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焊缝尺寸检测

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发布时间：2025-05-30 23:36:26 更新时间：2025-06-09 23:44:24

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

焊缝尺寸检测

焊缝尺寸检测是焊接质量控制和检验中至关重要的一环。它直接关系到焊接结构的强度、承载能力、疲劳寿命和整体安全性。焊缝的几何尺寸是否满足设计图纸和技术规范的要求，是评判焊缝是否合格的基础指标之一。尺寸过大可能导致焊接应力集中，增加变形风险，并浪费材料；尺寸过小则无法达到设计所需的承载能力，成为结构的薄弱环节，甚至引发灾难性失效。因此，对焊缝的关键尺寸进行精确、高效的测量和评定，是确保焊接产品质量、保障工程安全运行的不可或缺的步骤。

检测项目

焊缝尺寸检测主要针对以下关键几何参数进行测量和评定：

焊缝宽度： 指焊缝表面两焊趾之间的距离。
焊缝余高（增强高）： 指焊缝表面超出母材表面的最大高度。
焊缝厚度（有效厚度/喉厚）： 对于对接焊缝，通常指焊缝在横截面上的最小厚度（不包括余高）；对于角焊缝，指从焊缝根部到理论焊趾连线（或实际表面）的最小垂直距离，即理论喉厚或有效喉厚。实际喉厚（包括根部熔深）也很重要。
焊脚尺寸： 指角焊缝横截面中，从根部的理论交点（或熔深底部）到焊趾的最小距离（通常指在母材表面的直线长度）。对于不对称角焊缝，需分别测量两焊脚尺寸。
熔深： 指在焊缝横截面上，母材熔化的深度（有时需区分根部熔深和侧壁熔深）。
焊缝长度： 指焊缝沿其中心线的实际连续长度。
焊缝直线度/错边量： 对于对接焊缝，指两板对接边缘在厚度方向上的偏移量。
咬边深度： 指沿焊缝边缘在母材上形成的低于母材表面的凹陷深度（虽然属于外观缺陷，也常与尺寸检测关联）。

检测仪器

根据检测精度、效率和场合的不同，常用的焊缝尺寸检测仪器包括：

焊缝检验尺（万能焊缝量规）： 最常用、最便携的工具，通常由主尺、高度尺、咬边深度尺、多用尺等组成，可测量余高、宽度、错边、坡口角度、间隙、焊脚尺寸等。
游标卡尺/数显卡尺： 用于精确测量焊缝宽度、余高等。
深度规（深度尺）： 用于测量余高、咬边深度、熔深（需破坏性取样后测量）。
焊脚规： 专门用于快速测量角焊缝焊脚尺寸的量具。
样板（规）： 特定尺寸的缺口样板，用于快速比对和评定焊缝余高或焊脚尺寸是否在允许范围内。
光学测量设备：
- 放大镜/焊缝观测镜： 辅助目视观察和粗略测量。
- 光学投影仪/工具显微镜： 对截取的焊缝试样进行高精度二维尺寸测量。
- 激光扫描仪/结构光扫描仪： 非接触式三维测量，可获取焊缝轮廓的完整三维数据，精度高，速度快，适用于自动化和在线检测。
超声波测厚仪： 有时可用于无损测量对接焊缝的局部厚度（需耦合良好且表面状态允许）。
工业内窥镜： 用于观察和评估难以接近的焊缝（如管道内壁）的宏观尺寸和缺陷。

检测方法

焊缝尺寸检测主要分为非破坏性检测（NDT）和破坏性检测（DT）两大类：

非破坏性检测（主要方法）：
- 直接目视检查（VT）： 最基本的方法，检验员借助焊缝检验尺、卡尺、样板等工具在现场直接测量焊缝的宽度、余高、焊脚尺寸、错边量、咬边深度等可见参数。依赖检验员的经验和技能。
- 光学测量法： 使用放大镜、观测镜辅助目视。使用投影仪或显微镜对易于取样的工件或见证板进行更精确的二维测量。
- 三维扫描法： 利用激光或结构光扫描设备，快速获取焊缝表面及附近区域的三维点云数据，通过专用软件重建焊缝轮廓并自动计算各项尺寸参数。效率高，精度高，数据可追溯，日益成为自动化产线的选择。
- 照相测量法： 使用带有标尺的相机拍摄焊缝照片，然后在图像处理软件中进行尺寸测量。
破坏性检测（辅助方法/验证用）：
- 宏观金相检验： 将焊缝连同母材一起截取、磨抛、腐蚀制成宏观金相试样，在放大镜下或体视显微镜下清晰观察和精确测量焊缝的熔深、喉厚、焊脚尺寸、内部缺陷等。这是评定熔深和有效喉厚最准确可靠的方法，但会破坏工件，通常用于工艺评定、抽检或失效分析。
- 断面测量： 在特定位置切开焊缝（如锯开或铣开），直接使用量具测量断面的尺寸参数。

选择哪种方法取决于标准要求、检测目的（过程控制还是最终检验）、工件大小和可达性、精度要求、成本预算以及是否允许破坏等因素。

检测标准

焊缝尺寸的检测和合格判定必须依据相关的国家标准、行业标准、国际标准或特定的设计规范、合同技术协议。常用的标准包括：

ISO 5817: 《焊接 - 钢、镍、钛及其合金的熔化焊焊缝 - 缺陷质量等级》（包含详细的尺寸偏差要求）。这是国际上应用非常广泛的标准。
ISO 10042: 《焊接 - 铝及铝合金的弧焊接头 - 缺陷质量等级》（针对铝焊缝的尺寸要求）。
ISO 17637: 《焊接无损检测 - 熔化焊焊接接头的目视检测》（包含尺寸检验方法）。
AWS D1.1/D1.1M: 《结构焊接规范 - 钢》（美国焊接学会标准，对焊缝尺寸有详细规定和测量方法）。
AWS D1.2/D1.2M: 《结构焊接规范 - 铝》（针对铝结构焊缝）。
EN ISO 17635: 《焊接无损检测 - 金属材料焊接的一般规则》（欧盟标准，引用了ISO 5817等）。
GB/T 19804: 《焊接结构的一般尺寸公差和形位公差》（中国国家标准）。
GB/T 19418: 《钢的弧焊接头缺陷质量分级指南》（中国国家标准，修改采用ISO 5817）。
GB/T 11345: 《焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定》（虽然主要是超声，但也涉及参考等级设定与尺寸相关）。
ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section VIII, Section IX： 锅炉压力容器规范（对承压设备焊缝尺寸有严格要求）。
具体的产品设计图纸和技术条件： 这是最直接、最优先的依据，通常会明确标注焊缝的详细尺寸要求（如焊脚尺寸、最小喉厚、余高范围等）以及引用的标准级别（如ISO 5817 B级）。