大口径不锈钢管全自动焊接焊缝缺陷成因及DR成像识别

全自动焊接工艺的焊缝缺陷具有种类多、形成原因复杂等特点,为准确识别判定DR检测成像缺陷,通过对漠大二线、陕京四线、中俄东线天然气大口径不锈钢管道培训全自动焊缝的DR检测,对全自动焊缝典型缺陷成因及成像特征进行了分析,为油气长输全自动焊接DR检测评定提供了技术支持。

近年来,油气长输管道工程已大规模推广应用全自动焊接工艺,焊缝无损检测采用常规射线检测,不仅时间长,而且效率低,为此在焊工先期培训过程中利用D R检测全自动焊接管道。通过对漠大二线、陕京四线管道工程、中俄东线天然气管道工程试验段等长输管道全自动焊缝D R的检测,发现缺陷,并对缺陷成因及成像特征进行分析研究,对今后的油气长输大口径不锈钢管工程缺陷评定具有借鉴作用。

缺陷定性分析

(1)坡口未熔合全自动焊接在实际施工中焊接坡口未熔合是非常常见的一种缺陷。产生这种缺陷的原因是:

焊接时焊接电流选择过大,焊接速度太慢,造成焊丝熔化加快,熔化后的铁液流到焊丝的前面覆盖到焊道表面上。由于焊丝前面的焊道温度低,从而使覆盖在上面的铁水还没有和母材熔合就已经凝固,这样就造成了坡口未熔合,又称为侧壁未熔合。大口径不锈钢管组对坡口较宽时,焊丝的摆动幅度不够大,从而导致焊道两侧温度低,焊丝熔化后铁液被快速降温后覆盖在坡口上造成未熔合。

焊缝坡口未熔合缺陷位于焊缝坡口附近的热影响区和熔合区位置,D R成像缺陷显示一般为双侧出现的较细线状影像特征(见图1)。

2)层间未熔合焊缝层间未熔合是焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。产生这种缺陷的主要原因:焊接电流过小,焊接速度过快。角度没掌握好,也会出现层间未熔合现象。最佳焊角度是主与焊道成30°倾角,副垂直焊道。层间未熔合D R成像缺陷显示一般为单侧出现的线状影像特征(见图2)。

3)未焊透缺陷焊缝未焊透缺陷是母材金属未熔化,焊缝金属没有进入接头根部的现象。未焊透缺陷位于焊缝的根部或钝边区,产生原因是:焊接电流小,熔深浅。大口径不锈钢管组对坡口和间隙尺寸不当,钝边太大,大口径不锈钢管不圆,对接接头错边时更容易产生焊缝未焊透缺陷。焊根清理不良,易产生根部未焊透缺陷。

缺陷成像一般显示为线状影像特征,有时伴随气孔夹渣的出现(见图3)。

4)裂纹结晶裂纹存在于焊缝中多呈纵向分布在焊缝中心,主要产生原因是由于焊缝凝固时的先后时间顺序及组织成分不同。焊接熔池在结晶过程中存在偏析现象,当焊接应力足够大时,就会因为结晶被拉开,形成裂纹。焊接时增加热输入,减缓焊道温度下降过快,避免裂纹的产生。

管道组对机械操作不到位,加剧了大口径不锈钢管受力产生裂纹,焊接时有应力的存在易产生裂纹,选用合理的焊接顺序在一定程度上可以减少焊接应力,避免焊接变形,从而大大减少大口径不锈钢管裂纹现象的出现。裂纹缺陷成像特征一般有一定宽度且形状不规则(见图。

5)体积型气孔缺陷体积型气孔缺陷有单个、分散、密集气孔。气孔是焊接时,熔池中的气体未在金属凝固前逸出,残存于焊缝之中所形成的空穴(见图5)。产生原因是:大口径不锈钢管全位置自动焊,坡口窄,填充金属量减少,在焊接电流、电弧电压不变的情况下,焊接速度必须提高,焊接热输入减小,熔池冷却速度加快,气体没有来得及逸出,就被快速冷却的铁液凝固在焊道中,形成气孔。为减少气孔产生,应预热提高母材温度,连续焊接控制层间温度,减缓熔池冷却速度。外界空气进入、保护气体纯度不够、焊丝或母材污染也是产生气孔的原因。焊接时注意防风操作,保证气体的纯度,焊丝或母材除锈、油污。单个、分散气孔成像为圆形或椭圆形状,密集气孔呈蜂窝状。

6)体积型夹渣缺陷体积型夹渣缺陷有条状、密集渣(见图6)。夹渣是焊接后熔渣残存在焊缝中的现象。产生原因是:焊接热输入小,焊缝散热快,液态金属凝固快,熔渣不易上浮。焊道层间清渣不彻底。焊接时脏东西掉落埋入焊道。条状夹渣一般是有一定宽度的,长宽比>3的长条状缺陷,沿着焊缝长度方向呈现块状、边缘不规则的黑影。密集夹渣呈密集颗粒状。

7)内凹焊缝内凹缺陷位于焊缝的根部,是焊缝根部收缩产生的沟槽,多由于焊速慢,熔池大,温度高熔化金属受重力作用发生下坠,焊丝未送到适当位置或对口间隙大,根部焊道宽所致。一般成像为有一定宽度的凹线状影像(见图7)。

2.缺陷质量等级评定

1)焊接接头质量等级缺陷被确认后,根据SY/T41092013标准执行,评定焊接接头的质量分级。标准将焊缝质量划分为四个等级。

2)焊接接头缺陷评级级接头内不应存在裂纹、未熔合、未焊透、条形缺陷、内凹、烧穿和内咬边。级对接接头不应存在裂纹、外表面未熔合。

3.结语

20163月~201711月,通过对漠大二线、陕京四线、中俄东线天然气大口径不锈钢管工程试验段培训焊缝的检测,总结出了全自动焊缝缺陷定性、识别方法。特别应注意评定D R检测底片时要了解焊接位置,大口径不锈钢管接头焊接工艺,掌握各种缺陷在底片上的影像特征,力求做到评定精确、不错评、不漏评。严格按照标准要求执行,保证评定准确率,从而保证检测评定质量,为今后全自动焊缝D R检测评定提供技术支撑。

文章作者:不锈钢管|304不锈钢无缝管|316L不锈钢厚壁管|不锈钢小管|大口径不锈钢管|不锈钢换热管

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