桥式起重机主梁制造工艺与焊接工艺

桥式起重机主梁制造工艺与焊接工艺

设计报告

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1前言

桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。由于它的两端坐落在高大

的水泥柱或者金属支架上，形状似桥。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。在室内外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所均得到广泛的运用，是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。

本文主要介绍了跨度21m,起重量50t 的通用桥式起重机箱型梁的设计生产过程。所选用的钢材为Q345。

2桥梁的总体结构

主梁为双梁模型，结构简图如下：

主梁 主梁是桥式起重机桥架中主要受力元件，由左右两块腹板，上下两块盖板以及若干大、小隔板及加强筋板组成。

主要技术要求有：

主梁上拱度：当受载后，可抵消按主梁刚度条件产生的下挠变形，避免承载小车爬坡。

主梁旁变：在制造桥架时，走台侧焊后有拉深残余应力，当运输及使用过程中残余应力释放后，导致两主梁向内旁弯；而且主梁在水平惯性载荷作用下，按刚度条件允许有一定侧向弯曲，两者叠加会造成大弯曲变形。

腹板波浪变形：受压区07.0δ<，受拉区02.1δ<，规定较低的波浪变形对于提高起重机的稳定性

和寿命是有利的。

上盖板水平度250/b c ≤，腹板垂直度250/0h h ≤，b 为盖板宽度，h0为上下盖板之间的高度。 端梁 端梁是桥式起重机桥架组成部分之一，一般采用箱型结构，并在水平面内与主梁刚性连接，端梁按受载情况可分下述两类：

（1）、端梁受有主梁的最大支承压力，即端梁上作用有垂直载荷。 （2）、端梁没有垂直载荷，端梁只起联系主梁的作用。

3主梁的尺寸及校核

主梁截面图：

尺寸：

一、箱型主梁截面的主要几何尺寸 起重机的跨度L L=S －b 式中：S=21m ；b=1500mm(无通道)； b=2000mm(有通道)；

L=19.5m 中部高度h 10

1161→=L h 即：1212mm ≤h ≤1950mm h=1300mm

端梁连接处高度h 1 h h 5.01=

=1h 650mm

梯形高度C C=(0.1～0.2)L C=2.925m 端梁宽度C0 C0=288.5mm

C0=288.5mm 腹板的壁间距b 0

0.2~5.1601~50100=≥b h

L b

b0=800mm

腹板厚度δ0 m m 60=δ

δ0=6mm 盖板宽度b

mm b b )20(200++=δ

b=852mm

大隔板间距a 大 靠近端梁处a 大｀=h=1300mm 梁中处a 大=1.5h=1950mm

a 大｀=h=1300mm

a 大=1.5h=1950mm 小隔板高度h 2

3

2

h h =

h2=433.3mm

小隔板间距a 小 靠近端梁处a 小｀=0.5h= 650mm 梁中处a 小=0.5h=650mm a 小｀=0.5h= 650mm a 小=0.5h=650mm 纵向加筋角钢h3

h h 25.03=

h3=325mm

盖板厚1δ 2δ 根据实际情况确定盖板厚1δ 2δ

1δ=2δ=10mm

主梁的受力分析

（1）载荷的计算

a) 由活动载荷引起的弯矩和剪力的计算：

设小车轮距m b 21=，则m b 121=

当活动载荷21P P =，即小车自重和起重载荷作用在一个主梁上的两个车轮的轮压相同，其合力在21

b 处，合力t Gq G K P P R II x II 35.322

5

.622.2221=+=ψ+=+=

进行受力分析可知：

∑=0F ∑=0B

M

则L

R

b x L F A )2(1--=

对L

R

b x L F A )2(1--=

进行求导，则L R F A -='\，即A F 为减函数，则有 当10b L x -??时，.5170??x 即，则有 当0=x 时

t L R b x L 69.305

.1935.32)15.19()2(F Q 1A max

=?-=--==活

对L

Rx b x L x F A )2(1--=进行求导，则有)22(1\x b L L R F A --='

小车自重 2t 2t 桥梁自重

11t

11t

载荷组合II

主梁载荷

小车载荷

起重载荷

t G K q II 1.12111.1=?= t Gx K II 2.221.1=?= t G q II 5.625025.1=?=ψ

当4b 21-=

L x 时，即25.94

225.194b 21=-=-=L x ，x F A 取得极大值，所以 m t L Rx b x L ?=??--=--==95.1415

.1925

.935.32)125.95.19()2(x F M 1A max 活同理，当L x b L ??-1时，即17.5

当x=17.5时，

t L R x L 6.615

.19235.32).5175.19(2)(Q max =??-=-=

活

m t L Rx x L ?=???-=-=

=17.292

5.195

.1735.32)5.175.19(2)(x F M A max 活

b) 由固定荷载引起的弯矩和剪力的计算：

均布荷载，如图所示：

距支点A 距离为x 的截面上的固定均布载荷引起的剪力和弯矩分别为

t G K qL F F q II B A 05.62111.122=?===

= m N L G K q q II 6205.05

.19111.1=?==

当x=0时 t 05.6qx -F Q A max ==均

2

qx -x F M 2A =均，对其进行求导，qx -F A \

='均M 令0\

='均M ，则x=9.75m ，

此时均M 取得最大值，即

m t ?=?-?==49.292

75.90.620575.905.62qx -x F M 2

2A max 均 通过对剪力图和弯矩图的分析得出垂直方向的最大剪力和弯矩

由于活动载荷和均布载荷引起的最大剪力都是在X=0处产生 所以:Q ⊥max =Q 活max + Q 均max =30.69t+6.05t=36.74t

由于活动载荷和均布载荷引起的最大弯矩不在同一处产生，所以不能直接加减求得 故：M ⊥max =2(L-x-b 1/2)Rx /L -q.x ^2/2

、M ⊥max '=0 x=(2RL-b 1)/(4R+q.L)=8.46m

故在x=8.46m 处取得最大弯矩M ⊥max =259.62t ·m

计算水平方向的弯矩时，可以认为桥架是一个超静定刚架结构，最大弯矩为

)23(24)21(42max

γγl l q l l F M sh sh sh -+-= 其中'

2

33*

38y

y g

J J K B c l ++

=γ

可简化计算，令 Q shmax =0.1 Q ⊥max =3.674t

M shmax=0.1 M ⊥max =25.962t ·m

（2）强度的计算

尺寸确定后惯性矩的 计算

4

2

3321013

1300009186.02102128010852210852122128062121)2

2(2122)2(121m h b b h I x =??? ??+???+??+???=+++=

δδδδ

44233200003

0031003525.0)26800(6128026128061852102121]2/)[(2122)2(121m mm b h h b I Y =+???+??+???=+++=

δδδδ 3

301413.0650

.0009186.02m m h I W x x === 33008275.0426.0003525.02/m m b I W y y

=== 由

max max sh M M 和⊥产生的主梁跨中截面的正应力分别为

MPa W M x 74.18301413.062.259max ===

⊥⊥σ M P a

W M y sh sh 374.31008275

.0962

.25max max ===σ 故水平和垂直弯矩同时作用时，在主梁上下盖中引起最大正应力为

MPa sh 114.215374.3174.183max =+=+=⊥σσσ

经过查参考资料《优质碳素结构钢》-低碳合金钢的力学性能和对比，取Q345比较合适，则许用应力为：Mpa Mpa s

114.2152305

.13455

.1][=>===

σσσ

故选用Q345钢，强度符合要求。

主梁的最大剪应力截面的剪应力为

kN kg N Q Q Q sh 232.369101000674.374.3622max max max 22=??+==+⊥

主梁截面最大剪应力在腹板中部，0

max 2*m ax δτxd I S Q =

1h =650mm

mm h h 6301026502110=?-=-='

δ

主梁端部截面对x 轴的静矩为

3

10111011003322.02

10

6301085241026506)102650()

2

(422)2(2m h b h h S =+?

?+?-???-=+'

+-?-=δδδδδ 主梁端部截面对x 轴的惯性矩

4

423321013

1300001995.0)5315(1085221085261

63062121)

22(2122)2(121m mm h b b h I xd =+???+??+???=+'

++'=δδδδ 对于Q345钢，Mpa 79.1323

2303

]

[][==

=

στ

故0

max 2*m ax δτxd I S Q =

][236.5110

006.02001995.0003322.010232.3696

3τ<=?????=MPa 故选用Q345钢为安全。 经过校核和比较，选Q345钢比较合适。 （3）主梁稳定性的计算

i. 整体稳定性问题

由于10625.1800/1300/0<==b h ；65375.24800/19500/0<==b L ，故可以不考虑整体失稳问题。 ii. 局部稳定性问题

由于3.2136/1280/00==δh ，由于

240/16000<<δh ，需设置纵向加筋一根，布置在距上盖板

325mm 处。 （4）梁的挠度的计算

梁的最大挠度f 为额定载荷在主梁距A 端8.46m 处产生的挠度：

()

()[]

2

223345.196)5.19(224x x L LEI x Fx x L Lx x EI q f x

x ----++-=

其中x=8.46m

()

()()

[]

700

1743126.2646.85.1946.85.19009186

.01025.19646.85.1946.81035.3246.85.1946.85.19246.8009186.010*******.02

2211433411

<==---?????-???+?+??-????=L f mm f 故符合要求。

4下料和焊接 下料

采用自动火焰切割方法下料。

(a)、盖板下料将上、下盖板矫平后。在对接长度方向上放400mm 的工艺余量。

(b)、腹板下料腹板矫平后，首先在长度方向拼接，然后左右两侧腹板对称气割．以防主梁两侧腹板尺寸不同．引起主梁的扭曲变形。为使主梁有规定的上拱度，在腹板下料时必须有相应的上拱度，且上拱度应大于主梁的上拱度。腹板下料时，需放1.5L ／1000，即32mm 的余量，并且在离中心200mm 处不得有接头，为避免焊缝集中，上、下盖板与腹板的接头应错开，距离不小于200mm 。腹板下料后长度误差为10mm 。

(c)、长短肋板下料主梁的长短肋板的宽度尺寸只能小不能大(1mm 左右)。长度尺寸可允许有一定的误差(±2mm 以内)。肋板的4个角应为90。

，尤其是肋板与上盖板联接处的2个角更应严格保持直角，以使装配后主梁的腹板与上盖板垂直，同时主梁在长度方向上不会发生扭曲变形。 焊接

主梁焊接的一般顺序

pa

E 11102?=

上盖板

大隔板

小隔板

焊缝

装大小隔板隔板焊接装腹板腹板点焊

焊缝

下盖板

焊缝焊缝

12

3

4

点焊接下盖板焊接腹板与盖板焊接测量挠度焊接变形检验矫正

（1）焊接材料

钢结构零件进行组装焊接前，应进行型材预处理，清除氧化皮、锈和其它表面污物。板板材还要用平板矫正机矫平，通常规定板厚大于6mm的，用1m平尺测量，波浪度应小于3mm。

焊条使用前必须严格按使用说明书的规定进行烘干。然后放在保温筒内，随用随取。焊条烘干后在保温筒内存放超过4h应重新烘干．烘干次数不得超过2次。

（2）焊接设计

腹板厚度为6mm对接接头形式采用I型坡口；上下盖板厚度为10mm采用单Y型坡口；上、下盖板和腹板的对接，可采用单面焊双面成形工艺。内部的隔板均采用焊条手工焊或者CO2焊。四条长角焊缝用埋弧焊。

（3）组装一焊接

1）装配一焊接顺序

1上盖板置于支撑平台上，并加压板固定。在地上铺好已拼接好的上盖板，在两端加凸台，使其中间向下弯曲，弯曲程度等于预置的上拱度，即中点处向下挠L/1000。

2装配焊接大隔板和小隔板

①在制定的位置上焊接大小隔板，为保证其垂直度及位置的准确，需采用撑住固定或者点固焊对其位置固定。

②为保证旁弯以防止受力时盖板过度向中心弯曲，应从大梁的中部向盖板边缘焊接，先焊隔板的一面，然后再焊另一面(避免结构翘曲)。

3腹板的隔板的焊接

①将腹板组立点焊于制定位置，由于腹板有预置上挠，装配时需要使盖板与之贴合严密。（采用楔形垫片）

②将点固好的梁旋转90°侧向放置，再对腹板与隔板之间进行焊接。

在焊接过程中，需注意事项

a 大隔板断续焊，小隔板连续焊。

b 为保证要求的拱度与旁弯：

两个焊接工人同时由大梁的中部开始将隔板焊上，先焊主腹板一侧，每条焊缝由外缘向盖板侧板，最好不立即从两面焊接隔板。

4角钢的焊接

为了减小变形，从而需减少线能量的输入，角钢采用断续焊，且由于空间较小，采用CO2半自动焊。

5装配下盖板及盖板与腹板的焊接

①在装配压紧力作用下预弯成所需形状，使用撑具等辅助设备以保证盖板的倾斜度和腹板的垂直度，然后点固焊住。

②测量挠度：

在上盖板平面上的两端固定一根细钢丝绳，使其滑移到不同的位置，在这个过程中钢丝绳保持水平，检验大梁的上拱度。

6主梁角焊缝的焊接

7对主梁的修整及检验

对焊后的焊缝进行表面清理及打磨等工序。

主梁制成后，如有超出规定的挠曲变形，需进行修理，可用锤击法和重击法，但应用最多的是火焰矫正。

（4）焊接工艺

要保证箱形主梁的焊接质量及合理的上拱度，并有效控制其焊接变形。

1)、施焊前，先检查坡口及组对质量，如发现尺寸超差．应及时处理后再施焊。

2)、焊前必须清除坡口及焊缝两侧各20mm范围内的油、污、水、锈及其他杂质。

3)、焊接顺序：先焊上、下盖板及腹板的对接焊缝．再焊两腹板与下盖板的2条纵缝；焊接过程中，应尽量采用2名或4名焊工同时、对称地进行焊接，以防止主梁发生扭曲变形。

4)、选用合理的焊接工艺参数：焊接方法采用焊条电弧焊，焊条直径为4.0mm，焊接电流为160～200A，电弧电压为22～25V。

（5）焊缝外观评定

1焊接缺陷：

（1）咬边：由于焊接参数选择不当，或操作工艺不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷。

（2）焊缝表面气孔：焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来形成的空穴叫气孔。表面气孔指露在表面的气孔。

（3）未熔合：熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未完全熔化结合的部分；点焊时母材与母材之间未完全熔化结合的部分。

（4）未焊透：焊接时接头根部未完全熔透的现象。

（5）裂纹：在焊接应力及其它致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面而产生的缝隙，它具有尖锐的缺口和大的长宽比的特征。

（6）未焊满：由于填充金属不足，在焊缝表面形成的连续或断续的沟槽。

（7）焊瘤：焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤。

（8）烧穿：焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷。

2焊缝形状缺陷：

（1）焊缝成形差：熔焊时，液态焊缝金属冷凝后形成的焊缝外形叫焊缝成形，焊缝成形差是指焊缝外观上，焊缝高低、宽窄不一，焊缝波纹不整齐甚至没有等。

（2）焊脚尺寸：在角焊缝横截面中画出最大等腰三角形中，直角边的长度。缺陷表现在焊脚尺寸小于设计要求和焊脚尺寸不等（单边）等。

（3）余高超差：余高高于要求或低于母材。

（4）错边：对接焊缝时两母材不在一平面上。

（5）漏焊：要求焊接的焊缝未焊接。表现在整条焊缝未焊接、整条焊缝部分未焊接、未填满弧坑、焊缝未填满未焊完等。

（6 ）漏装：结构件中某一个或一个以上的零件未组焊上去。

（7）飞溅。

（8）电弧擦伤。

3 复合缺陷

同一条焊缝或同一条焊缝同一处同时存在两种或两种以上的缺陷。

4 焊缝打磨

打磨后焊缝符合本检验标准，焊缝圆滑过渡或焊缝与母材圆滑过渡，不允许破坏母材。

5力学实验

依据国标标准需要进行拉伸实验、弯曲试验、冲击试验，但由于弯曲试验过于复杂，鉴于实验条件的限制，本次实习仅进行拉伸实验和冲击试验。

试样对齐放平，间距2mm。依据经验选择焊接性能较好的焊接方式焊接。

第一步：把焊材放平，坡口对齐，间距2mm，两端用焊条点焊，固定一下。

第二步：用埋弧焊进行焊接，使得试样单面焊接双面成形。

二、焊接后试样的外观要求

试板挠度f在200mm长度内不应超过板厚的10%（0.8mm）,且对接接头平板错位h不应超过板厚的15%(1.2mm）。焊缝及其热影响区表面无裂纹、未熔合、夹渣、弧坑和气孔，焊缝咬边深度不超过0.5mm，焊缝处不低于母材表面。

三、试样的截取

一般采用机械切割的方法进行切割，实验中采用线切割。根据GB2649-89，多层焊缝的样坯应尽量靠近后焊一侧的表层截取；横弯样坯原则上取试件的全厚度，侧弯样坯的宽度应该为试件厚度。

样坯数量：接头拉伸不少于1个，冲击不少于3个。

在符合要求处截取试样如图所示：

（1）拉伸试样：

试样编号破坏荷载（KN）

1

2

（2）冲击试样：

V型坡口

U型坡口

cm)

缺口位置冲击功（J）冲击韧性(J/2

母材

焊缝

热影响区

（－）拉伸试验步骤

1.准备试件。

2.调整试验机。

3.装夹试件。

5.进行试验。

6.取下试件并记录数据。

（二）冲击试验步骤

1.测量试件尺寸。

2.检查机器，校正零点。校零点用空摆实验进行。

3.将试件装入在冲击试验机上，简梁式冲击实验应使没有缺口的面朝向摆锤冲击的一边，缺口的位置应在两支座中间，要使缺口和摆锤冲刃对准。将摆锤举起同空打时的位置，打开锁杆。使摆锤落下，冲断试件，然后刹车，读出试件冲断时消耗的功。

6金相组织理论预测

观

察

图像组织形成原因

区

母材铁素体、

珠光体

钢材室温下的稳定组织

焊缝铁素体、

珠光体、

马氏体

熔池中心的温度高，两边的温度低，结晶过程一般是从熔池边界

开始，非自发晶核依附在半融化的母材晶粒表面，以柱状晶的形

式由半融化的母材晶粒向焊缝中心生长，在焊接热循环的作用

下，焊缝柱状晶会发生粗化。

热影响区铁素体、

珠光体、

少量魏氏

组织

升温速度快、高温停留时间短即冷却速度快，使得与扩散有关的

过程都难于进行，从而影响到组织转变的过程及进行的程度，奥

氏体均质化程度降低，部分晶粒严重长大，尤其在1300℃以上，

奥氏体晶粒急剧粗化，焊后空冷条件下呈粗大的魏氏组织，塑性、

韧性降低，使接头处易出现裂纹。

熔合线铁素体、

珠光体

温度处在固相线附近与液相线之间，金属处于局部熔化状肪，晶

粒十分粗大，化学成分和组织极不均匀，冷却后的组织为过热组

织，呈典型的魏氏组织。这段区域很窄（0.1-1mm）,金相观察实

际上很难明显的区分出来，但该区对于焊接接头的强度、塑性都

有很大影响，往往熔合线附近是裂纹和脆断的发源地。

细晶区铁素体、

珠光体

加热温度范围AC3- Tks之间，约为900-1100℃，全部为奥氏体，

空冷后得到均匀细小的铁素体+珠光体组织，相当于热处理中的

正火组织

7无损检测

一、传统无损检测

1）磁粉检测

磁粉检测(Magnetic Testing,MT)是基于缺陷处漏磁场与磁粉相互作用而显示铁磁性材料表面和近表面缺陷的无损检测方法。

1.1原理：磁粉检测的基础是缺陷处漏磁场与磁粉的磁相互作用。铁磁性材料或工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面或近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位

置、形状和大小。

1.2适用范围：磁粉检测适用于检测铁磁性材料表面和近表面的缺陷，可以发现表面和近表面的裂纹、夹杂、折叠、夹层、气孔、未熔合、未焊透等缺陷，但难以发现表面浅而宽的凹坑、埋藏较深的缺陷及与工件表面夹角极小的分层，检测时需要表面打磨。

1.3磁粉检测的优缺点：

磁粉检测的优点

(1) 能直观的显示出缺陷的位置、形状和大小；

(2) 可检测出铁磁性材料表面和近表面的缺陷；

(3) 检测速度快、工艺简单、成本低、污染少；

(4) 灵敏度高，可检测微米级宽的缺陷。

磁粉检测的缺点

(1) 不能检测非铁磁性材料；

(2) 不能检测埋藏较深的缺陷；

(3) 不容易发现与工件表面夹角极小的缺陷；

(4)直接通电法和触头法因为易产生电弧烧伤工件而不适用于对表面质量要求较高的工件进行检测；

(5)不能通过对磁痕的分析直接判断缺陷本身的

1.4方法步骤：

（1）预处理：去除试件表面的油脂、涂料及铁锈等。

（2）磁化：选定适当的磁化方法，对试件进行磁化操作。

（3）施加磁粉：采用连续法或剩磁法方式施加磁粉。

（4）磁痕的观察与判断：在光线明亮的地方，用自然光和灯光进行观察，肉眼见到的磁粉堆积，即为磁痕。

（5）后处理：探伤完成后，一般应对工件进行退磁、除去磁粉和防锈处理。

2）X射线检测

X射线检测(X-Radiographic Testing,RT)是基于被检测件对透入射线不同吸收来检测零件内部缺陷的检测方法。

2.1原理：X射线照相法探伤是利用X射线在物资中的衰减规律和射线能使某些物质产生荧光、光化作用的特点，将射线穿过被探工件照射到X射线胶片上使胶片感光，再经过暗室处理，得到反映工件内部情况的照相底片，利用这种底片在强光灯上分析，从而判断被探工件内部质量。

2.2适用范围：射线检测技术一般适用于检测焊缝中存在的气孔、夹渣、密集气孔、冷隔和未焊透、未熔合等缺陷;另外,射线检测也常用于在用压力容器检验中对超声检测发现缺陷的复验,以进一步确定这些缺陷的性质,为缺陷返修提供依据。但是运用该方法进行检测时难于发现垂直射线方向的薄层缺陷,检测费用较高,同时射线对人体有害,需作特殊防护。

2.3特点：

（1）易懂。模糊缺陷检测算法中的模糊识别准则与人类视觉理论相一致，容易理解。

（2）速度快。一般检测算法是针对整幅探伤图像检测，该文先用自适应阈值将焊缝所在区域提取出来，在此区域进行检测，从而提高了检测速度，实现了在线实时检测。

（3）灵活与适用。对于空间对比度不同（即亮度不同）的缺陷均有着较好的检测效果，且对于不同的X光光源探伤系统，算法几乎无需改变参数。

（4）稳定。经过试验室检测和工厂实际生产检测，在对包含了气孔、夹渣、未焊透、焊偏等缺陷的钢管检测中，漏判率为1.53%，误判率3.08%，试验结果证明算法的重复性和可靠性较好。

2.4方法步骤：

1、配制显影、定影药水（一般应提前24小时配制），做好暗室准备。

2、将X射线胶片，增感屏按确定的增感方式在暗室中装入暗袋。

3、选取一对接平板焊缝或对接钢管焊缝试件，并按标准规定在试件指定地方，放置定位标记、识别标记、像质计。

4、选取合适的焦距、照射方向，放置好试件、暗袋及屏蔽铅板。

5、检查安全防护状况及警示灯是否完好。

6、按响警示电铃，提示所有人员离开放射室，进入安全地带，关闭放射室铅门。

7、开机拍片

8、暗室处理

在暗室中将暗袋里已拍照的胶片取出，进行暗室处理，其步骤是：

显影→停影→定影→水冲→干燥

9、依据标准评片

焊缝质量的评定：按照GB3323-87标准，根据缺陷的性质、大小和数量，将焊缝质量分为四级，I级最高，IV级最次。并且对缺陷性质的判定方面，除了像裂纹，未熔合、未焊透这些特别缺陷以外，其它形态的缺陷均按缺陷尺寸的长宽比分为两大类。即缺陷长宽比小于或等于3的缺陷为圆形缺陷，长宽比大于3的为条状夹渣，这是因为缺陷在投影后，气孔和夹渣是很难从形态上来区分的，所以这样规定即符合事实要求，也有利于判定某些难于定性的缺陷。

3）超声检测

超声检测(Ultrasonic Testing,UT)是利用超声波在介质中传播时产生衰减,遇到界面产生反射的性质来检测缺陷的无损检测方法。

3.1原理：当脉冲发射器将超声波利用探头行短脉冲后送进了检测物件中，而回波则可以从检测物件的缺陷处返回，在返回的时候，经过信号处理系统，可以在示波器上显示出来，并且也能显示出幅度与传播的时间。在这种情况下，一旦我们知道了检测物件中的声速，便可以利用示波器上的读数来得到脉冲波传输时间，最后就可以得到检测物件的缺陷深度。

3.2适用范围：超声检测法可以用于检测接焊缝内部埋藏缺陷和压力容器焊缝内表面裂纹,但该方法对缺陷的定性、定量表征常常不准确。

3.3特点：该方法具有灵敏度高、指向性好、穿透能力强、检测速度快的优点。超声波探伤仪体积小、重量轻,便于携带和操作,而且与射线相比对人无伤害

3.4方法步骤：

（1）探伤方法选择：根据工件情况（焊缝）采用斜探头斜射探伤法。

（2）探伤面修整：表面粗糙度Ra≤6.3μm。

（3）耦合剂的选择：使探头发射的超声波传入试件。常用机油、水、甘油和化学浆糊。

（4）确定探伤灵敏度：用适当的标准试块的人工缺陷或试件无缺陷底面调节到一定的波高，以此来确定探伤灵敏度。

（5）进行粗探伤和精探伤。

粗探伤--大概了解缺陷的有无和分布状态，以较高的灵敏度进行全面扫查。

精探伤---对粗探伤发现的缺陷进行定性、定量、定位。

4）渗透检测

渗透检测(PenetrantTesting,PT)是基于毛细管现象揭示非多孔性固体材料表面开口缺陷,其方法是将液体渗透液渗入工件表面开口缺陷中,用去除剂清除多余渗透液后,用显像剂表示出缺陷。

4.1原理：被检测表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透液后，在毛细管作用下，经过一定时间的渗透，渗透液可以渗进表面开口缺陷中；经去除被检表面多余的渗透液和干燥后，再在被检表面施涂吸附介质—显像剂；同样，在毛细管作用下，显像剂将吸引缺陷中的渗透液，即渗透液回渗到显像剂中；在一定的光源下（黑光或白光），缺陷处之渗透痕迹被显示，从而检测出缺陷的形貌及分布状态。

4.2适用范围：适用于金属材料制成的压力容器及其零部件表面开口缺陷的检测方法和缺陷等级评定。

4.3特点：渗透检测可有效用于除疏松多孔性材料外的任何种类的材料的表面开口缺陷。渗透检测方法在压力锅炉焊缝检测中的应用越来越广泛，尤其是对于非铁磁性材料的表面检测，渗透检测是首选。该方法操作简单，成本低，缺陷显示直观，检测灵敏度高，可检测的材料和缺陷范围广，对形状复杂的部件一次操作就可大致做到全面检

测。但其只能检测出材料的表面开口缺陷，且不适用于多孔性材料的检验，对工件和环境有污染。渗透检测方法在检测表面有微细裂纹时往往比射线检测灵敏度高，还可用于磁粉检测无法应用到的部位。

4.4方法步骤：

（1）预处理：去除铁锈、氧化皮、飞溅物、焊渣及涂料等表面附着物。

（2）渗透：常用喷雾器或刷子把渗透液涂在试件表面，使渗透液渗入缺陷中。

（3）清洗：待渗透液充分地渗透到缺陷内后，用水或清洗剂把试件表面的渗透液洗掉。

（4）显象：把显象剂喷撒在试件表面上，使残留在缺陷中的渗透液吸出。

（5）观察：荧光渗透液的显示痕迹在紫外线照射下呈黄绿色，着色渗透液的显示痕迹在自然光下呈红色。用肉眼观察就可以发现很细小的缺陷。

二、新型无损检测技术

1）磁记忆检测

磁记忆检测方法(MMM, Metal MagneticMemory),就是通过测量构件磁化状态来推断其应力集中区的一种无损检测方法。

磁记忆检测方法用于发现焊缝存在的高应力集中部位,它采用磁记忆检测仪器对压力锅炉焊缝进行快速扫查,从而发现焊缝上存在的应力峰值部位,然后对这些部位进行表面磁粉检测、内部超声检测、硬度测试或金相分析,以发现可能存在的表面裂纹、内部裂纹或材料微观损伤。

2）红外热波检测

红外热波检测(Infrared Thermal WaveTesting)是基于红外辐射原理,通过扫描记录或观察被检测工件表面上由于缺陷所引起的温度变化来检测表面和近表面缺陷的无损检测方法。

红外热波技术是最新发展起来的、跨学科的一种无损检测新技术。其核心是针对被检物的材质、结构和缺陷类型以及特定的检测条件,设计不同热源(如高能闪光灯、超声波、电磁、热风等)并用计算机控制进行脉冲式加热,同时采用红外热成像技术对时序热波信号进行数据采集,采用专用软件进行实时图像信号处理并显示检测结果。热波无损检测采用了主动式控制热激励的方法,具有适用面广、速度快、直观、可定量测量等特点。

3）超声相控阵技术

超声检测是应用最广泛的无损检测技术,但需要耦合剂和换能器接近被检材料。超声相控阵技术(Ultrasonic Phased Array Testing)是近年来在超声无损检测领域发展起来的新技术,以其灵活的声束偏转及聚焦性能和多声束扫描成像技术,使用由多个晶片组成的多阵元换能器来产生和接收超声波波束,通过控制换能器阵列中各阵元发射(或接收)脉冲的时间延迟,改变声波到达(或来自)物体内某点时的相位关系,实现聚焦点和声束方向的变化,然后采用机械扫描和电子扫描相结合的方法来实现图像成像。与传统超声检测相比,具有信噪比高、超声束更窄、有效探伤深度范围大、分辨力高和效率大的特点。

4）激光无损检测

激光具有单色性好、能量高度集中、方向性很强等特点,其在无损检测领域的应用不断扩大,并逐渐形成了激光全息、激光散斑、激光超声等激光无损检测(Laser Testing)新技术。

通过对被测物体施加外加载荷,利用有缺陷部位的形变量与其它部位不同的特点判断材料、结构内部是否存在不连续性;激光散斑技术通过被检物体在加载前后的激光散斑图的叠加,从而在有缺陷部位形成干涉条纹来判断缺陷的存在。应用激光可实现非接触式的高灵敏度测量,但不能通过非透明材料的内部,而超声波却可以。所谓激光超声技术是利用激光束辐射被测物体导致热膨胀,产生弹性超声波,即利用激光脉冲激发和检测超声从而实现无损检测的一种方法。近年来已逐渐成为无损检测领域中迅速发展并得到工程应用的一项十分引人注目的新技术。