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            大口徑不銹鋼管全自動焊接焊縫缺陷成因及DR成像識別

            全自動焊接工藝的焊縫缺陷具有種類多、形成原因復雜等特點,為準確識別判定DR檢測成像缺陷,通過對漠大二線、陜京四線、中俄東線天然氣大口徑不銹鋼管道培訓全自動焊縫的DR檢測,對全自動焊縫典型缺陷成因及成像特征進行了分析,為油氣長輸全自動焊接DR檢測評定提供了技術支持。

            近年來,油氣長輸管道工程已大規模推廣應用全自動焊接工藝,焊縫無損檢測采用常規射線檢測,不僅時間長,而且效率低,為此在焊工先期培訓過程中利用D R檢測全自動焊接管道。通過對漠大二線、陜京四線管道工程、中俄東線天然氣管道工程試驗段等長輸管道全自動焊縫D R的檢測,發現缺陷,并對缺陷成因及成像特征進行分析研究,對今后的油氣長輸大口徑不銹鋼管工程缺陷評定具有借鑒作用。

            缺陷定性分析

            (1)坡口未熔合全自動焊接在實際施工中焊接坡口未熔合是非常常見的一種缺陷。產生這種缺陷的原因是:

            焊接時焊接電流選擇過大,焊接速度太慢,造成焊絲熔化加快,熔化后的鐵液流到焊絲的前面覆蓋到焊道表面上。由于焊絲前面的焊道溫度低,從而使覆蓋在上面的鐵水還沒有和母材熔合就已經凝固,這樣就造成了坡口未熔合,又稱為側壁未熔合。大口徑不銹鋼管組對坡口較寬時,焊絲的擺動幅度不夠大,從而導致焊道兩側溫度低,焊絲熔化后鐵液被快速降溫后覆蓋在坡口上造成未熔合。

            焊縫坡口未熔合缺陷位于焊縫坡口附近的熱影響區和熔合區位置,D R成像缺陷顯示一般為雙側出現的較細線狀影像特征(見圖1)。

            2)層間未熔合焊縫層間未熔合是焊縫金屬之間未熔化結合在一起的缺陷。產生這種缺陷的主要原因:焊接電流過小,焊接速度過快。角度沒掌握好,也會出現層間未熔合現象。最佳焊角度是主與焊道成30°傾角,副垂直焊道。層間未熔合D R成像缺陷顯示一般為單側出現的線狀影像特征(見圖2)。

            3)未焊透缺陷焊縫未焊透缺陷是母材金屬未熔化,焊縫金屬沒有進入接頭根部的現象。未焊透缺陷位于焊縫的根部或鈍邊區,產生原因是:焊接電流小,熔深淺。大口徑不銹鋼管組對坡口和間隙尺寸不當,鈍邊太大,大口徑不銹鋼管不圓,對接接頭錯邊時更容易產生焊縫未焊透缺陷。焊根清理不良,易產生根部未焊透缺陷。

            缺陷成像一般顯示為線狀影像特征,有時伴隨氣孔夾渣的出現(見圖3)。

            4)裂紋結晶裂紋存在于焊縫中多呈縱向分布在焊縫中心,主要產生原因是由于焊縫凝固時的先后時間順序及組織成分不同。焊接熔池在結晶過程中存在偏析現象,當焊接應力足夠大時,就會因為結晶被拉開,形成裂紋。焊接時增加熱輸入,減緩焊道溫度下降過快,避免裂紋的產生。

            管道組對機械操作不到位,加劇了大口徑不銹鋼管受力產生裂紋,焊接時有應力的存在易產生裂紋,選用合理的焊接順序在一定程度上可以減少焊接應力,避免焊接變形,從而大大減少大口徑不銹鋼管裂紋現象的出現。裂紋缺陷成像特征一般有一定寬度且形狀不規則(見圖。

            5)體積型氣孔缺陷體積型氣孔缺陷有單個、分散、密集氣孔。氣孔是焊接時,熔池中的氣體未在金屬凝固前逸出,殘存于焊縫之中所形成的空穴(見圖5)。產生原因是:大口徑不銹鋼管全位置自動焊,坡口窄,填充金屬量減少,在焊接電流、電弧電壓不變的情況下,焊接速度必須提高,焊接熱輸入減小,熔池冷卻速度加快,氣體沒有來得及逸出,就被快速冷卻的鐵液凝固在焊道中,形成氣孔。為減少氣孔產生,應預熱提高母材溫度,連續焊接控制層間溫度,減緩熔池冷卻速度。外界空氣進入、保護氣體純度不夠、焊絲或母材污染也是產生氣孔的原因。焊接時注意防風操作,保證氣體的純度,焊絲或母材除銹、油污。單個、分散氣孔成像為圓形或橢圓形狀,密集氣孔呈蜂窩狀。

            6)體積型夾渣缺陷體積型夾渣缺陷有條狀、密集渣(見圖6)。夾渣是焊接后熔渣殘存在焊縫中的現象。產生原因是:焊接熱輸入小,焊縫散熱快,液態金屬凝固快,熔渣不易上浮。焊道層間清渣不徹底。焊接時臟東西掉落埋入焊道。條狀夾渣一般是有一定寬度的,長寬比>3的長條狀缺陷,沿著焊縫長度方向呈現塊狀、邊緣不規則的黑影。密集夾渣呈密集顆粒狀。

            7)內凹焊縫內凹缺陷位于焊縫的根部,是焊縫根部收縮產生的溝槽,多由于焊速慢,熔池大,溫度高熔化金屬受重力作用發生下墜,焊絲未送到適當位置或對口間隙大,根部焊道寬所致。一般成像為有一定寬度的凹線狀影像(見圖7)。

            2.缺陷質量等級評定

            1)焊接接頭質量等級缺陷被確認后,根據SY/T41092013標準執行,評定焊接接頭的質量分級。標準將焊縫質量劃分為、、、四個等級。

            2)焊接接頭缺陷評級級接頭內不應存在裂紋、未熔合、未焊透、條形缺陷、內凹、燒穿和內咬邊。、級對接接頭不應存在裂紋、外表面未熔合。

            3.結語

            20163月~201711月,通過對漠大二線、陜京四線、中俄東線天然氣大口徑不銹鋼管工程試驗段培訓焊縫的檢測,總結出了全自動焊縫缺陷定性、識別方法。特別應注意評定D R檢測底片時要了解焊接位置,大口徑不銹鋼管接頭焊接工藝,掌握各種缺陷在底片上的影像特征,力求做到評定精確、不錯評、不漏評。嚴格按照標準要求執行,保證評定準確率,從而保證檢測評定質量,為今后全自動焊縫D R檢測評定提供技術支撐。

            文章作者:不銹鋼管|304不銹鋼無縫管|316L不銹鋼厚壁管|不銹鋼小管|大口徑不銹鋼管|不銹鋼換熱管

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