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分析建筑钢结构焊缝无损探伤检验的几点问题摘要：近年来，随着我国城市化建设进程的不断加快，各类建筑与日俱增。
钢结构以其自身诸多的优点，被广泛应用于建筑工程建设当中。
焊接是钢结构构件连接的主要加工方法，其在钢结构建筑中具有无可替代的重要地位，而焊接质量的优劣直接关系到钢结构的整体质量。
在焊接质量控制中，焊缝质量检验是非常重要的环节之一。
基于此点，本文就建筑钢结构焊缝无损探伤检验的几点问题进行浅谈。
关键词：建筑钢结构；焊缝；无损检测技术一、建筑钢结构焊缝无损探伤检验中存在的问题（一）钢结构焊缝无损探伤检验常用的方法1.超声波探伤技术。
是指利用超声波检测仪探测材料结构内部缺陷的一种无损检测方法。
目前，超声波探伤被广泛应用于建筑结构无损探伤检验中，具备操作简单、灵敏度高、成本低、探测效率高、对人体无损伤等优点，但是由于该方法在对缺陷进行定性定量评定时，受探伤技术人员技术水平和实践经验的影响较大，所以难以满足精确评定的要求。
2.射线无损检验法。
由于该方法具备准确判定缺陷形状的优点，加之获取的缺陷定量信息可靠性较高，所以被广泛应用于密闭性要求较高的钢结构产品无损探伤检验中。
但其缺点也比较明显，如射线对人体存在一定危害性，并且射线探伤的成本高，所需检验时间也相对较长。
3.磁粉探伤无损检测技术。
主要是指在强磁场当中，当铁磁性材料存在表层缺陷时，会对磁粉产生吸附效果，通过对磁粉吸附的多少来判断焊缝内部是否存在缺陷。
由于磁粉探伤仅能够发现磁性金属表面或是与表面极为接近处的焊缝缺陷，从而使得其只能作为定量分析之用，很难判断出缺陷的准确性质及具体深度。
（二）焊缝无损探伤检验中存在的具体问题分析鉴于上述几种检验方法中，超声波探伤在建筑钢结构焊缝检验中应用范围最广，为此，下面仅针对该方法在具体应用过程中存在的一些问题进行分析。
1.一次波盲区问题。
因节点球焊缝本身的结构特点，使得超声波探伤检验仅能够从杆件的一侧进行，由于检验过程受到了一定的限制，致使无论选用任何一种折射角的探头进行一次波探伤时，都存在无法检测到的范围，这就是所谓的一次波盲区。
钢结构焊缝超声波探伤测试存在的问题与管控措施分析摘要：随着装配式建筑工艺的出现及广泛应用，钢结构的使用量相对增加。
本文概述了超声波探伤测试的原理、分类、应用特点，剖析了钢结构焊缝类型、缺陷类型，以及超声波探伤测试中存在的问题。
并以此为基础，提出了几点较有针对性的管控措施。
关键词：钢结构焊缝；超声波探伤测试；问题；管控措施超声波探伤测试也称超声波无损检测，基本原理是将超声波发射到不同介质后形成反射信息。
主要分为发生中的缺陷检测、发生后的缺陷检测，后一种检测又分为表面缺陷、内部缺陷检测。
应用特点集中在对焊缝位置、类型、数量、性质、大小等具体特征的确定方面。
下面对其应用展开具体讨论。
1、钢结构焊缝及缺陷类型分析钢结构连接方式中以焊接连接为主，通常情况下为了保障焊接质量，要求焊接工作人员于基底金属接头位置留有斜坡，严格按照国家以及行业相关质量管理体系标准、焊接工艺要求，控制好凹槽（删除）焊接过程质量。
钢结构焊缝缺陷包括表面缺陷类型与内部缺陷类型。
造成缺陷的原因是在焊接过程中，产生了大量热量，钢结构表面受到热量影响后，会使焊缝表现出现裂纹、焊缝内部夹杂焊渣、焊缝周边发黑，进而形成焊缝缺陷。
（红色删除）不同缺乏的成因存在较大差异，例如，热裂纹主要由钢材与焊材中存在的硫、磷造成，而冷裂纹由焊接时的温度下降时的延迟所致。
再如，钢材厚度较大、杂质较多时，硫含量偏大，此时焊接时受到垂直方向的作用力影响会造成层状撕裂缺陷。
除此之外，不同的型材中存在密集型气孔、析出型气孔，焊材与焊接工艺参数选择不当或坡口母材料清洁不足时，容易引起毛孔、珠粒、孔隙度大等缺陷。
其中，表面缺陷主要包括毛孔、焊接珠粒、表面燃烧等等，内部缺陷主要表现为焊接裂缝、焊接孔隙度、焊接泄漏、焊渣夹杂物等。
2、钢结构焊缝超声波探伤测试存在的问题2.1技术方案研发设计水平低目前，在钢结构焊缝无损检测中，超声波探伤测试效果较好，应用相对地普遍。
尤其从2018年开始实施“互联网+”改革后，钢结构焊接施工中进一步强化了对该技术的应用，通过数据采集、传输、存储、抽取、分析、利用等完整的数据化管理方式，扩增了该技术的应用效果。
探伤不合原因及其提高措施汇总（Ⅱ）引言：本文是最新几篇文献的汇总（不含个人观点），希望大家能理性地去看待，曾有人说过：“成功的背后可能有着不同的经历，但失败的背后都有着惊人的相似”，我认为这句话很实在，借鉴别人的经验，我们可以少走很多弯路，但我们是借鉴而不是全盘地吸收，尽可能地取其精华部分。
更重要的是要了解我们厂最近采取了哪些措施，哪些环节是主要因素，哪些因素我们要重点去研究，哪些因素我们要抛弃。
我们此举目的是尽我们的一点微薄之力和优势，广泛发动大家出谋划策，有时星星之火是可以燎原的，免得走弯路和冤枉路，早日将探伤攻关进行到底。
本内容初步计划分五期，本次是第二期。
一探伤不合概况钢板的疏松、偏析、非金属夹杂物、气体等都可能导致钢板超声波探伤不合格,探伤反映出的主要缺陷有点密、长条、裂纹、面积缺陷及分层性缺陷等。
点密、裂纹及分层缺陷占缺陷80%以上,而点密和裂纹缺陷主要集中在铸坯三角区。
对探伤不合格的钢板试样分别沿轧制方向和垂直轧制方向剖开,进行低倍检验,发现在钢板厚度中心位置有明显的偏析线存在。
在探伤不合格钢板上取试样进行分析,金相组织为F + P,中心偏析带存在贝氏体组织,同时偏析带中有明显的微裂纹。
表征结果显示被检测试样非金属夹杂物级别比较高,同时存在严重的带状组织及魏氏组织; 裂纹处的能谱分析结果表明裂纹部位存在氧化物及硫化物夹杂,另外部分地方存在锰的偏聚,裂纹周边存在的大的颗粒主要是含氧的杂质。
对探伤不合格板的Z 向拉伸断口进行扫描电镜观察,发现拉伸断面分布有条状异常组织。
能谱分析结果显示,该组织处硫、锰含量异常，其它表征手段也发现存在明显的硫、锰成分偏析现象。
二探伤不合原因分析部分汇总（1）三角区无损检测不合格由于在连铸坯三角区的3个方向生长的柱状晶同时进行,它们相遇时互相制约,在板坯的凝固末期,由于柱状枝晶过于发达,产生了搭桥现象,加上杂质元素的富集偏聚,使固液两相区的钢液变得更粘稠,补缩无法充分进行,形成疏松。
地下管线探测精度不高的原因分析1 影响地下管线探测精度的因素为了使地下管线探测的工作顺利进行和获得更加精准的地下管线数据，将地下管线探测的精度作为研究对象进行研究和讨论影响其探测精度的相关因素。
1.1 地下管线探测仪的异常运作平面定位精度与埋深探测精度是地下管线探测仪本身具备的出厂标准精度，仪器的相关设置也会有所不同，工作人员要根据地下管线探测仪的说明，对探测仪进行相应的设置与选择。
通常，仪器测得的地下管线数据是指在理想的状态下得到的，然而，仪器在运行的过程中，不可能是在理想的状态下运行，因此这里就需要计算相应的差值，从而获得工作状态下的地下管线数据，当地下管线仪器的运行出现了异常或地下管探测仪在异常的状态下运行，则真实值就会远离测量值，这时就会大大地影响了地下管线探测的精度。
1.2 多种管线同时运行干扰在实际的工作过程中，往往会出现多种管线交错建设的情况，当不同类型的管线距离很近时，管线同时运行，这时管线之间就会产生一定的磁场，影响管线的运行，这是影响地下线探测精度的主要因素之一。
地下管线探测精度的误差与管线的间距、埋深的深度有关，另外还与管线间距和深埋的比值有关，这是通过了一系列的数据分析得出的管线测深精度的规律。
通过试验可以发现，当管线间距与深埋的比为2时，地下管线探测的精度产生的误差最大，不同的比值，会产生不同的误差，因此在地下管线的建设过程中，就要注意管线的规划，計算各种不同方案的建设产生的探测精度的误差，选择误差最小的建设方案，避免多种管线交错构建。
1.3 工作人员的管理不当探测地下管线的工作主要是由人来完成，工作人员在探测过程中出现的误差会直接影响到地下管线探测的结果，工作人员的操作是否正确直接关系到管线探测的精度高不高。
地下管线的探测工作要求工作人员手持探测仪，并保持垂直的状态，根据所处位置的声音、亮度、指针等判断管线的类型、埋深，这一系列的重要工作都要由工作人员独自完成。
一般情况下，工作人员的判断能力是有区别的，有的判断能力很强，有的判断能力很弱，工作人员的判断能力也会对地下管线探测精度产生一定的误差。
钢板超声波探伤缺陷成因及控制分析【摘要】本文首先介绍了在钢板中应用超声波探伤检测的工作原理，然后又对常见的一些探伤缺陷以及其成因进行了简要探讨，并就钢板超声波探伤的主要控制因素进行了相应阐述。
【关键词】超声波探伤；控制分析；缺陷成因引言在我国的有关国家标准中，明确地规定了压力容器板、建筑结构、锅炉板、船板等特殊用途的钢板，必须进行有关的超声波探伤实验。
超声波探伤技术，可分为手动探伤和自动探伤这两种方式。
手动的探伤，具有灵活性强、投资低等优点，因此，在我国的大多数中厚型钢板中，多采用这种探伤方法。
但是，在手动探伤中，仍然存在着生产效率低、探伤速度慢、探伤时间长、劳动强度大、易造成漏探和误探、占用生产场地多等缺点。
而自动探伤技术则包含了占用生产场地少、效率高、速度快等优点；而且自动探伤技术还采用了在线的方式进行探伤，基本上不会存在钢板的重复搬运以及占用生产场地的问题。
1、超声波探伤的原理超声波探伤技术，主要是通过其探头发射一定的超声波信号，这些信号进入到钢板的内部之后，钢板如果存在某些的缺陷，那么其声阻抗就会发生相应的变化，反射率、透射率进而也会产生一些相应的变化，在这种情况下，探伤仪上的波形也会发生变化。
所以，只要通过反射波的形状、强弱、多少、冶炼轧制工艺、分布范围以及底波状况等因素，就可以判断分析出钢板发生缺陷的大小、性质和位置等。
在超声波探伤中，采用不同波形和频率的超声波，会在测试材料上返回不同的波形，因此，一般采用的都是频率高于20kHz的超声波。
当超声波进入待测材料后，会产生一些机械振动。
由于超声波会在不同的材料中，呈现出不同的特性，因此，可以利用超声波探伤，检测出不同特性的测试材料。
在一般钢板的超声波探伤中，是通过横波和纵波这两种形式的波形来完成测试过程的；横波是用来检测钢板内部以及其表面的纵向线状缺陷的；而纵波则是更适合于检测钢板内部的球状裂纹、夹渣、分层等内部缺陷。
2、钢板常见缺陷及其成因2.1钢板常见的探伤缺陷（1）分层。
板材探伤不合格原因的分析摘要：为解决7A04铝合金板材A级探伤不合格的问题,对7A04铝合金板材产生缺陷的原因进行分析,通过对缺陷部位的低倍、高倍组织观察及扫描电镜的能谱分析,确定出该探伤缺陷是由于其内部组织中存在夹杂物所致,并从提高熔体纯洁度、改善分配液流的玻璃纤维布质量等方面提出改进措施。
关键词：夹杂物;铸造;探伤;熔体净化;一批桥梁板材,轧制后有探伤不合格的情况,在检测时发现有裂纹和偏析,而且大多集中在板厚的中心部位,中心部位的碳、硫含量明显高于其他部位。
钢板中的碳、硫等元素的偏析往往会影响钢材的性能,如疲劳极限降低、钢板超声波探伤不合格、冲击韧性差等。
国内外研究也表明,中心偏析必然会导致钢板性能的变化。
碳、硫等元素的偏析是否对板材的探伤合格率造成了影响,为了探讨这个问题,找出造成板材探伤不合格的原因,笔者采用多种实验方法对探伤不合格样品进行了分析,包括原位成分分析、金相、扫描电镜和显微硬度分析等。
7A04铝合金因具有密度小、强度高、加工性能好等优点,主要用于生产薄板和厚板,制造客机、运输机和战斗机的机身蒙皮、上下机翼蒙皮、翼梁、中心机翼结构件和舱壁,是航空航天工业的主要结构材料之一。
1 实验取样和实验结果分析所用的金相、扫描电镜和显微硬度试样分别为板厚40 mm,板厚25 mm探伤不合格试样。
原位分析所用试样取自冷弯试样夹头部位。
显微硬度分析时采用较小的载荷(10g)以减小压痕尺寸,以利于进行微小尺寸组织的检测。
此外,为全面了解心部组织的形成,对连铸板坯进行了金相组织检测。
1.1 原位成分分析结果原位分析成分统计结果见表1。
表明碳的偏析较严重,碳的平均含量为0.057%,其最大偏析度为3.44,则偏析处碳含量最大为0.196%,远远大于钢板中的碳含量0.06%,如沿板厚方向的碳元素的分布图1(a)(Y=22.11,Y方向=轧制方向)显示了碳在最大偏析处的分布情况。
此外,有害元素硫的偏析也较严重,检查出的硫最大偏析度为1.53,其最大偏析处的元素分布如图1(b)所示。
X52管线钢的本构关系及失效判据研究马廷霞;苟文婷;唐愚;常学平;唐亮【摘要】X52管线钢广泛应用于石油天然气长输管道工程,具有良好的力学特性:强度高、塑性好.其本构关系的研究确定、矩阵表达及失效判据的建立是研究的主要内容.通过对比该材料的静力拉伸实验结果和Ramberg-Osgood本构模型,发现ε≤εP0.2时,Ramberg-Osgood本构方程能够比较准确地反映X52管线钢的拉伸应力-应变关系,但当ε＞εp0.2时,基于Ramberg-Osgood模型所得理论本构曲线与实验结果有较大的误差.基于此,对Ramberg-Osgood本构模型做出了修正,提出了X52管线钢在单向拉伸状态下的全局二段式应力应变关系式,并建立了X52管线钢本构关系的矩阵表达式.根据X52管线钢塑性极好的特点,分别研究了塑性材料基于应力的失效判据和基于应变的失效判据,给出了X52管线钢的应变控制失效准则.【期刊名称】《西南石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(036)004【总页数】7页(P162-168)【关键词】X52管线钢;本构关系;矩阵方程;Ramberg-Osgood本构模型;失效判据【作者】马廷霞;苟文婷;唐愚;常学平;唐亮【作者单位】西南石油大学机电工程学院,四川成都610500;中国石油西部管道公司乌鲁木齐输油气分公司,新疆乌鲁木齐830000;中国石油西南管道公司兰成渝输油分公司,四川成都610069;西南石油大学机电工程学院,四川成都610500;西南石油大学机电工程学院,四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】TE88;TG115.5+2马廷霞，苟文婷，唐愚，等．X52管线钢的本构关系及失效判据研究[J]．西南石油大学学报：自然科学版，2014，36（4）：162–168．Ma Tingxia,Gou Wenting,Tang Yu,et al．A Study on X52 Pipeline Steel Constitutive Relation and Failure Criterion[J]．Journal of Southwest Petroleum University：Science&Technology Edition，2014，36（4）：162–168．X52管线钢是油气储运中常用的管道材料，具有良好的力学性能和工艺性能。
2019年第1期鞍"技术A N G A N G T E C H N O L O G Y总第415期生户卖咸〉.......管线钢板探伤不合分析及解决措施苏小利，于海岐，邢维义，崔福祥，刘博，吕志勇，殷东明，刘文飞(鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司，辽宁营口 115007)摘要：针对鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司管线钢钢板探伤合格率低的问题，采取 了L F炉配制低熔点精炼渣系、优化R H喂线工艺、延长钢水镇静时间、提高中间包钢水过热度 等措施后，提高了管线钢铸坯的纯净度，轧后钢板探伤合格率由75.00%提高到97.36%。
关键词！管线钢'连铸坯'精炼'内部质量'探伤合格率中图分类号：TF777 文献标识码：A文章编号：1006-4613(2019)01-0051-05Analysis on Causes Leading to Disqualitied Pipeline Steel Plates byFlaw Detection and Corresponding SolutionSu Xiaoli，Y u Haiqi，Xing Weiyi，Cui Fuxiang，Liu B o，Lv Zhiyong，Yin Dongming，Liu Wenfei (Bayuquan Branch of Angang Steel Co.,Ltd.,Yingkou 115007, Liaoning,China) Abstract：In allusion t o the problem of the low pass percent of the flaw detection for the steel plates for pipeline in Bayuquan Branch of Angang Steel Co.,Ltd.,such measures as preparing the slag system with low melting point for refining in LF,optimizing wire feeding process for R H,prolonging the holding time of molten steel and increasing overheating degree of the molten steel in tundish were taken.By taking these measures the cleanliness of continuous casting slabs for pipeline steel was improved and then the pass percent of the flaw detection for the steel plates produced by rolling these slabs was improved t o 97.36% from75.00%.Key words：pipeline steel;continuous casting slab;refine；internal quality;pass percent of flaw detection管线钢广泛应用于原油、成品油、天然气、城 市管道煤气等物质的输送，其内部质量直接影响 工程的安全性和可靠性。
钢板探伤缺陷原因分析及改进措施汇总一调查数篇文献发现目前钢板探伤不合的原因主要有：板厚中心存在着硫化物等非金属夹杂；微量元素偏聚及贝氏体带状组织的存在；在轧后冷却过程中,由于表层和中心冷却速度存在差异,在钢板内部容易产生热应力；钢中的氢含量偏高以及MnS的存在容易形成氢捕获阱，使氢含量增加；中心偏析严重造成的钢板分层；连铸的保护渣和耐火材料的卷入；铸坯的裂纹等因素。
二解决的措施和注意事项有：1 轧后钢板堆冷；铸坯缓冷。
2 喂入适量的Ca - Si线进行钙化处理来改变MnS的形态；钢液中加入一定量的稀土元素以消除MnS。
3 控制钢液中H，N元素的含量；控制原材料的干燥和新鲜程度。
4 应保证钢中的P、S 含量少，进行充分的脱氧、脱硫，尽可能提高钢水的纯净度；适当控制Mn的含量。
5在精炼过程中控制好合适的吹氩流量；延长钢水精炼后的软吹氩时间。
6 转炉钢水进精炼炉取的第一个样Al含量不小于0.040%。
7在LF炉处理初期,强化渣面扩散脱氧降低渣中的氧含量，降低渣中的MnO和FeO的含量,使渣中的(MnO+FeO)<1.0%。
8向钢液中喂入铝线或加入其它的脱氧剂对钢水进行沉淀脱氧,加入的脱氧剂(如铝线)要一次性加到位。
9 提高钢水终点拉碳率；提高转炉炉后顶渣的配比量。
10 调整合适的轻压下工艺和二冷配水制度；11 连铸尽量采用低过热度浇钢。
12 结晶器水温差控制在6～8℃,采用弱冷的配水模式。
13优化电磁搅拌参数,选用特定的二冷冷却方式及控制适当拉速。
14 轧制时增大道次压下量, 保证轧制压力渗透到钢锭心部, 同时保证总压下比。
15 通过增大中间包的容量,加大中间包受钢口区域面积,加高中间包,使钢水在中间包内滞留时间变长。
改变中间包挡渣墙孔洞的个数和位置,以改变钢液在中间包内的流动路径和方向,促使夹杂物上浮,减少铸坯中氧化物夹杂。
三：关于以上内容的详细资料1板厚中心存在着硫化物、微量元素偏聚及贝氏体带状组织。
・生产实践・X52管线钢探伤不合的分析魏立国 彭 勇 徐惟诚 石云峰(宝山钢铁股份有限公司)摘 要 管线钢是厚板产品中重要的一类,X52管线钢按正常工艺浇注、加热和轧制,其超声波探伤时出现批量不合格钢板。
采用低倍、金相、扫描电镜等分析了探伤不合格的原因,证实钢中存在钙铝酸盐和硫化钙的大型复合夹杂,是导致探伤不合格的主要原因。
根据分析检测结果,提出了相应的工艺改进措施。
关键词 管线钢 超声波探伤 精炼 改进措施Analysis on the Causes of Nonconfor m ityi n Ultrason i c Fl aw Detecti on for X52Pi peli n e SteelW ei L iguo,Peng Yong,Xu W eicheng and Shi Yunfeng(Baoshan Ir on and Steel Co.L td)Abstract Pi peline steel p late is an i m portant category in heavy steel p late p r oduct m ix.Quite a nu mber of X52 p i peline steel p late are rejected in batch by ultras onic fla w test although the p lates were p r oduced by nor mal casting, heating and r olling p r ocess.The causes of nonconfor m ity in ultras onic flaw detecti on are analyzed by using macr oscop ic exa m inati on,metall ographic exa m inati on and SE M.The analysis result p r oves the existence of the large comp lex in2 clusi ons of calciu m alu m inate and CaS in the steel,which is the maj or reas on of the nonconf or m ity in ultras onic fla w detecti on.Based on the analyzing and testing result,s ome relevant i m p r ove ment measures are p r oposed.Keywords Pi peline steel,U ltras onic fla w detecti on,Refining,I m p r ove ment measures1 前言作为AP I系列中较高等级钢种,X52是宝钢厚板生产线投产以来的第一个高级别、高附加值管线钢产品。
在大批量试制过程中,按正常的浇铸、加热、控制轧制生产工艺,该钢种的力学性能合格率很高。
但是,进行超声波探伤(UST)时,个别炉次的钢板存在批量探伤不合格现象,造成了较大经济损失。
因此,查明探伤不合的原因成为管线钢生产的关键。
本文对X52管线钢板探伤不合试样进行多种检测,发现探伤不合部位存在毫米级大型夹杂物。
钢板缺陷位置和铸坯缺陷有明显对应关系。
炉外精炼钙处理过程中,形成复合脱氧产物,熔点较高,在钢液中上浮不充分,被铸坯凝固部分捕获、聚集,使夹杂物在铸坯约1/4厚度处富集,导致钢板内部存在缺陷,造成探伤不合格。
2 试样检测方法2.1 生产工艺流程X52管线钢采用铁水预处理→300t顶底复合吹炼转炉→脱氧合金化→RH真空处理→喂硅钙丝(钙处理)→吹氩镇静→板坯浇铸→板坯加热→控制轧制→超声波探伤的流程生产。
转炉顶底复合吹炼后挡渣出钢,并加入炉渣改质剂;RH 真空处理脱氢并净化钢液;真空冶炼结束后钙处理,进行夹杂物变性,并吹氩镇静;钢包经60t大容量中间包进行浇注,铸机是2300mm宽、双流立弯式板坯连铸机。
2.2 检测试样钢板检测试样从在线超声波探伤不合格的钢板中选取,去除热影响区(HAZ)部分。
板坯检测试样从连铸板坯上随机切取。
X52的AP I标准成分和试样熔炼成分如表1所示。
2.3 检测方法对试样钢板进行人工超声波复检,准确标定钢板内部缺陷的位置。
采用钼丝切割,制成备检试样。
对试样分别进行热酸浸泡低倍检查,用・7・ 第13卷第6期 2007年12月 宽厚板W I D E AND HE AVY P LATEVol.13.No.6 Dece mber 2007 LE I CA 正置式光学显微镜进行金相观察,用JS M -6460LV 扫描电镜检测缺陷部位的夹杂物化学组分。
表1 X52化学成分/%CMn P S Nb +V +Ti 实际0.12 1.260.0150.0080.05AP I 标准≤0.22≤1.40≤0.025≤0.015≤0.153 检测结果超声波探伤主要是根据被检材料内部不连续处的声阻抗与材料本体不同这一物理特性,利用超声波在不同声阻抗的介质界面处出现反射、折射、透射和衍射等规律,检测并判断钢板内部质量的一种无损检测方法[1][2]。
根据超声波波型,一般有纵波、横波、斜波等检测方法。
本文所涉及管线钢均采用纵波探伤,通过在线计算机系统对超声波信号的采集、运算和判断,用三维图形方式将钢板内部缺陷位置准确地显示在计算机屏幕上。
从在线自动探伤和人工复探的波形上判断,探伤不合格钢板反映出的主要特点为:钢板大面上呈点状密集型缺陷,以及少量不规则连续型缺陷;在厚度方向上分布于钢板1/4厚度附近,对应连铸板坯的内弧侧。
3.1 钢板低倍检测将切取的钢板试样沿全厚度方向进行酸洗,发现在钢板厚度1/4附近处存在不连续、短条状的微裂纹,裂纹走向接近于直线。
裂纹最宽处约0.5mm ,其长度为几个毫米。
钢板厚度中心部分未发现明显的疏松或者黑线。
如图1所示。
图1 探伤不合试样低倍形貌3.2 板坯低倍检测对探伤不合钢板溯源,选择其对应的连铸板坯,取样、加工、热酸浸蚀45m in,按mannes mann 标准图谱,偏析为20级,未发现内裂。
在板坯厚度约1/4处,出现点状微孔,色度明显较深,判断为夹杂缺陷,如图2所示。
图2 连铸板坯低倍形貌3.3 金相组织将探伤不合试样制成金相样后在光学显微镜下观察。
缺陷发生处(1/4厚度)存在长条形非金属夹杂,断续相连,局部出现较大的颗粒状或块状夹杂,完全球化的夹杂物较少。
各区域大型夹杂物色度上略有区别,如图3所示。
缺陷处的夹杂物尺寸较大,一般达到100μm ,部分长度达到500μm 以上。
图3 试样裂纹处大型夹杂物特征在探伤合格部分取样,于光学显微镜下观察,视场中夹杂物均为显微夹杂,尺寸小于50μm;浸蚀后,呈带状组织,晶粒度均匀,为铁素体+珠光体+少量贝氏体,如图4所示。
带状组织评级为2.0级。
由图4可见,钢板中心部位存在较明显的碳、锰正偏析,使钢板中部珠光体量有所增加,在冷速・8・宽厚板第13卷 较快情况下局部出现少量贝氏体。
从探伤合格部分的试样检测结果看,金相组织总体正常,这种偏析在中低碳系列厚板中钢种较为常见,不足以造成超声波探伤不合。
探伤不合钢板的缺陷部分存在的大型夹杂物(如图3)超过一般意义上的显微夹杂物尺寸,达到毫米级,显然与二次精炼或浇铸过程中存在异常有关。
图4 正常钢板微观组织3.4 扫描电镜分析用扫描电镜对缺陷试样(图3试样)进一步观察时发现(如图5),不连续、短条状裂缝中夹杂物的成分主要为A l 、S 、Ca 、O 等元素,含有微量的Si 元素,没有发现K 、Na 、F 、Zr 等元素。
说明大型夹杂并非源于保护渣卷入或者耐火材料剥落造成的外生夹杂。
由图5可见,缺陷处不同区域的化学组成虽然略有不同,但主要成分为A l 2O 3、Ca O 、CaS 。
由于X52管线钢采用喂硅钙丝工艺,Ca 脱氧和变性过程中产生的氧化物、硫化物及A l 2O 3夹杂一起,共同形成钙铝酸盐(xCa O ・y A l 2O 3)和CaS 的复合夹杂。
4 分析和讨论4.1 缺陷位置本文所涉及管线钢钢板轧制所使用的连铸板坯,在浇铸过程中采用轻压下工艺,轧制压下比在8以上。
从低倍分析结果看,轻压下工艺改善了连铸板坯中心疏松,减少了中心偏析、缩孔,扩大了等轴晶区,加上大压下比,有效提高了钢板中心致密度。
钢板正常部分的金相也表明,偏析程度属于正常。
说明探伤不合与微孔、疏松、偏析等无关。
板坯翻面轧制及探伤的对比试验表明,探伤不合与轧制工艺无关。
通过观察,钢板缺陷位置集中于厚度1/4处。
X52采用立弯式连铸机生产,在浇铸后的凝固过程中,液相穴中的大型夹杂仍继续上浮:处于垂直段时,上浮的夹杂物可以被保护渣吸收;处于弯曲段时,上浮的夹杂物则被凝固坯壳捕获,集中于内弧侧接近于1/4厚度处。
因此,钢板外弧侧很少发现大型夹杂富集现象。
夹杂物在板坯的1/4厚度富集,加剧了夹杂物在厚度上分布的不均匀性;夹杂物之间互相碰撞长大,则极易生成大型夹杂物。
图5 夹杂物的SE M 图4.2 探伤不合的判定对缺陷处的检测分析表明,大型夹杂物达到毫米级。
从在线探伤三维图形可见,大型夹杂密集分布,部分呈连续性分布。
按G B /T 2970-2004的判定规则,多个缺陷的相邻间距小于100mm 或小于相邻缺陷的指示长度时,则各点缺陷面积总和作为单个缺陷指示面积。
即不直接相连但相邻的缺陷,均可按一个缺陷计算面积,因此,大型夹杂虽然单个尺寸较小,但是密集分布,最终判定为探伤不合格。
4.3 夹杂物组成和来源金相和扫描电镜分析夹杂物的尺寸达到毫米数量级,大于一般冶炼条件下产生的显微夹杂。
从夹杂物化学组成分析来看,不含保护渣、耐火材料的成分,非外生夹杂。
对夹杂物的不同区域进・9・ 第6期魏立国等:X52管线钢探伤不合的分析 行定量分析发现,不同区域的夹杂物组成略有区别。
图5(a)区域处化合物含量为:A l2O375.34%、Ca O5.91%、Ti O5.41%、CaS10.03%等;图5(b)区域主要为:A l2O375.5%、Ca O12.61%、CaS8.11%等。
夹杂物主要是钙铝酸盐和硫化物的复合夹杂,其形貌为条形或者近似条形,局部为近球形或块状。
由于该钢种二次精炼采用钙处理工艺,且夹杂物含有熔点较高的CaS,可以推定,探伤不合与喂硅钙丝及相关工艺密切相关。
研究表明[3],钢中喂入硅钙丝可起到脱氧、脱硫、改变夹杂物(硫化物、氧化铝)形态、尺寸及分布,从而提高钢板的综合力学性能和焊接性能等,既经济又有效,因而被广泛应用。
