丁 杰

(上海材料研究所，上海 200437)

2019年8月，國家標(biāo)準(zhǔn)委發(fā)布了GB/T 37910.2-2019《焊縫無損檢測(cè) 射線檢測(cè)驗(yàn)收等級(jí) 第2部分: 鋁及鋁合金》。筆者從與此標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的射線檢測(cè)國家標(biāo)準(zhǔn)框架、射線檢測(cè)技術(shù)和評(píng)定要求等方面解析本標(biāo)準(zhǔn)。

1 標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)成及發(fā)展現(xiàn)狀

焊縫無損檢測(cè)國際(ISO)標(biāo)準(zhǔn)體系較為完善，其中既有對(duì)檢測(cè)對(duì)象“焊縫”的質(zhì)量等級(jí)劃分和不同質(zhì)量等級(jí)下可驗(yàn)收缺欠特征描述的標(biāo)準(zhǔn)，也有各種無損檢測(cè)的方法和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[1]。

按照國家裝備制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域國際標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化工作計(jì)劃安排，借助較為完善的焊縫無損檢測(cè)國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)體系，我國已初步構(gòu)建了焊縫無損檢測(cè)國家標(biāo)準(zhǔn)(GB)體系。鋁及鋁合金焊縫射線檢測(cè)的國家標(biāo)準(zhǔn)框架，如圖1所示。

圖1 鋁及鋁合金焊縫射線檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)框架

GB/T 22087-2008《鋁及鋁合金的弧焊接頭 缺欠質(zhì)量分級(jí)指南》等同采用ISO 10042:2005Welding-Arc-weldedjointsinaluminiumanditsalloys-Qualitylevelsforimperfections。ISO 10042現(xiàn)行有效的版本是2018版。ISO 10042給出了基于鋁及鋁合金焊縫缺欠真實(shí)尺寸的3種焊縫質(zhì)量等級(jí)，質(zhì)量等級(jí)B對(duì)應(yīng)最高焊接質(zhì)量要求，質(zhì)量等級(jí)C對(duì)應(yīng)一般焊接質(zhì)量要求，質(zhì)量等級(jí)D對(duì)應(yīng)最低焊接質(zhì)量要求。

GB/T 34628-2017《焊縫無損檢測(cè) 金屬材料應(yīng)用通則》等同采用ISO 17635:2016Non-destructivetestingofwelds-Generalrulesforfusionweldsinmetallicmaterials。ISO 17635：2016也是現(xiàn)行ISO標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)鋁及鋁合金焊縫不同的質(zhì)量等級(jí)，GB/T 34628-2017規(guī)定了射線檢測(cè)膠片技術(shù)和使用數(shù)字化探測(cè)器的X和γ射線技術(shù)的檢測(cè)等級(jí)及其驗(yàn)收等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。針對(duì)鋁及鋁合金焊縫檢測(cè)對(duì)象，結(jié)合GB/T 34628-2017附錄B標(biāo)準(zhǔn)體系框圖，鋁及鋁合金焊縫射線檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)框架如表1所示(表中RT-S指計(jì)算機(jī)射線檢測(cè)，RF-D指采用數(shù)字陣列探測(cè)器的DR檢測(cè))。ISO 10042不包含鋁及鋁合金焊縫缺欠如何檢出的內(nèi)容。檢測(cè)人員根據(jù)合同各方規(guī)定的焊縫質(zhì)量等級(jí)和無損檢測(cè)方法，根據(jù)ISO 17635推薦的焊縫質(zhì)量等級(jí)和無損檢測(cè)方法及驗(yàn)收等級(jí)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，明確驗(yàn)收等級(jí)。

表1 膠片技術(shù)(RT-F)和使用數(shù)字化探測(cè)器的X和

2019年，國家標(biāo)準(zhǔn)委與GB/T 37910.2同期發(fā)布了2個(gè)焊縫射線檢測(cè)國家標(biāo)準(zhǔn)，分別為GB/T 3323.1-2019 《焊縫無損檢測(cè) 射線檢測(cè) 第1部分：X和伽瑪射線的膠片技術(shù)》(ISO 17636-1:2013，MOD)和GB/T 3323.2-2019 《焊縫無損檢測(cè) 射線檢測(cè) 第2部分：使用數(shù)字化探測(cè)器的X和伽瑪射線技術(shù)》(ISO 17636-2:2013，MOD)。ISO 17636-1:2013 《焊縫無損檢測(cè) 射線檢測(cè) 第1部分：X和伽瑪射線的膠片技術(shù)》和ISO 17636-2:2013 《焊縫無損檢測(cè) 射線檢測(cè) 第2部分：使用數(shù)字化探測(cè)器的X和伽瑪射線技術(shù)》均為現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。我國在轉(zhuǎn)化這兩項(xiàng)ISO標(biāo)準(zhǔn)中發(fā)現(xiàn)ISO原文多處存在圖文不一致的問題，經(jīng)與ISO 17636工作組專家聯(lián)系確認(rèn)后修改了部分內(nèi)容，確保國內(nèi)實(shí)施正確的檢測(cè)技術(shù)。2019年4月，ISO開啟ISO 17636-1和ISO 17636-2的修訂工作(目前狀態(tài)為ISO/AWI ISO 17636-1和ISO/AWI ISO 17636-2)，中國已加入這兩項(xiàng)ISO標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作組，將該標(biāo)準(zhǔn)在國內(nèi)轉(zhuǎn)化過程中發(fā)現(xiàn)的問題帶入工作組。

不論鋁及鋁合金焊縫采用何種射線檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，射線檢測(cè)結(jié)果驗(yàn)收均使用GB/T 37910.2-2019。GB/T 37910.2-2019等同采用ISO 10675-2:2017Non-destructivetestingofwelds-Acceptancelevelsforradiographictesting-Part2:Aluminiumanditsalloys。ISO 10675-2:2017是現(xiàn)行版本，目前ISO正在籌備再次修訂ISO 10675-2的工作，修改部分技術(shù)內(nèi)容。

2 檢測(cè)方法和檢測(cè)技術(shù)的選擇

GB/T 34628-2017規(guī)定了鋁及鋁合金全熔透對(duì)接和T型接頭內(nèi)部不連續(xù)可接受的檢測(cè)方法，如表2所示。對(duì)接接頭常用射線檢測(cè)(RT)方法，T型角接接頭根據(jù)實(shí)際檢測(cè)對(duì)象特點(diǎn)可選用射線檢測(cè)或超聲檢測(cè)(RT)方法。

表2 全熔透對(duì)接和T型接頭內(nèi)部不連續(xù)可接受的

GB/T 3323.1-2019適用于膠片檢測(cè)技術(shù)。GB/T 3323.2-2019適用于使用數(shù)字化探測(cè)器的X和伽瑪射線技術(shù)。如果使用數(shù)字化探測(cè)器的X和伽瑪射線技術(shù)檢測(cè)等級(jí)的檢測(cè)圖像質(zhì)量達(dá)到膠片技術(shù)檢測(cè)等級(jí)的檢測(cè)圖像質(zhì)量，則可認(rèn)為二者的技術(shù)等級(jí)具有同等缺欠檢測(cè)能力[4]。

在軟件設(shè)計(jì)時(shí)采用C語言，需要一個(gè)高級(jí)語言開發(fā)平臺(tái)，Atmel公司為開發(fā)使用AVR單片機(jī)提供了一套免費(fèi)的集成開發(fā)平臺(tái)AVR Studio，在本設(shè)計(jì)中主要利用HP info Tech的Codevision AVR編譯器作為設(shè)計(jì)的開發(fā)軟件。在溫度控制算法中主要采用PID算法，將現(xiàn)場(chǎng)的各種擾動(dòng)進(jìn)行分析并補(bǔ)償，達(dá)到溫度控制的目的。

3 GB/T 37910.2-2019的主要內(nèi)容

3.1 缺欠分類

GB/T 11345-2013 《焊縫無損檢測(cè) 超聲檢測(cè) 技術(shù)、檢測(cè)等級(jí)和評(píng)定》、GB/T 29711-2013《焊縫無損檢測(cè) 超聲檢測(cè) 焊縫中的顯示特征》和GB/T 29712-2013 《焊縫無損檢測(cè) 超聲檢測(cè) 驗(yàn)收等級(jí)》與焊縫超聲檢測(cè)ISO標(biāo)準(zhǔn)存在一致性對(duì)應(yīng)關(guān)系，與基于缺欠真實(shí)尺寸的焊縫質(zhì)量等級(jí)ISO標(biāo)準(zhǔn)有密切關(guān)系，但是焊縫超聲檢測(cè)結(jié)果的驗(yàn)收等級(jí)評(píng)定還是基于顯示的波幅和長度等信息來判定的。相較超聲檢測(cè)而言，射線檢測(cè)的結(jié)果是圖形顯示，先根據(jù)圖形判斷顯示性質(zhì)，再判定顯示是否符合驗(yàn)收等級(jí)，因此射線檢測(cè)結(jié)果的判定，與基于缺欠真實(shí)尺寸的焊縫質(zhì)量等級(jí)ISO標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)聯(lián)性更大，相互引用的內(nèi)容更多。

GB/T 6417.1-2005《金屬熔化焊接頭缺欠分類及說明》(ISO 6520-1:1998，IDT)規(guī)定不論何種材料，金屬熔化焊接接頭缺欠分類規(guī)則都是一致的，且每一種缺欠均有明確的術(shù)語及其編號(hào)。焊縫射線檢測(cè)前應(yīng)按照GB/T 32259 《焊縫無損檢測(cè) 熔焊接頭目視檢測(cè)》進(jìn)行目視檢測(cè)和評(píng)定，因此GB/T 37910.2-2019只規(guī)定了對(duì)接焊縫內(nèi)部顯示的驗(yàn)收等級(jí)。GB/T 37910.2-2019中對(duì)接焊縫內(nèi)部顯示的分類符合GB/T 6417.1-2005的規(guī)定，如表3所示。

表3 對(duì)接焊縫內(nèi)部顯示的分類

3.2 3個(gè)驗(yàn)收等級(jí)

GB/T 37910.2-2019規(guī)定了對(duì)接焊縫中顯示的驗(yàn)收等級(jí)，分為1級(jí)、2級(jí)和3級(jí)。3個(gè)等級(jí)都不允許存在裂紋。1級(jí)不允許存在線性氣孔、未熔合和未焊透。2級(jí)不允許存在線性氣孔和未熔合。2級(jí)和3級(jí)可增加后綴“X”。驗(yàn)收等級(jí)2X和3X，表示對(duì)接焊縫中顯示不僅滿足相應(yīng)的2級(jí)和3級(jí)要求，而且不允許存在長度超過25 mm的任何顯示。

焊縫的質(zhì)量等級(jí)一旦確定，意味著膠片技術(shù)和使用數(shù)字化探測(cè)器的X和伽瑪射線技術(shù)的檢測(cè)等級(jí)明確，同時(shí)也確定了焊縫的驗(yàn)收等級(jí)。檢測(cè)人員按照方法標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 3323.1-2019或GB/T 3323.2-2019)進(jìn)行檢測(cè)，按照驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)GB/T 37910.1-2019 《焊縫無損檢測(cè) 射線檢測(cè)驗(yàn)收等級(jí) 第1部分：鋼、鎳、鈦》或GB/T 37910.2-2019進(jìn)行驗(yàn)收。

特別注意的是，檢測(cè)人員不再像以往1級(jí)不符合看2級(jí)，2級(jí)不符合看3級(jí)的方法逐級(jí)評(píng)定，而是按照GB/T 37910.2-2019規(guī)定的相應(yīng)等級(jí)進(jìn)行符合性判定。焊縫射線檢測(cè)結(jié)果符合相應(yīng)的驗(yàn)收等級(jí)，即是該驗(yàn)收等級(jí)下各種內(nèi)部缺欠的尺寸都應(yīng)在驗(yàn)收等級(jí)給出的閾值內(nèi),只要有一種缺欠的尺寸超出驗(yàn)收等級(jí)，則應(yīng)視為焊縫射線檢測(cè)結(jié)果不滿足該驗(yàn)收等級(jí)。例如，如果檢測(cè)前明確是C級(jí)焊縫，那就意味著射線檢測(cè)結(jié)果按照2級(jí)驗(yàn)收?qǐng)?zhí)行:檢測(cè)人員只關(guān)注2級(jí)各類顯示允許的尺寸范圍,如果各類顯示的尺寸在2級(jí)規(guī)定的閾值內(nèi)，焊縫的射線檢測(cè)結(jié)果即判定為2級(jí)，即使被檢焊縫未發(fā)現(xiàn)任何顯示，也應(yīng)判定為2級(jí)；如果發(fā)現(xiàn)有任何一類顯示的尺寸超出2級(jí)規(guī)定的閾值，檢測(cè)結(jié)果即為不滿足2級(jí)要求。

3.3 單個(gè)缺欠的驗(yàn)收評(píng)定

以球形氣孔為例，球形氣孔(2011)屬于單個(gè)缺欠。測(cè)量氣孔直徑，結(jié)合直徑和對(duì)接焊縫公稱厚度之間的比例關(guān)系，判斷球形氣孔尺寸是否滿足驗(yàn)收等級(jí)。條形氣孔(2015)、蟲形氣孔(2016)、夾鎢(3041)等單個(gè)缺欠也按照相應(yīng)等級(jí)規(guī)定的閾值評(píng)定。

3.4 均布?xì)饪?2012)的驗(yàn)收評(píng)定和缺欠面積占比

評(píng)定均布?xì)饪?2012)時(shí)應(yīng)計(jì)算缺欠面積占比。缺欠面積占比是缺欠投影面積總和在L×Wp區(qū)域中的百分比，見式(1)。

A=(n×Sd)/(L×Wp)

(1)

式中：A為缺欠面積占比；n為規(guī)定區(qū)域內(nèi)的缺欠數(shù)量；Sd為規(guī)定評(píng)定區(qū)域內(nèi)的各類缺欠面積總和，mm2；L為焊縫任意100 mm檢測(cè)長度，mm；Wp為焊縫寬度，mm。

GB/T 37910.2-2019附錄B給出了A=1%～20%時(shí)的均布?xì)饪兹鼻访娣e占比示意圖，該示意圖僅供參考，沒有比對(duì)含義。檢測(cè)人員應(yīng)測(cè)量實(shí)際焊縫寬度，選擇均布?xì)饪追植甲顕?yán)重的100 mm焊縫檢測(cè)長度區(qū)域作為評(píng)定區(qū)域，計(jì)算評(píng)定區(qū)域內(nèi)各氣孔面積總和，按式(1)計(jì)算評(píng)定區(qū)域內(nèi)的缺欠面積占比，與驗(yàn)收等級(jí)中規(guī)定的缺欠面積占比的閾值比較，給出符合驗(yàn)收等級(jí)的評(píng)定。

以附錄B中圖B.1為例，焊縫寬度為40 mm，焊縫缺欠投影總長度為120 mm，該投影區(qū)域內(nèi)共發(fā)現(xiàn)15個(gè)半徑為1 mm的球形氣孔，如圖2所示。評(píng)定時(shí)，首先選擇均布?xì)饪追植甲顕?yán)重的100 mm焊縫檢測(cè)長度區(qū)域，即圖中橫坐標(biāo)20～120 mm區(qū)域(紅色方框區(qū)域)，統(tǒng)計(jì)該區(qū)域內(nèi)共有12個(gè)半徑為1 mm的球形氣孔；其次，計(jì)算評(píng)定區(qū)域內(nèi)的12個(gè)球形氣孔的面積總和(n×Sd=37.69 mm2)和評(píng)定區(qū)域面積(L×Wp=4 000 mm2)；最后，計(jì)算缺欠面積占比A(約為1%)，與驗(yàn)收等級(jí)中規(guī)定的缺欠面積占比閾值比較，給出符合驗(yàn)收等級(jí)的評(píng)定。

圖2 缺欠面積占比示意(A=1%)

3.5 局部密集氣孔(2013)的驗(yàn)收評(píng)定

局部密集氣孔(2013)由大小不一的符合驗(yàn)收等級(jí)的球形氣孔(2011)組成。當(dāng)發(fā)現(xiàn)評(píng)定區(qū)域內(nèi)符合驗(yàn)收等級(jí)的球形氣孔(2011)分布較為密集時(shí)，則應(yīng)進(jìn)一步判斷氣孔密集程度，即開啟局部密集氣孔(2013)評(píng)定。因此，在評(píng)定局部密集氣孔(2013)時(shí)，要確保各個(gè)小氣孔的尺寸全部滿足球形氣孔(2011)驗(yàn)收要求。

圖3所示為焊縫100 mm檢測(cè)長度L內(nèi)兩個(gè)球形氣孔的分布示意。圖3中D為兩個(gè)球形氣孔的間距，dA1,dA2分別為兩個(gè)球形氣孔的直徑。只有當(dāng)D不大于其中較小缺欠的主要尺寸時(shí)，兩氣孔才被視為密集氣孔(2013)。

圖3 焊縫100 mm檢測(cè)長度L內(nèi)兩個(gè)球形氣孔的分布

局部密集氣孔區(qū)域用包絡(luò)所有氣孔的直徑為dAc的圓表示，如圖4所示。局部密集氣孔包絡(luò)區(qū)域直徑的計(jì)算，如式(2)所示。

dAc=dA1+dA2+D

(2)

檢測(cè)人員應(yīng)選擇局部密集氣孔分布最嚴(yán)重的100 mm焊縫檢測(cè)長度區(qū)域作為評(píng)定區(qū)域，按式(2)計(jì)算局部密集氣孔包絡(luò)區(qū)域直徑，將包絡(luò)區(qū)域直徑數(shù)值與焊縫寬度Wp和指定數(shù)值(3級(jí)為25 mm，2級(jí)為20 mm，1級(jí)為15 mm)兩者較小值進(jìn)行比較，給出符合驗(yàn)收等級(jí)的評(píng)定。

圖4 密集氣孔包絡(luò)區(qū)域

在GB/T 37910.2-2019的制定過程中，起草小組修改了ISO 10675-2:2017中的圖C.2，用ISO 10042:2018中表1給出的密集包絡(luò)區(qū)域圖來替代該圖。ISO再次修訂ISO 10675-2時(shí)，也將采納中國建議，修改相應(yīng)圖示。

3.6 鏈狀氣孔(2014)的驗(yàn)收評(píng)定

圖5所示為焊縫100 mm檢測(cè)長度L內(nèi)鏈狀氣孔的分布示意(圖中d1和d2為球形氣孔的直徑，D為兩個(gè)球形氣孔的間距)。1級(jí)和2級(jí)驗(yàn)收時(shí)，不允許存在鏈狀氣孔(2014)。3級(jí)驗(yàn)收時(shí)，焊縫任意100 mm檢測(cè)長度內(nèi)，鏈狀氣孔(2014)的長度l應(yīng)小于等于25 mm。鏈狀氣孔(2014)的長度l包含了氣孔直徑及間距。

圖5 焊縫100 mm檢測(cè)長度L內(nèi)鏈狀氣孔的分布

在評(píng)定鏈狀氣孔(2014)前，要確保鏈狀氣孔中可見的單一氣孔尺寸滿足球形氣孔(2011)3級(jí)驗(yàn)收要求。圖5中如果D小于等于其中較小缺欠的主要尺寸，則兩氣孔被視為一個(gè)氣孔進(jìn)行評(píng)定。該氣孔的尺寸應(yīng)滿足3級(jí)驗(yàn)收要求。

3.7 條形氣孔(2015)和蟲形氣孔(2016)的驗(yàn)收評(píng)定

圖6所示為焊縫100 mm檢測(cè)長度L內(nèi)條形氣孔(2015)和蟲形氣孔(2016)的分布示意(圖中l(wèi)2和l3為兩氣孔的長度，D為兩個(gè)氣孔的間距)。如果間距D小于等于其中較小氣孔的長度，則兩氣孔被視為一個(gè)氣孔進(jìn)行評(píng)定。l2+l3+D之和與對(duì)接焊縫公稱厚度s的倍數(shù)(3級(jí)為0.4s，2級(jí)為0.3s，1級(jí)為0.3s)和指定數(shù)值(3級(jí)為6 mm，2級(jí)為4 mm，1級(jí)為3 mm)兩者較小值進(jìn)行比較，給出符合驗(yàn)收等級(jí)的評(píng)定。鋁及鋁合金焊縫評(píng)定中，不評(píng)定條形氣孔(2015)和蟲形氣孔(2016)的累計(jì)長度。

圖6 焊縫100 mm檢測(cè)長度L內(nèi)條形氣孔和蟲形氣孔的分布

4 結(jié)語

GB/T 37910.2-2019修改采用ISO 10675-2:2017，兩者技術(shù)內(nèi)容保持一致。在該標(biāo)準(zhǔn)的編制過程中，起草小組盡量使其與鋁及鋁合金焊接質(zhì)量等級(jí)和缺欠分類等ISO標(biāo)準(zhǔn)銜接，力爭(zhēng)保持內(nèi)容相同，以便于國內(nèi)外無損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的交流。不論是國際標(biāo)準(zhǔn)還是國家標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用實(shí)施都是最重要的環(huán)節(jié)，只有在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施中才會(huì)發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的表述或應(yīng)用是否存在欠缺，希望文章能幫助無損檢測(cè)工作者了解并正確運(yùn)用該標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也希望無損檢測(cè)工作者反饋標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施效果。