宏观金相检验

基础知识

焊接金相检验是把截取焊接接头上的金属试样经加工、磨光、抛光和选用适当的方法显示其组织后，用肉眼或在显微镜下进行组织观察，并根据焊接冶金、焊接工艺、金属相图与相变原理和有关技术文件，对照相应的标准和图谱，定性或定量地分析接头的组织形貌特征，从而判断焊接接头的质量和性能，查找接头产生缺陷或断裂的原因，以及与焊接方法或焊接工艺之间的关系。金相分析包括光学金相和电子金相分析。光学金相分析包括宏观和显微分析两种。

宏观金相检验用低倍放大镜或目视检查焊缝一次结晶组织的粗细程度、熔池形状、尺寸以及各种焊接缺陷等，如图11-1所示。一般是在试板上截取横断面试样进行酸浸试验。

图11-1  焊缝宏观金相图

任务实施

一、取样部位和试样制备

1.切取试样的部位

焊接接头缺陷最容易产生的部位是焊接过程中引弧和断弧的地方，即焊接的起始点和终止点。缺陷经常产生在刚性最大或应力集中的地方。因此，金相试样在这些部位切取较有代表性。对废品分析的样品，例如对焊缝产生原因的样品，试样应在焊缝的末端切取较好。

2.试样的磨制方向

一般试样在焊缝的横断面磨制。

二、焊接接头的宏观检验方法

1.折断面检验

就是将焊缝沿纵方向折断，若断口上有缺陷时，可以直观地看到缺陷的真实面貌并确定其性质如图11-2所示。

图11-2  焊接接头的宏观分析——断口分析

2.焊缝的宏观检验

宏观检验可以确定：

（1）焊缝的基本金属的宏观组织和宏观缺陷。

（2）基本金属与焊缝金属的熔合情况，如图11-3所示。

（3）粗略估计热影响区的宽度。

图11-3  焊接接头的宏观分析——低倍分析

3.钻探检验

如果有些产品不能取样，但又必须进行检验，这时可用钻探法。就是把钻杆磨成90°的钻头，钻头直径选择能使焊缝的横断面完全刨开，并能包括每边基本金属1.5mm。钻探的深度要求能把焊缝顶点暴露为止。钻槽内壁应光滑，最后用HCl 120毫升+Cu Cl290克+H2O 100毫升，室温下腐蚀1~3分钟，经中和干燥即可。这种方法可以检验：（1）焊缝金属中的气孔夹杂；（2）沿焊缝边沿的未焊透和层间未焊透；（3）焊缝金属和热影响区中的裂纹。

拓展提高

金相检查的主要内容是：检查焊缝的中心、过热区或淬火区的金相组织；检查焊缝金属树枝状偏析、层状偏析和区域偏析；不同组织特征区域的组织结构；异类接头熔合线两侧组织和性能的变化；不锈钢焊缝中铁素体的含量。

一、宏观检验

管件金相试样应沿试件的长度方向切取，管接头试样应沿试件纵向切取并通过试件的中心线。试样应包括焊缝金属、热影响区和母材金属。

试样磨光侵蚀后用肉眼或低倍放大镜检查。以管板为试件应符合下列要求：

1.没有裂纹和未熔合；

2.骑座式管板试件未焊透的深度不大于15%δ（氩弧焊打底的试件不允许未焊透）；插入式管板试件在接头根部熔深不小于0.5 mm；

3.气孔或夹渣的最大尺寸不超过1.5 mm，且大于0.5 mm小于1.5 mm的数量不多于1个，当只有小于或等于0.5 mm的气孔或夹渣时，其数量不多于3个。

二、断口检验

焊缝的断口检验方法简单、迅速、易行，不需要特殊仪器、设备，因此，生产中和安装工地现场都广泛地采用。

检查时，为保证焊缝纵剖面处断开，可先在焊缝表面沿焊波方向加工一断面形状为30°的V形沟槽，槽深约为焊缝厚度的1/3，然后用拉刀机或锤子将试样折断。在折断面上用肉眼或5～10倍放大镜观察焊缝金属的内部缺陷，如气孔、夹渣、未焊透和裂缝等。还可判断断口是韧性破坏还是脆性破坏。注意折断时切忌反复弯折韧性断口，因为断裂前产生的塑性变形将歪曲缺陷的真实情况，当断口位于母材时，试验无效，应重新取样试验。

三、钻孔检验

对焊缝进行局部钻孔，可检查焊缝内部的气孔、裂纹、夹渣等缺陷。

在不便用其他方法检验的产品部位，才用钻孔检验，它只能在不得已的情况下偶然使用。