焊缝无损检测中未焊透与未熔合的识别焊管?第34卷第6期?2019年6月●经验交流焊缝无损检测中未焊透与未熔合的识别徐轲,浦蕾晔,段红红,翟颖军,易晓明,杨力能,丰振军(1.中国石油集团石油管工程技术研究院,西安710065;2.中国石油西南油气田分公司物资采购管理部,成都610051;3.西安石油大学油气资源学院,西安710065)摘要:未焊透与未熔合是油气输送管道对接焊缝的常见缺陷,且危害性较大.介绍了未焊透与未熔合缺陷的概念及其特征,分析了未焊透和未熔合缺陷的危害及产生原因为了能正确辨识焊缝中的未焊透和未熔合缺陷,避免漏检,错判并能准确地判别检测结果.提高缺陷的检出率,给出了超声波检测和X射线检测对该类缺陷的识别方法.最后,提出了预防焊缝中产生未焊透和未熔合缺陷的措施.关键词:超声波探伤;x射线检测;未焊透;未熔合;缺陷识别中图分类号:TE973.6文献标志码:B文章编号:1001—3938(2019)06—0051—03 IdentificationofIncompletePenetrationand LackofFusioninWeldNondestructiveTestingXUKe,PULei—ye,DUANHong-hong.,ZHAIYing~un,YIXiao—ming, YANGLi—neng,FENGZhen~unf1PCTubularGoodsResearchInstitute,Xi'an710065,China;2.GoodsandMaterials ProcurementDepartment,PetrochinaSouthwestOil&GasFieldCompany,Chengdu6 10051.China;3.SchoolofOilandGasResource,Xi'anShiyouUnwe~it%Xi'an710065,China) Abstract:Theincompletepenetrationandlackoffusion,whichhavegreatharmfulnesstothe weld,arecommondefectsintheweldofoilandgastransportationpipeline.Itbrieflyintroducedtheconceptandc haracteristicsofincompletepenetrationandlackoffusion,analyzeditsdamageandcausedreason.Inordertoc orrectlyidentifyincompletepenetrationandlackoffusioninweld,avoidmissingdetectionandwrongjudgme nt,accuratelyidentify detectionresultsandincreaseweldinspectionefficiency,theidentificationmethodswerepro videdforUTandX—raydetection.Finally,theprecautionsforincompletepenetrationandlackoffusioninweldwe regiven.Keywords:UT;X-raydetection;incompletepenetration;lackoffusion;defectsidentificatio n0前言焊接技术已广泛应用于各种结构的制造,特别是在石油工业中,焊接更是制造各种油气输送管道的主要方法.以西气东输工程项目为例,全长约4300km的输气管道.焊接接头数量达35万个以上,整个管道上的焊缝长度至少l-5万km….超声波检测和x射线检测是检查焊缝缺陷并提供焊缝质量评定的主要检测手段.未熔合是焊缝的常见缺陷,且危害性较大,国内外钢结构标准均不允许该类缺陷的存在.为了避免漏检,错判并能准确识别检测结果,笔者结合自己的现场经验.重点对油气输送管道的未焊透与未熔合缺陷作以介绍并加以区分.52?焊管2019年6月1未焊透和未熔合的概念等特征1.1未焊透GB6417--1986《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》中,未焊透被定义为在焊接时接头的根部未完全熔透的现象.未焊透是否为缺陷应根据产品的技术规范或者设计要求来评价.常见的未焊透形貌如图1所示.(a)根部未焊透(b)中间未焊透图1常见的焊缝未焊透形貌未焊透缺陷主要出现在单面焊的V形坡口根部及双面焊的x形坡15钝边,其应力集中系数较小.1.2未熔合GB6417--1986《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》中,未熔合被定义为在焊缝金属和母材之间或焊道金属和焊道金属之间未完全熔化结合的部分.未熔合分为侧壁未熔合,层间未熔合和根部未熔合.常见的未熔合形貌如图2所示.未熔合常出现在焊接接头的根部(根部未熔合),焊道问(层间焊道未熔合),焊道和母材坡口之间(坡口侧未熔合),焊缝和母材(溢流或焊瘤)之间等.一一一(a)侧壁未熔合(b)层间未熔合(C)根部未熔合图2常见的焊缝未熔合形貌2未焊透和未熔合的危害及产生原因3超声波对未焊透和未熔合的检测2.1未焊透未焊透的危害:减少了焊缝的有效截面积,使焊接接头的强度下降;因未焊透引起的应力集中严重降低焊缝的疲劳强度:未焊透可能成为裂纹源,从而造成对焊缝的破坏.未焊透的产生原因:焊接参数选择不当,如焊接电流太小,运行速度太快,焊条角度不当,电弧发生偏吹,对接间隙太小以及坡口角度不当等,未焊透与焊接冶金因素关系不大;操作失误.如在不开坡口的双面埋弧自动焊中,双面焊时中心对偏等l3_;坡口加工不良,如钝边太厚或一侧厚,一侧薄,加上焊接电流太小等.2.2未熔合未熔合是一种面积型缺陷,坡口侧未熔合和根部未熔合明显减小了承载截面积.应力集中比较严重,其危害性仅次于裂纹.未熔合的产生原因:焊接面未清理干净.有油污或铁锈;坡口形状不合理,有死角;焊接电流太小;焊枪没有充分摆动;焊工擅自提高电流以加快焊接速度等.3.1对未焊透的检测焊缝中的未焊透多为根部未焊透或中间钝边未焊透,一般延伸状况较直.超声波检测时回波规则单一,反射强,从焊缝两侧探伤都容易发现.特别是根部未焊透,其回波的起波速度较快, 反应强烈,焊缝两次扫查都能发现,且反射波幅大致相同.沿焊道方向移动探头时.可见其有一定的延伸长度且回波高度变化不显着,具有规则的长条形缺陷特征,当声束相对其延伸方向改变角度时,其回波的波幅迅速降低.由于未焊透产生于较规则的钝边处.所以检测时有很强的端角反射波,探头前后移动时,波形较稳定,转动或摆动探头时,波形消失较快,焊缝两侧检测时水平距离定位落点有一定间距,约等于对口间隙.用超声波检测未焊透时,波形单一,反射波幅度大,探头平移时,波形较稳定,反射波动态包络面大且比较规范.3.2对未熔合的检测用超声波检测V形坡口的焊缝未熔合时,通常情况是在外壁扫查时发现在焊缝的另一侧第34卷第6期徐轲等:焊缝无损检测中未焊透与未熔合的识别有较强的回波,而探头移至该侧用一次波扫查时,该位置回波很低甚至没有,二次波扫查则有较强的回波.从内壁(根部所在的面)扫查时,探头一侧有很强的回波,而从另一侧扫查时该位置回波很低甚至没有用超声波检测x形坡口的焊缝未熔合时,通常情况是在一侧扫查时发现在该侧坡口下半部分或对面侧坡口上半部分有较强的回波,而另一侧扫查时情况与上述V形坡口的情况相似.当缺陷的尺寸和类型判别比较困难,或者缺陷分布密集时,用超声波就很难做出准确的判定.这时应使用X射线或其他检测手段以便进一步综合判断.4X射线对未焊透与未熔合的检测目前,焊缝x射线检测最常用的方法是胶片照相法.由于坡口形式不同,相同缺陷在X射线检测底片上呈现出来的影像也有差别,所以在检测前应先明确焊缝的坡口形式.4.1对未焊透的辨别未焊透在X射线底片上的影像是一条细直黑线.单面焊双面成形焊缝根部的未焊透,在x射线底片上的影像一般是在施焊背面成形焊缝中间位置且平行于焊缝,黑度较为均匀的黑直线[6j; 双面焊根部的未焊透,在X射线底片上的影像一般是在焊缝中问位置且平行于焊缝,影像轮廓清晰,黑度较为均匀的直线;V形坡口焊缝中,根部的未焊透均出现在焊缝中间,在X射线底片上一般出现在焊缝影像的中心位置且黑度均匀,呈现连续或断续的黑线;未焊透缺陷影像也可能是偏离焊缝中心线的黑线等.4.2对未熔合的辨别双面焊坡口未熔合,在x射线底片上的影像一般是在焊缝两侧边缘且多呈月牙形,靠近母材侧时呈直线状,靠近焊缝侧时呈弧形(有时为曲齿状),并且黑度逐渐变淡,当沿坡口方向透照时呈黑色条状影像:双面焊层间未熔合,在X射线底片上的影像多呈现黑色不规则的块状,黑度淡且不均匀,一般缺陷中心黑度大,边缘逐渐变淡,与片状夹渣缺陷影像相近.单面焊根部的未熔合,在x射线底片上的影像一般在靠近母材侧是一条黑度均匀的细线, 靠近焊缝中心侧是曲齿状的块状缺陷:单面焊坡口未熔合影像一般是一侧平直另一侧有弯曲,黑度淡而均匀,时常伴有夹渣;单面焊层间未熔合影像不规则,且不易分辨.5未焊透和未熔合的预防措施使用较大电流焊接是防止未焊透缺陷的基本方法.角焊缝时,用交流代替直流可防止磁偏吹.另外,合理设计坡口并保持坡口清洁,用短弧焊等措施也可有效防止未焊透的产生.采用较大焊接电流,正确进行施焊操作并保持坡口的清洁,是防止未熔合产生的主要手段.另外,提高操作人员的技术水平,增强员工的质量意识,并进行相关的业务培训和质量安全教育等也可有效防止未焊透和未熔合的产生.6结语对于在焊缝无损检测中遇见的未焊透和未熔合这两种缺陷,给出了超声波探伤和X射线检测的识别方法,有助于正确认识未焊透和未熔合缺陷,避免漏检,错判并能准确地判别检测结果,提高缺陷的检出率.参考文献[1]林尚扬,关桥.我国制造业焊接生产现状与发展战略研究lJ1.机械工人:热加工,2019(10):16—20.[2]郑晖,林树青.超声检测『M].2版.北京:中国劳动社会保障出版社,2019:273—276.[3]田双.浅谈如何识别未焊透与未熔合田.无损检测,2000, 22(4):179—182.[4]王云昌,江波.超声波检测中对缺陷的定性分析『J1.国外金属热处理,2019,25(6):40—41.[5]JB/T4730.3—2019,承压设备无损检测第3部分:超声检测fS1.[6]林师一.射线底片未焊透与未熔合缺陷影像的识别Ⅲ. 机电技术,2019,30(2):72—74.作者简介:徐轲(1983一),男,陕西西安人,工程师,主要从事石油管材的质量监督与检验工作.收稿日期:2019—08—05 编辑:谢淑霞。
1、焊接检验可分为破坏性检验、非破坏性检验和工艺性检验三类。
按焊接检验进行的过程，焊接检验可分为：焊前检验、焊接过程中检验、焊后检验、安装调试质量检验和产品服役质量检验。
2、熔焊缺陷可分为以下六类分类：裂纹；孔穴；固体夹杂；未熔合和未焊透；形状和尺寸不良；其他缺陷。
3、焊接裂纹是指金属在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。
4、固体夹杂体现形式：夹渣、夹钨。
5、未融合和未焊透的区别：在焊缝金属和母材之间或焊道金属之间未完熔化全结合的部分称为未熔合；焊接时，母材金属之间应该熔合而未焊上的部分称为未焊透。
6、缺陷之所以会降低焊接结构的强度，其主要原因是缺陷减小了结构承载截面的有效面积，并且在缺陷周围产生了严重的应力集中。
7、焊接施工质量的控制应该包括：焊接前质量控制、焊接施工过程质量控制、焊接后最终质量检验等三个阶段。
8、焊接工艺评定是指用拟定的焊接工艺，按标准的规定来焊接试件、标准试样，测定焊接接头是否具有所规定的要求的使用性能。
焊工合格证有效期为3年，提前3个月提出申请，重新考试。
9、氢的聚集、淬硬组织的产生和应力的存在是导致冷裂纹的主要原因。
焊前预热则可避免或减缓上述不利因素的影响。
焊接后立即对工件全部或局部进行加热或保温，使其缓冷的工艺措施称为后热。
后热可减缓焊接接头的冷却速度和加速氢的逸出，防止产生延迟裂纹。
如果焊后能及时进行消除应力热处理，则可免去消氢处理。
通常预热、后热温度的测点应距焊缝边缘100-300mm。
10、每一次熔敷所形成的一条单道焊缝称为焊道。
11、生产过程中采用的焊接检验试板有以下两种：工序试板、产品试板。
焊后热处理是为改善焊接接头的组织或消除残余应力而进行的热处理。
12、焊缝外观检测的常用量具有平直尺、钢卷尺、深度游标卡尺、内径千分尺、外径千分尺、塞尺（或称塞规）以及千分表等。
13、压力试验又称强度试验，主要用来检查焊接接头的强度和致密性。
未熔合和未焊透缺陷的辨识及预防手段摘要本文对焊缝未焊透和未熔合缺陷的原理、无损检测识别及产生的原因进行了浅述，并且提出预防措施。
为焊接作业人员预防这两种焊缝缺陷提供理论支持，为无损检测人员识别这两种焊接缺陷提供参考依据。
关键词未焊透；未熔合；原理；识别；危害；原因；预防1、未焊透和未熔合原理未焊透是指金属母材和焊材金属未充分熔化焊透，母材与焊缝金属未形成充分的联生结晶体，焊缝成形后有缺口，多发生在单层焊缝根部（图1）和双面焊缝的坡口钝边处（图2）。
图1：单面焊根部未焊透图2：双面焊中间未焊透未熔合是焊道之间或焊缝金属与母材之间没有全部熔化结合在一起而产生的缺陷，分为坡口未熔合（图3）、层间未熔合（图4）及焊缝根部未熔合这三种形式。
图3：坡口未熔合图4：层间未熔合2、常规无损检测手段对未焊透及未熔合的辨识2.1射线检测未焊透在射线照相底片上一般呈现的影像为连续或断续的比较有规则的细直黑线。
单面进行焊接的焊缝形成的未焊透缺陷一般位于焊缝的根部，双面进行焊接的焊缝形成的未焊透缺陷则通常位于焊缝中间的连接位置，因为未焊透是焊缝母材加工面和焊缝金属之间没有全部熔透形成缺陷，故未焊透的影像边界清晰、分明。
单面进行焊接、双面成形的焊缝根部未焊透缺陷的影像，在射线底片上一般处于施焊背面成形焊缝中间位置并且于焊缝平行、黑度较为均匀的直线。
双面进行焊接的根部未焊透的缺陷影像，在射线底片上一般也是位于焊缝中间位置且平行与焊缝，影像轮廓较为清晰、黑度较为均匀的黑直线。
在进行开V型坡口的焊缝中，根部未焊透的缺陷影像，一般位于焊缝的中间并且黑度较为均匀，呈现连接或是断续的黑线。
当然，未焊透缺陷在X射线底片上也有可能不在焊缝中间，是偏离中心线黑线等。
未熔合在射线底片上的影像有时不那么清晰，只有当射线正好垂直于未熔合面进行透照时，才有较为清晰的黑化度，均匀的色泽。
单面焊根部未熔合，当靠近母材时同常为黑度均匀的细线，但当在焊缝中心线附近时，则会呈现的影像为不规则齿形块状；单面坡口未熔合缺陷影像通常是一侧平直、另一侧则为不规则曲线，黑度均匀、较淡，有时候会有夹渣影像出现。
