■ 張艷玲

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近年來，油氣長輸管道工程已大規(guī)模推廣應(yīng)用全自動焊接工藝，焊縫無損檢測采用常規(guī)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DR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DR的檢測，發(fā)現(xiàn)缺陷，并對缺陷成因及成像特征進行分析研究，對今后的油氣長輸管道工程缺陷評定具有借鑒作用。

1. 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(chǎn)生這種缺陷的原因是：①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(jīng)凝固，這樣就造成了坡口未熔合，又稱為側(cè)壁未熔合。②大管道組對坡口較寬時，焊絲的擺動幅度不夠大，從而導致焊道兩側(cè)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(qū)和熔合區(qū)位置，DR成像缺陷顯示一般為雙側(cè)出現(xiàn)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(jié)合在一起的缺陷。產(chǎn)生這種缺陷的主要原因：①焊接電流過小，焊接速度過快。②焊槍角度沒掌握好，也會出現(xiàn)層間未熔合現(xiàn)象。最佳焊槍角度是主槍與焊道成30°傾角，副槍垂直焊道。

層間未熔合DR成像缺陷顯示一般為單側(cè)出現(xiàn)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(xiàn)象。未焊透缺陷位于焊縫的根部或鈍邊區(qū)，產(chǎn)生原因是：①焊接電流小，熔深淺。②當管道組對坡口和間隙尺寸不當，鈍邊太大，管道不圓，對接接頭錯邊時更容易產(chǎn)生焊縫未焊透缺陷。③焊根清理不良，易產(chǎn)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(xiàn)（見圖3）。

圖1 坡口未熔合缺陷特征

圖2 層間未熔合缺陷特征

（4）裂紋 結(jié)晶裂紋存在于焊縫中多呈縱向分布在焊縫中心，主要產(chǎn)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(jié)晶過程中存在偏析現(xiàn)象，當焊接應(yīng)力足夠大時，就會因為結(jié)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(chǎn)生。

管道組對機械操作不到位，加劇了管道受力產(chǎn)生裂紋，焊接時有應(yīng)力的存在易產(chǎn)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(yīng)力，避免焊接變形，從而大大減少管道裂紋現(xiàn)象的出現(xiàn)。

裂紋缺陷成像特征一般有一定寬度且形狀不規(guī)則（見圖4）。

（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(chǎn)生原因是：①管道全位置自動焊，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(chǎn)生，應(yīng)預(yù)熱提高母材溫度，連續(xù)焊接控制層間溫度，減緩熔池冷卻速度。②外界空氣進入、保護氣體純度不夠、焊絲或母材污染也是產(chǎn)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。

圖3 未焊透缺陷特征

圖4 裂紋缺陷特征

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(xiàn)象。產(chǎn)生原因是：①焊接熱輸入小，焊縫散熱快，液態(tài)金屬凝固快，熔渣不易上浮。②焊道層間清渣不徹底。③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(xiàn)塊狀、邊緣不規(guī)則的黑影。密集夾渣呈密集顆粒狀。

圖5 單個、分散、密集氣孔缺陷特征

圖6 密集型體積缺陷特征

（7）內(nèi)凹 焊縫內(nèi)凹缺陷位于焊縫的根部，是焊縫根部收縮產(chǎn)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(fā)生下墜，焊絲未送到適當位置或?qū)陂g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）。

圖7 內(nèi)凹缺陷特征

2. 缺陷質(zhì)量等級評定

（1）焊接接頭質(zhì)量等級 缺陷被確認后，根據(jù)S Y/T4109－2013標準執(zhí)行，評定焊接接頭的質(zhì)量分級。標準將焊縫質(zhì)量劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個等級。

（2）焊接接頭缺陷評級 Ⅰ級接頭內(nèi)不應(yīng)存在裂紋、未熔合、未焊透、條形缺陷、內(nèi)凹、燒穿和內(nèi)咬邊。Ⅱ、Ⅲ級對接接頭不應(yīng)存在裂紋、外表面未熔合。

3. 結(jié)語

2016年3月～2017年11月，通過對漠大二線、陜京四線、中俄東線天然氣管道工程試驗段培訓焊縫的檢測，總結(jié)出了全自動焊縫缺陷定性、識別方法。特別應(yīng)注意評定DR檢測底片時要了解焊接位置，管道接頭焊接工藝，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(zhí)行，保證評定準確率，從而保證檢測評定質(zhì)量，為今后全自動焊縫DR檢測評定提供技術(shù)支撐。