劳载荷三种.静载荷：是大小不变或变动很慢的载荷。冲击载荷：是突然增加的载荷。疲劳载荷：是加于试样或服役构件所受的周期性或非周期性的载荷。也称循环载荷。1、静载时材料的力学性能（1）应力与应变内力的概念；内力：材料内部各部分之间互相作用的力应变和定义；应变：机械零件和构件内任一点（单元体）因外力作用而引起的形状和尺寸的相对改变；线应变、角应变、主应变、体积应变LL1PPN弹性应变、塑性应变应力应力：物体在外力作用下而变形时，其内部任一截面单位面积上的内力大小应力的种类：拉应力、压应力、剪切应力、弯曲应力、交变应力应力集中定义；受力零件或构件在形状、尺寸急剧变化的局部出现应力显著增大的现象(2)静载拉伸试验根据拉伸试验可知低碳钢的拉伸可分为弹性、屈服、强化、颈缩四个阶段弹性和刚性当加载应力不超过e时，卸载后试样能恢复原状，即材料不产生永久变形，材料的这种性能称为弹性，而e为不产生永久变形的最大应力，成为弹性极限；弹性变形：实质是在应力的作用下，材料内部的晶格发生了弹性的伸长或歪扭，但未超过其原子之间的结合力，故外力除去后，其变形可以恢复。虎克定律：在应力低于弹性极限e时，材料发生的变形为弹性变形，其特点是在外力去除后它可以完全恢复，并且其应力与应变成比例：=E。其中比例常数E称为“弹性模量”，它反映材料对弹性变形的抗力，E越大，则使其产生一定弹性变形的应力越大，因此它代表材料的“刚度”。强度强度:在外力的作用下，材料抵抗永久变形和断裂的能力。根据载荷作用方式(拉、压、扭、弯、剪)的不同，可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度和抗扭强度等。A、屈服极限B、强度极限C、屈强比s/b的比值强度极限b表示材料产生不均匀塑性变形的抗力。弹性极限e：材料只产生弹性变形时应力的最高值屈服强度s（屈服点）：材料在外力作用下，当应力不再增加而应变却继续增大时的应力抗拉强度b（强度极限）：材料抵抗外力破坏作用的最大能力塑性塑性：材料在外力作用下断裂前发生不可逆永久变形的能力。a.伸长率：用规定试样拉断后的伸长增量与原始长度的比值来表示，以百分数表示。b.断面收缩率:是用试样拉断后，断面面积的减缩量与原始截面积的比值来度量，以百分数表示。（2）硬度硬度：材料抵抗局部塑性变形或表面损伤的能力硬度种类和试验方法：压入法（布氏硬度HB、洛氏硬度HR）、划痕法（维氏硬度HV）、回跳法（里氏硬度HL）a.布氏硬度HBW、HBSb.洛氏硬度HRA、HRB、HRC：c.维氏硬度HV材料硬度和强度之间的换算值（经验值）轧制、退火或正火的低碳钢b0.36HB高碳钢及合金钢b0.34HB调质合金钢b0.33HB铸铁b0.1HB2、动载时材料的力学性能（1）冲击韧性是指材料在外加冲击载荷作用下断裂时消耗能量大小的特性韧性是材料强度和塑性的综合表现，韧性越低，则表明材料产生脆性破坏的倾向性越大。冲击韧性的大小除取决于材料本身外，还受环境、温度、试样大小和缺口形状等因素影响。冲击韧性和塑性关系：冲击韧性高的材料一般都有较高的塑性，但塑性指标较高的材料却不一定都有较高的冲击韧性，是因为在静载荷下能够缓慢塑性变形的材料，在冲击载荷下不一定能迅速发生塑性变形。强度和韧性的关系：在一定条件下，强度和韧性存在着矛盾，材料强度的提高时常伴随着韧性的降低。（2）疲劳强度金属材料在循环载荷作用下，承受近似无限次循环而不产生断裂的性能疲劳强度都是通过疲劳试验测定的，用试样在循环载荷作用下，在规定的循环次数内不致产生断裂的最大应力，来评定材料的疲劳强度。3、断裂韧性实际使用的材料都会存在裂纹等缺陷，由于裂纹的存在，在裂纹尖端前沿存在着应力集中，形成裂纹尖端应力场，按断裂力学分析，当拉应力逐渐增大时，裂纹尖端的应力强度也逐渐增大，到某一定值时，就会使裂纹产生失稳扩展，发生断裂，这个应力值称为断裂韧性。它反映材料有裂纹存在时，抵抗脆性断裂的能力。可通过实验测得，是材料本身的特性，与材料成分、热处理及加工工艺有关。断裂韧性为安全设计提供了一个重要的力学性能指标。三、三、有关材料力学性能的一些知识有关材料力学性能的一些知识1、冷脆性：金属在低于某一温度Tk时，将由韧性状态转为脆性状态，冲击韧性急剧下降的性质。TK称为冷脆转变温度或韧脆转变温度2、回火脆性：淬火钢在回火过程中，总的趋势是强度和硬度下降，而塑性和韧性上升，但是有些钢在回火时，韧性非但不增高反而下降，这种现象称为回火脆性。第二节第二节金属学的基本知识金属学的基本知识一、纯金属的晶体结构与结晶（一）纯金属的晶体结构1、晶体与非晶体物质是由原子构成的.根据原子在物质内的排列方式不同,可将物质分为晶体和非晶体两大类.（1）晶体：内部原子呈规则排列的物质。特点是外形是有规则的，熔点固定，具有各向异性。（2）非晶体：内部原子呈不规则排列的物质。特点是没有固定的熔点，并且是各向同性。2、晶格与晶胞：（1）晶格：为了便于分析各种晶体中的原子排列规律或形式,我们把表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做晶格.（2）晶胞：组成晶格的这种最基本的几何单元叫做晶胞.整个晶格都是由相同晶胞周期性的重复堆积而成。3、常见的晶格结构（1）体心立方晶格（2）面心立方晶格（3）密排六方晶格（二）纯金属的结晶1、结晶的概念一切物质从液态到固态的转变过程统称为凝固，如果凝固的固态物质是晶体状态，则这种凝固又称为结晶。一般金属固态下都是晶体，所以金属凝固过程可称为结晶。结晶：金属由液态转变为晶体状态的过程称为结晶。2、过冷度金属的实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称为过冷现象，而实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。3、纯金属的结晶过程纯金属的结晶其实就是晶核的形成和长大的过程.（1）形核（2）长大从结晶过程可知，金属结晶的必要条件是具有过冷度，过冷度越大，实际结晶温度越低，晶核形成数量越多，晶核长大速率越快，结晶完成速度越快。（三）金属的实际晶体结构1、单晶体和多晶体（1）晶粒金属材料内以晶界分开，晶格位向基本相同小晶体叫做晶粒。晶粒之间的界面称为晶界.（2）单晶体：晶体内部的晶格位向完全一致的晶体叫单晶体。（3）多晶体：由许多晶粒组成的晶体称为多晶体。（4）细晶粒强化的原因金属结晶后是由许多晶粒组成的多晶体。晶粒的大小对金属的力学性能有很大的影响。一般情况下，晶粒越细小，金属的强度、塑性、韧性越好。（5）细化晶粒的措施增加过冷度变质处理机械振动、超声波振动、电磁振动（6）晶体缺陷在金属晶体中，由于晶体形成条件、原子热运动及其他各种因素的影响，原子规则排列受到破坏，呈现出不完整，把这种区域称为晶体缺陷。根据晶体缺陷的几何特征，可分为点缺陷、线缺陷、面缺陷金属主体原子中存在的另类原子称为杂质,二、金属的同素异构转变二、金属的同素异构转变（一）同素异构转变的概念金属在固态下，由一种晶格转变为另一种晶格的转变过程称为同素异构转变。（二）纯铁的同素异构转变过程的特点：1、纯铁同素异构转变时要发生原子重新排列，所以它也是一种结晶过程。2、在发生同素异构转变的过程中，具有细化晶粒的作用。三、合金的相结构和结晶三、合金的相结构和结晶（一）合金的概念1、合金：合金是两种或两种以上的金属元素或金属与非金属组成的具有金属性质的物质。2、组元：组成合金最基本独立的物质称为组元。3、相：金属组织中化学成分、晶体结构和物理性能相同的组分称为相。4、组织：由单相或多相组成具有独特微观形貌特征的部分称为组织。（二）合金的相结构1、固溶体合金由液态结晶为固态时，一组元溶解在另一组元中，形成均匀的相称为固溶体。（1）置换固溶体：当溶质原子代替一部分溶剂原子占据溶剂晶格中一些结点位置时，所形成的晶体相。（2）间隙固溶体：当溶质原子在溶剂晶格中不占据结点位置，而嵌入各结点之间的空隙内时，所形成的晶体相。2、金属化合物是合金中各组元按一定整数比结合而成的晶体相。它具有自己特殊的晶格，熔点较高，硬而脆。金属化合物相分布在固溶体相的基体上，就能提高合金的硬度和强度。以金属化合物作为强化相来强化合金性能的方法称为第二相强化。3、机械混合物机械混合物是由两相或两相以上经混合而成的多相组织的物质。其各组成相仍保持着它原有晶格类型和性能，所以机械混合物的性能介于各组成相性能之间。（三）合金的结晶1、合金的结晶过程合金结晶后可形成不同类型的固溶体、金属化合物和机械混合物。其结晶过程如同纯金属一样，仍为晶核形成和晶核长大两个过程，需要一定的过冷度，最后形成多晶粒组成的晶体。2、合金与纯金属结晶的不同之处：（1）纯金属结晶是在恒温下进行，只有一个临界点，而合金绝大多数是在一个温度范围内进行结晶，结晶的始、终温度不同，有两个或两个以上临界点（含重结晶）。（2）合金在结晶过程中，在局部范围内相的化学成分有变化，当结晶终止后，整个晶体的平均化学成分为原合金的化学成分（3）合金结晶后其组织一般有三种情况：单相固溶体；单相金属化合物或同时结晶出两相机械混合物（即共晶体或共析体）；结晶开始形成单相固溶体（或单相化合物），剩余液体又同时结晶出两相机械混合物四、铁碳合金合金状态图（一）铁碳合金的基本组织和性能1、铁素体（F）碳溶于-铁或-铁中的固溶体，晶格类型保持体心立方晶格；铁素体的溶碳能力极差，在727溶碳量最大时也仅有0.022%；铁素体的强度、硬度不高，具有良好的塑性和韧性；在770以下具有铁磁性，超过770则丧失铁磁性；铁素体组织适于压力加工。2、奥氏体（A）碳溶于-铁中的固溶体，晶格类型保持面心立方晶格；溶碳能力较大，仅存在于727以上的高温范围内，不具有铁磁性；其强度、硬度较高，而塑性和韧性也较好；奥氏体组织也适于压力加工3、渗碳体（Fe3C）铁和碳的金属化合物，硬度很高，而塑性和韧性几乎为零，脆性极大，在217以下具有铁碳性；渗碳体不能单独使用，只能作为强化相存在于铁碳合金系中，它的数量、形态、大小、分布对合金的性能产生不同的影响。4、珠光体（P）层片状铁素体与渗碳体组成的机械混合物；具有较高的强度和硬度，又具有一定的塑性和韧性，是一种综合力学性能较好的组织；珠光体适于压力加工和切削加工。5、莱氏体是铸铁或高碳合金钢中由奥氏体（或其转变的产物）与碳化物（包括渗碳体）组成的共晶组织；性能与渗碳体相似，即硬而脆。在铁碳合金5种基本组织中，铁素体、奥氏体、渗碳体都是单相组织，是基本相，而珠光体、莱氏体是由基本相混合组成的两相组织。（二）铁碳合金状态图钢和铸铁主要由铁和碳两种元素组成，统称为铁碳合金。铁碳合金状态图就是研究铁碳合金的成分、温度和组织之间变化关系的图解。从某种意义上讲，铁碳合金相图是研究铁碳合金的工具，是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织和性能之间关系的理论基础，也是制定各种热加工工艺的依据。1、铁碳合金状态图上的主要特性点：A-纯铁熔点B-包晶转变时液相的成分C-共晶点D-渗碳体熔点E-碳在铁中的最大溶解度F-共晶渗碳体的成分G-铁和铁的转变点H-碳在铁中的最大溶解度J-包晶点K-共晶渗碳体的成分N-铁和铁的转变点P-碳在铁中的最大溶解度S-共析点Q-室温时碳在铁中的最大溶解度2、铁碳合金状态图中特性连接线的意义:ABCD线:为液相线.液态铁碳合金冷却至此线时开始结晶,此线以上为液相区.冷却时含碳量小于4.3%的合金在AC线开始结晶出奥氏体，大于4.3%的合金在CD线开始结晶出渗碳体称为一次渗碳体。AHJECF线:为固相线,铁碳合金冷却至此线时全部结晶完毕.全部结晶为奥氏体。此线以下是固相区。ES线:又称Acm线.它是碳在奥氏体中的溶解度曲线。温度在1148时，奥氏体的溶碳能力最大为2.11%，随着温度降低，溶解度沿此线降低，到727时，奥氏体的溶碳量为0.77%，大于0.77%的合金冷却到此曲线时析出二次渗碳体。PQ线:铁碳合金冷却时从铁素体中析出三次渗碳体的的开始线.GS线:又称A3线.亚共析钢冷却时从奥氏体中析出铁素体的开始线，也是同素异构转变的开始线。ECF线:即共晶线，它是一条重要的水平线，温度为1148，液态合金冷却到此线时，在恒温条件下，将从液体中同时结晶出奥氏体和渗碳体的机械混合物，即发生共晶反应。所形成的共晶体为莱氏体。PSK线:即共析线，又称A1线.也是一条重要的水平线，温度为727，铁碳合金冷却至此线时,将从奥氏体中同时析出铁素体和渗碳体的机械混合物,称为共析反应.所形成的共析体为珠光体。HJB线:即包晶线.铁碳合金冷却至此线时,由液相和铁反应生成奥氏体根据生成条件的不同，渗碳体可分为一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体五种。它们的不同形态与分布，除对铁碳合金性能有不同影响外，就其本身来讲，并无本质区别。3、铁碳合金状态图中主要相区：根据特性点和特性线的分析，简化铁碳合金状态图，主要有4个单相区和5个双相区铁碳合金状态图中的相区单相区两相区相区相组成相区相组成ACD线以上 液相（L）ACEL+AAESG奥氏体（A）CDFL+Fe3CGPQ铁素体（F）GSPA+FSEFKA+Fe3CPSK线以下F+Fe3C4、铁碳合金的分类E点成分是钢与生铁的分界线，E点左边的铁碳合金称为钢（含碳量小于0.0218%的称为纯铁)。E点右边的称为生铁。铁碳合金工业纯铁WC0.0218%钢WC2.11%亚共析钢WC在0.0218%-0.77%共析钢WC=0.77%过共析钢 WC在0.77%-2.11%1.工业纯铁（C10%2)按钢的用途合金结构钢合金工具钢特殊性能合金钢3)按钢的组织珠光体钢奥氏体钢铁素体钢马氏体钢等4)按所含主要合金元素铬钢铬镍钢锰钢硅锰钢等（二）锅炉压力容器及压力管道常用钢材1、工作温度低于500的钢材碳素钢和低合金结构钢2、工作温度高于500的钢材低合金高强钢和奥氏体不锈钢三三.锅炉压力容器及压力管道常用钢材的锅炉压力容器及压力管道常用钢材的性能性能（一）低碳钢1、低碳钢的性能适当的强度良好的塑性、韧性，工艺性能和加工性能好2、低碳钢中主要成分对性能的影响1）碳的影响碳增加，强度增大，塑性减少，可焊性变差，时效敏感性降低，但塑性和韧性降低，焊接性能变差，淬硬倾向变大.2）锰的影响脱氧(FeO)脱硫可增加强度,细化组织,提高韧性3）硅的影响脱氧可提高强度,硬度,弹性,但会降低塑性和韧性4）硫的影响热脆性5）磷的影响冷脆性6）氧的影响降低强度、塑性7）氮的影响提高强度、硬度，降低塑性时效:钢的强度、硬度和塑性，特别是冲击韧性在一定范围内自发改变的现象热时效:低碳钢加热至570720，然后快冷，再放置一段时间后韧性降低的现象应变时效:经过冷变形(变形量超过5%)的低碳钢,再加热至250350时韧性降低的现象8）氢的影响氢脆（二）低合金结构钢又称为低合金高强度钢有较高的强度和较好的塑性和韧性。1、16MnR和16Mng的性能1）良好的力学性能2）良好的焊接性3）耐大气腐蚀性优于碳素钢，但缺口敏感性大于碳素钢2、15MnVR的性能1）良好的力学性能2）良好的焊接性3）缺口敏感性和时效敏感性大于16MnR（三）不锈耐酸钢有较高的抗拉强度，较低屈服点，极好的塑性和韧性，焊接性能和冷弯成型性能好不锈钢按典型组织分为：马氏体M)型不锈钢；铁素体（F）型不锈钢；奥氏体（A）型不锈钢；奥氏体-铁素体（A-F）双相型不锈钢；沉淀硬化型不锈钢1）奥氏体不锈钢的晶间腐蚀奥氏作不锈钢在450850保温或缓慢冷却时，会出现晶问腐蚀。含碳量越高，晶间蚀倾向性越大。此外，在焊接件的热影响区也会出现晶间腐蚀。防止晶间腐蚀的方法：（1）降低钢中的碳量（2）加入Ti、Nb等能形成稳定碳化物（TiC或NbC）的元素（3）通过调整钢中奥氏体形成元素与铁素体形成元素的比例，使其具有奥氏体+铁素体双相组织（4）采用适当热处理工艺2）奥氏体不锈钢的应力腐蚀应力（主要是拉应力）与腐蚀的综合作用所引起的开裂称为应力腐蚀开裂防止的最主要途径：是加入Si24并从冶炼上将N含量控制在0.04以下，此外还应尽量减少P等杂质的含量。另外可选用A-F双相钢3）奥氏作不锈钢的形变强化单相的奥氏体不锈钢具有良好的冷变形性能（四）（四）低温用钢低温用钢低温用钢有良好的低温韧性,碳含量增加,钢的冷脆转变温度急剧上升,因此低温用钢的含碳量多限制在0.2%以下；锰含量增加使得钢的冷脆转变温度下降,改善钢的低温韧性;镍具有与锰相似的改善钢的低温韧性的功能第第二二章章焊焊接接基基本本知知识识一.常用焊接方法（一）焊接的概念1、焊接两种或两种以上材质(同种或异种),通过加热或加压或二者并用,来达到原子之间的结合而形成永久性连接的工艺过程叫焊接.2、焊接技术的发展历史（二）焊接方法的分类1、熔焊熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。2、压焊压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。3、钎焊钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。软钎焊硬钎焊（三）锅炉压力容器常用焊接方法焊条电弧焊埋弧自动焊气体保护焊等1、气体保护电弧焊气体保护电弧焊是利用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊。1）氩弧焊氩弧焊是使用氩气为保护气体的电弧焊2)二氧化碳气体保护焊利用二氧化碳气体（纯度99.98%的CO2）作为保护气体的电弧焊2、埋弧自动焊埋弧自动焊是电弧在颗粒状焊剂层下燃烧的自动电弧焊接方法埋弧自动焊与焊条电弧焊相比有以下特点：生产率高焊接品质高而且稳定节省金属材料劳动条件好3、SMAW（焊条电弧焊）电弧焊：利用电弧作为焊接热源的熔焊方法称为电弧焊。焊条电弧焊：用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法，称为焊条电弧焊。1）焊条电弧焊特点：焊条电弧焊的设备简单，操作灵活，能进行全位置焊接，能焊接不同的接头、不规则焊缝。但生产效率低，焊接品质不够稳定，对焊工操作技术要求较高，劳动条件差。手工电弧焊多用于单件小批生产和修复，一般适用于2mm以上各种常用金属的焊接。2)电弧焊焊条电焊条由金属焊芯和药皮两部分组成（1）焊芯焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯作用：作为电极产生电弧，焊芯熔化后作为填充金属与熔化了的母材混合形成焊缝（2）药皮涂敷在焊芯表面的有效成为药皮作用：1）提高电弧燃烧稳定性2）保护焊接熔池3）保证焊缝脱氧4）加入合金元素5）改善焊接工艺性能（3）酸性焊条和碱性焊条的特点:酸性焊条药皮中含有酸性氧化物和少量有机物,氧化性较强,施焊时合金元素烧损较多,焊缝金属氧含量较多,所以焊缝的力学性能,特别是冲击韧性较低.酸性焊条难于脱硫脱磷,故焊条的抗裂性较差.但酸性焊条的工艺性能良好,成形美观,特别是对锈,油,水的敏感度不大,抗气孔性好.碱性焊条药皮中含有碱性氧化物和较多的铁合金,使焊条有足够的脱氧能力,焊缝金属氢含量较低,药皮中某些成分能有效的脱硫脱磷,故焊条的抗裂性好.焊缝的力学性能,特别是冲击韧性较好,但对锈,油,水较敏感,抗气孔能力差,电弧稳定性差,在深坡口中施焊时,脱渣性不好;发尘量大（4）焊条选用原则1）根据被焊的金属材料类别选择相应的焊条种类2）焊缝性能要和母材性能相同3）焊条工艺性能要满足施焊操作需要3）焊接电弧极性接法：正接：焊件接正极，电极接负极反接：焊件接负极，电极接正极（四）焊接规范焊条电弧焊的焊接规范，主要就是对焊接电流的大小类型和焊条直径的选择。根据所焊接工件的材质选择焊条牌号，至于焊接速度和电弧长度，通常由焊工根据焊条牌号和焊缝所在空间的位置，在施焊过程中适度调节。1、焊条直径2、焊接电流3、焊缝层数4、焊缝的空间位置（五）焊接位置及特点1、焊接位置的概念焊接时,焊接接头所处的空间位置称为焊接位置,2、基本焊接位置（1）钢板对接焊缝和角焊缝的基本焊接位置:平焊立焊横焊平角焊立角焊仰角焊（2）管子环焊缝的基本焊接位置:水平转动垂直固定水平固定450位置二、二、焊接接头焊接接头（一）焊接接头形式用焊接方法连接的接头叫焊接接头对接接头搭接接头角接接头T字接头（a）对接接头；（b）角接接头；（c）搭接接头焊接接头的三种形式1对接接头结构：两个相互连接零件在接头处的中面处于同一平面或同一弧面内进行焊接的接头。特点：受热均匀，受力对称，便于无损检测，焊接质量容易得到保证2角接接头和T型接头结构：两个相互连接零件在接头处的中面相互垂直或相交成某一角度进行焊接的接头。角接接头和T字接头都形成角焊缝两构件成T字形焊接在一起的接头，叫T型接头。特点：结构不连续，承载后受力状态不如对接接头，应力集中比较严重，且焊接质量也不易得到保证。3搭接接头结构：两个相互连接零件在接头处有部分重合在一起，中面相互平行，进行焊接的接头。特点：属于角焊缝，与角接接头一样，在接头处结构明显不连续承载后接头部位受力情况较差。（二）坡口形式开坡口的目的：是保证电弧能深入焊缝的根部，使根部能焊透，以便清除熔渣，获得较好的焊缝形态。1、坡口形状基本坡口形状：形、V形、单边V形、U形、J形。双V形坡口由两个V形坡口和一个I形坡口组合而成2、坡口形式的选择原则保证焊透填充于焊缝部位的金属尽可能少便于焊接减少焊接变形量（三）焊接接头形式和坡口形式的关系序号接头形式图示坡口形式特点1对焊接头不开坡口V，X，U形坡口应力集中较小，有较高的承载力2角焊接头不开坡口V，K形坡口卷边适用厚度在8mm以下适用厚度在8mm以下适用厚度在2mm以下3T形接头不开坡口VK形坡口适用厚度在30mm以下的不受力构件适用厚度在30mm以上的只承受较小剪应力构件4搭接接头不开坡口适用厚度在12mm以下的钢板（四）焊接接头的组成焊缝、熔合区、热影响区三部分组成1）焊缝金属：焊接加热时，焊缝处的温度在液相线以上，母材与填充金属形成共同熔池，冷凝后成为焊缝组织。2）熔合区：焊缝与母材交接的过渡的区域，它是刚好加热到熔点与凝固温度区间的部分3）热影响区：在焊接过程中，焊缝两侧金属因焊接热作用而产生组织和性能变化的区域。（五）焊接接头的组织和性能1、焊接接头的组织和性能1）焊接工件上温度的变化与分布2）焊缝的组织和性能焊缝金属经过从液相转变为固相的一次结晶过程；固相下发生的二次结晶过程。低碳钢、低合金钢和奥氏体不锈钢的焊缝组织3）焊接热影响区和熔合区的组织和性能低碳钢（不易淬火钢）热影响区熔合区：此区成分及组织极不均匀，强度下降，塑性很差，是产生裂纹及局部脆性破坏的发源地；过热区：过热组织，塑性大大降低，冲击韧性值下降正火区：力学性能优于母材部分相变区：力学性能较差2、改善焊接接头组织性能的方法焊后正火处理正确选择焊接方法和焊接过程三、三、焊接应力与变形焊接应力与变形（一）焊接应力和变形产生的原因焊接过程中对焊件进行了局部的不均匀的加热，是产生焊接应力和变形的根本原因。（二)焊接变形的基本形式1、收缩变形2、角变形3、弯曲变形4、波浪形变形5、扭曲变形（三)防止和减少焊接变形的措施1、合理设计焊接构件2、采取必要的技术措施反变形法、加裕量法、刚性夹持法、选择合理的焊接顺序（四)焊接变形的矫正方法机械矫正法火焰加热矫正法（五)消除焊接应力的措施选择合理的焊接顺序焊前预热加热“减应区”，在焊接结构上选择合适的部位加热后再焊接，可大大减少焊接应力。焊后热处理(六)焊接缺陷及防治措施1)焊接接头的缺陷常见的焊接缺陷有焊缝外形尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、气孔、夹渣、未焊透和裂缝等缺陷。其中以未焊透和裂缝的危害性最大。2)焊接缺陷的防止1是制订正确的焊接技术指导文件；2是针对焊接缺陷产生的原因在操作中防止(七)合理设计焊接件的结构1)焊缝的布置2)焊接接头及坡口形式的选择四、四、锅炉压力容器常用钢材的焊接锅炉压力容器常用钢材的焊接一、钢材的焊接性一、钢材的焊接性金属材料的焊接性亦称为可焊性，是指金属材料对焊接加工的适应性。主要指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。（1）工艺焊接性（2）使用焊接性二、低碳钢焊接低碳钢塑性好，一般没有淬硬倾向，对焊接热过程不敏感，焊接性良好。通常情况下，焊接不需要采取特殊技术措施，选用各种焊接方法都容易获得优质焊接接头。在低温下焊接刚性较大的低碳钢结构时，应考虑采取焊前预热，以防止裂纹的产生。厚度大于50mm的低碳钢结构或压力容器等重要构件，焊后要进行去应力退火处理。电渣焊的焊件，焊后要进行正火处理。三、低合金钢焊接特点（1）热影响区易有淬硬倾向（硬度增高，塑性、韧性降低）（2）易出现冷裂纹且常具有延迟特性（3）产生冷裂纹的因素（一）低合金钢在焊接过程中选用的焊条1）超低氢焊条2）高韧性焊条3）高韧性超低氢焊条4）耐吸潮焊条（二）低合金钢用焊接材选用的原则1）根据产品对焊缝性能要求选择焊接材料2）选择焊接材料时，还要考虑工艺条件的影响3）对厚板、拘束度大及冷裂倾向大的焊接结构应选用超低氢焊接材料4）为确保产品使用的安全性，选择高韧性焊接材料5）为提高生产率来选择6）为改善卫生条件采用低尘低毒焊条。（三）低合金钢的强化机理低合金高强度的强化机理与碳素钢不同，碳素钢主要通过钢中的碳含量形成珠光体、贝氏体和马氏体来达到强化；而低合金高强钢的强化主要是通过晶粒细化、沉淀硬化及亚结构的变化来实现。四、奥氏体不锈钢焊接特性1、奥氏体不锈钢焊接性能奥氏体不锈钢的焊接性能良好，焊接时一般不需要采取特殊技术措施，主要应防止晶界腐蚀和热裂纹。1)焊接接头的晶界腐蚀晶界腐蚀是不锈钢焊接过程中在450800oC温度范围内长时间停留时，晶界处将析出铬的碳化物，致使晶粒边界出现贫铬，当晶界附近的金属含铬量低于临界值12时，便会发生明显的晶界腐蚀，使焊接接头耐腐蚀性严重降低的现象。应该采取的技术措施是：合理选择母材选择超低碳焊条，减少焊缝金属的含碳量，减少和避免形成铬的碳化物，从而降低晶界腐蚀倾向。采取合理的焊接过程和规范焊后进行热处理2)焊接接头的热裂纹奥氏体不锈钢由于本身导热系数小，线膨胀系数大，焊接条件下会形成较大拉应力，同时晶界处可能形成低熔点共晶，导致焊接时容易出现热裂纹措施是：减少杂质来源，避免焊缝中杂质的偏析和聚集。加入一定量的铁素体形成元素，如Mo、Nb等，使焊缝成为奥氏体+铁素体双相组织，防止柱状晶的形成。采取合理的焊接过程和规范采用小电流、快速焊、不横向摆动，以减少母材向熔池的过渡。五、焊接缺陷1、外观缺陷咬边、焊瘤、凹坑、未焊满、烧穿成形不良、错边、塌陷、表面气孔、弧坑缩孔、角变形、扭曲等2、气孔焊接时,熔池中的气泡在凝固时未能逸出而形成空穴3、夹渣4、裂纹按尺寸分为宏观裂纹,微观裂纹,超显微裂纹产生温度分为热裂纹和冷裂纹按产生原因分为再热裂纹,层状撕裂和应力腐蚀裂纹5、未焊透6、未熔合第三章第三章无损检测基础知识无损检测基础知识一、无损检测概论1、无损检测定义定义:在不损坏试件的前提下,以物理或化学方法为手段,借助先进的技术和设备器材,对试件的内部和表面的结构,性质,状态进行检查和测试的方法2、无损检测技术的主要功能1）无损检测2）材质检查3）几何度量4）现场监控3、无损检测的目的保证产品质量、保障使用安全、改进制造工艺、降低生产成本4、无损检测发展的三个阶段：无损探伤、无损检测、无损评价5、无损检测方法：射线检测（RT）、超声波检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）涡流检测（ET）、声发射检测（AE）6、无损检测的应用特点1.无损检测要与破坏性检测相结合2.正确选用实施无损检测的时机3.选用正确的无损检测方法4.综合应用各种无损检测方法6、缺陷的种类（1）钢焊缝中常见缺陷（2）铸件中常见缺陷气孔、夹渣、夹砂、密集气孔、冷隔、缩孔和疏松、裂纹、（3）锻件中常见缺陷缩孔和缩管、非金属夹杂物、夹砂、龟裂、锻造裂纹、白点、（4）轧材中常见缺陷钢管：纵裂纹、横裂纹、表面划伤、翘皮的折叠、夹渣和分层钢棒和型材：内部缺陷、表面缺陷、钢板：分层、裂纹、线状缺陷、非金属夹杂物、夹渣、折叠、偏析7、使用中常见的缺陷（1）疲劳裂纹（2）应力腐蚀裂纹（3）氢损伤（氢鼓泡、氢致裂纹）（4）摩擦腐蚀（5）空化浸蚀二、射线检测1.射线检测：是指用射线或伽玛射线来检测材料和工件、并以射线照相胶片作为记录介质和显示方法的一种无损检测方法2.射线检测原理3射线检测设备4、射线检测特点（1）可获得缺陷的直观图象，定性、定量（对长、宽度尺寸）准确。（2）检测结果有直接记录，可长期保存。（3）对体积型缺陷（气孔、夹渣类）检出率很高，对面积型（裂纹、未熔合）缺陷如照相角度不适当，容易漏检（4）适宜检测厚度小于100mm的工件，厚度增大照相绝对灵敏度下降。厚工件的小尺寸缺陷漏检的可能性增大。（5）适宜检验对接焊缝，不宜检角焊缝及板材、棒材、锻件等。（6）对缺陷在工件厚度方向的位置、尺寸（高度）的确定比较困难。（7）检测成本高，速度慢。（8）射线对人体有害。三、超声波检测1、超声波检测超声波检测指用超声波来检测材料和工件、并以超声检测仪作为显示方式的一种无损检测方法2、超声波检测原理3、超声波检测工艺2.超声波检测的特点（1）面积型缺陷的检出率高、体积型缺陷的检出率低（2）适宜检验厚度较大的工件（3）实用于各种试件，包括对接焊缝，角焊缝、板材、管材、棒材、锻件，以及复合材料等的检测。（4）检测成本低，速度快，检测仪器小（5）无法得到缺陷的直观图像，定性困难，定量精度不高（6）检测结果无直接见证记录（7）对缺陷在厚度方向上定位较准确（8）材质、晶粒度对超声波探伤由影响四、磁粉1.磁粉检测原理2.磁粉检测的特点（1）适宜铁磁材料探伤，不能用于非铁磁材料检验。（2）可以检出表面和近表面缺陷，不能用于检查内部缺陷。可检出的缺陷埋藏深度与工件状况、缺陷状况以及工艺条件有关，一般为12mm，较深者可达35mm。（3）检测灵敏度很高，可以发现极细小的裂纹以及其他缺陷。（4）检测成本很低，速度快。（5）工件的形状和尺寸有时对探伤有影响，因其难以磁化而无法探伤。五、渗透检测1、渗透检测的基本原理2、渗透检测的特点（1）除了疏松多孔性材料外任何种类的材料，如钢铁材料、有色金属、陶瓷材料和塑料等材料的表面开口缺陷都可以用渗透探伤。（2）形状复杂的部件也可用渗透探伤，并一次操作就可大致做到全面检测。（3）同时存在几个方向的缺陷，用一次探伤操作就可完成检测，形状复杂的缺陷，也很容易观察出显示痕迹。（4）不需要大型的设备，携带式喷罐着色渗透探伤，不需水、电，十分便于现场使用。（5）试件表面光洁度影响大，探伤结果往往容易受操作人员技术的影响。（6）可以检出表面张口的缺陷，但对埋藏缺陷或闭合型的表面缺陷无法检出。（7）检测程序多，速度慢。（8）检测灵敏度比磁粉探伤低。（9）材料较贵、成本较高。（10）有些材料易燃、有毒。3、渗透检测操作的基本步骤：渗透、清洗、显象、观察4、渗透探伤方法（1）水洗型荧光渗透探伤法。（2）后乳化型荧光渗透探伤法。（3）溶剂去除型荧光渗透探伤法。（4）水洗型着色渗透探伤法。（5）后乳化型着色渗透探伤法。（6）溶剂去除型着色渗透探伤法。4、显象法的种类（1）湿式显象法（2）快干式显象法（3）干式显象法（4）无显象剂式显象法第第四四章章锅锅炉炉基基础础知知识识1.锅炉的定义锅炉是利用燃料燃烧时产生的热能或其它能源的热能,把介质加热到一定温度和压力的热能转化设备2、锅炉的特点锅炉在高温、高压力状态下工作，一般都要求连续运行，而不能任意停车。锅炉具有爆炸的危险性。锅炉一旦发生爆炸，相当于lOOkgTNT炸药的爆炸能量，其破坏性很大。3.3、有关法规（1）蒸汽锅炉安全技术监察规程（2）热水锅炉安全技术监察规程（3）有机热载体锅炉安全技术监察规程（4）小型和常压热水锅炉安全监察规定（5）锅炉产品安全性能监督检验规则（6）锅炉定期检验规则（7）锅炉水处理监督管理规则（8）锅炉化学清洗规则（9）进出口锅炉压力容器管理办法（10）电力工业锅炉监察规程（11）电力工业锅炉压力容器检验规程还有锅炉的有关设计规定，强度计算标准，施工验收技术规范等。4.锅炉的主要参数容量蒸发量:指蒸汽锅炉每小时产生的蒸汽量单位是吨/时蒸发率:蒸汽锅炉在每平方米受热面积上每小时产生蒸汽的数量单位kg/m2h供热量:指热水锅炉和有机热载体锅每小时输出的热量单位大卡/时(焦耳/时)1吨/时60104大卡/时2.5106 700千瓦受热面:在锅炉上凡是一面和火焰或烟气接触,吸收燃料燃烧时放出的能量,另一面再将热量传给水和蒸汽等介质的钢管或钢板压力：锅炉出口处(锅筒或过热器)的工作压力额定工作压力:锅炉铭牌上标示的压力,也是锅炉设计压力对有过热器的锅炉是指过热器出口处的蒸汽压力对无过热器的锅炉是指锅筒内的蒸汽压力（3）温度：指锅炉出口介质的温度。蒸汽锅炉为出口处饱和蒸汽或过热蒸汽的温度热水锅炉为进,出口热水的温度额定蒸汽温度:是指锅炉输出蒸汽的最高温度对有过热器的锅炉是指过热器出口处蒸汽的最高温度对无过热器的锅炉是指额定压力下的饱和蒸汽温度5、锅炉主要受压部件锅筒、锅壳、联箱、下降管、受热面管子、省煤器、过热器、减温器、再热器、炉胆、下脚圈、喉管、冲天管6、锅炉安全附件安全阀、压力表、水位警报器、排污阀、超温报警器等7.锅炉的分类第第四四章章压压力力容容器器基基础础知知识识1.压力容器的定义及用途凡承受流体介质压力的密闭设备统称为容器压力容器安全技术监察规程中定义的压力容器为：最高工作压力大于等于0.1MPa内直径大于等于.15m且容积大于等于0.025m3盛装介质为气体，液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体只要符合上述条件的容器即为压力容器，其设计、制造、安装、检验、使用和管理都必须接受安全监察。2.压力容器的工艺参数最高工作压力:在正常使用过程中.容器顶部可能出现的最高压力设计压力:在相应设计条件下用以确定压力容器壳体壁厚及其元件尺寸的压力工作温度:容器在操作过程中,在工作压力下壳体可能达到的最高或最低温度设计温度:容器在操作过程中,在相应的设计压力下壳体或元件可能达到的最高或最低温度3、压力容器分类（1）按压力来分类：压力是压力容器最主要的一个参数，压力越高，爆炸的能量越大。我国压力容器安全技术监察规程将容器的设计压力分为四个压力级别，即低压容器(代号L)：01MPP16bMPa中压容器(代号M)；16MPP10MPa高压容器(代号H)：10MPaP100hMPa超高压容器(代号U)：100MPaP1000MPa（2）移动式容器的特点及结构a、移动式容器它的主要用途是装运气体，这类容器没有固定的地点，使用环境经常变迁，管理比较复杂，因而也比较容易发生事故。移动式容器按其客积的大小及结构形状分为气瓶、罐车。b、气瓶有阀门，底座，按所盛装气体的特性分为：压缩气体气瓶(如氧、氢、氮、氨等)液化气体气瓶(如二氧化碳、乙烯、氟里昂、液氨、液氯等)溶解气体气瓶(如乙炔)。c、罐车它的容积较大，包括铁路罐车(介质为液化气体、低温气体)、汽车罐车(如低温液体运输车、液化石油气罐车和液氨罐车)罐式集装箱(介质为液化气体、低温液体)等。5.我国的压力容器法规和标准我国的压力容器规范和标准是一种开放性的标准体系，它是由法规、基础标准、相关标准、附属标准及产品标准五大部分组成6.压力容器焊接接头的分类ABCD四类7.压力容器焊接接头的无损检测无损检测的时机必须在形状尺寸和外观质量的检查合格后方可进行.有延迟裂纹倾向的应在焊后24小时后进行,有再热裂纹倾向的材料应在热处理后再增加一次无损检测.第六章第六章压压力力管管道道一、压力管道的定义一、压力管道的定义1、按照特种设备安全监察条例的定义压力管道：是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于01MPa（表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道。2、按照压力管道安全管理与监察规定的定义二、压力管道的分类1、按用途分2、管理角度分三、压力管道的组成1、压力管道元件2、压力管道附属设施