第一篇：5Ni鋼焊縫超聲波檢測(cè)異常反射波分析

5Ni鋼焊縫超聲波檢測(cè)異常反射波分析

孫寶民 陸凱

【摘要】某廠5Ni鋼大規(guī)模焊接產(chǎn)品，驗(yàn)收超聲波探傷檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)在焊縫熔合線與鋼材厚度方向偏中心位置，斷斷續(xù)續(xù)有異?；夭óa(chǎn)生，并且回波峰值超常。驗(yàn)收部門驗(yàn)收不合格，引發(fā)大批產(chǎn)品不合格，產(chǎn)生糾紛。針對(duì)該現(xiàn)象，采取宏觀檢查，金相觀察，能譜分析等方法進(jìn)行分析。結(jié)果表明，因焊接施工操作不當(dāng)，使焊材熔敷金屬與5Ni鋼在熔融時(shí)冷卻的時(shí)間產(chǎn)生異樣，導(dǎo)致焊縫內(nèi)局部區(qū)域存在母材金屬，隔離了焊縫的連續(xù)性，在超聲波探傷時(shí)產(chǎn)生了聲阻抗反射波現(xiàn)象。關(guān)鍵詞：5Ni鋼；焊接缺陷；金相分析；能譜分析 1.概述 隨著天然氣（LNG）在全球消耗量的持續(xù)增長導(dǎo)致開采量井噴式急劇增長，國內(nèi)外相續(xù)不斷建造大型LNG儲(chǔ)存設(shè)施。目前大型低溫儲(chǔ)罐和壓力容器中鎳鋼基本取代了Ni-Gr不銹鋼成為建設(shè)LNG低溫儲(chǔ)罐的主要材料，有效的焊接對(duì)于LNG儲(chǔ)罐的安全和可靠性是非常關(guān)鍵的，而焊縫的檢測(cè)則是保證焊縫質(zhì)量的關(guān)鍵。本文所述的超聲波探傷在焊縫區(qū)域有異常回波現(xiàn)象的焊接接頭是某型號(hào)液罐上使用的X12Ni5鋼板的對(duì)接接頭。在施焊完畢后，接頭經(jīng)100%超聲探傷（UT）及射線探傷（RT），發(fā)現(xiàn)焊接試板在超聲波探傷時(shí)，有異常反射波且均超標(biāo)，但經(jīng)X光射線拍片底片未發(fā)現(xiàn)任何缺陷，且該現(xiàn)象為陸陸續(xù)續(xù)產(chǎn)生。通過在超聲探傷有異?；夭ǖ奈恢貌扇『暧^檢查、金相觀察、能譜分析等方法，分析了超聲波探傷時(shí)產(chǎn)生回波的原因。5Ni鋼焊接接頭采用X形坡口，反面清根，雙面焊。樣品的形貌如圖1所示，我們對(duì)圖中焊縫標(biāo)注異常區(qū)域進(jìn)行了分析。2.焊接接頭檢測(cè) 圖1 送檢試樣的宏觀形貌 圖2 低倍試樣取樣位置（1）宏觀金相檢測(cè)超聲波探傷 根據(jù)超聲波檢測(cè)缺陷標(biāo)識(shí)位置，截取焊縫低倍試樣，焊縫低倍試樣的取樣位置如圖2所示。每個(gè)焊接試樣按圖中標(biāo)注的方向定義為上剖面和下剖面，a為上剖面，b為下剖面。試樣經(jīng)磨床磨光后，根據(jù)GB/T 226—1991標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行冷酸侵蝕，試樣的低倍組織形貌如圖3~圖7所示。根據(jù)GB/T 6417.1—2005標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊縫試面進(jìn)行評(píng)定，所檢試面焊縫與母材熔合良好，未見焊接缺陷。圖3 1#試樣上、下剖面焊縫低倍組織的宏觀形貌 圖5 3#試樣上、下剖面焊縫低倍組織的宏觀形貌（2）微觀金相檢測(cè) 分別按委托者提供的異常位置截取3#、4#金相試樣，取樣位置如圖

8、圖9所示。試樣經(jīng)鑲嵌、磨拋、化學(xué)侵蝕后，置于顯微鏡下觀察，3#試樣的焊縫內(nèi)可見與母材金屬一致的顯微組織，母材的顯微組織形貌則存在偏析現(xiàn)象；4#試樣的焊縫內(nèi)可見與母材金屬一致的顯微組織，母材的顯微組織形貌存在偏析現(xiàn)象（見圖10~圖17）。圖4 2#試樣上、下剖面焊縫低倍組織的宏觀形貌 圖6 4#試樣上、下剖面焊縫低倍組織的宏觀形貌 圖7 5#試樣上、下剖面焊縫低倍組織的宏觀形貌 圖8 3#金相試樣的取樣位置 圖9 4#金相試樣的取樣位置 圖10 3#試樣焊縫區(qū)域剖面侵蝕態(tài)形貌 圖11 3#試樣焊縫區(qū)域剖面侵蝕態(tài)形貌 圖12 3#試樣基體的顯微組織 圖13 3#試樣的焊縫顯微組織 圖14 4#試樣焊縫區(qū)域剖面侵蝕態(tài)形貌 圖15 4#試樣焊縫區(qū)域剖面侵蝕態(tài)形貌 圖16 4#試樣基體顯微組織形貌 圖17 4#試樣焊縫顯微組織（3）能譜分析 將3#、4#金相試樣置于掃描電鏡下觀察，對(duì)焊縫、母材以及焊縫內(nèi)異常組織進(jìn)行元素定性及半定量分析，能譜分析結(jié)果如附表所示。能譜分析結(jié)果注：該表只顯示質(zhì)量分?jǐn)?shù)。元素 3#焊縫母材異常焊縫母材異常3#3#4#4#4#Si 0.68 0.19 0.45 0.62 0.36 0.47 Mo 2.07— —1.97— —Cr 18.82— —17.55— 0.63 Mn 4.2 0.58 0.79 3.68 0.61 0.65 Fe 57.10 95.05 94.01 61.99 94.65 93.93 Ni 17.13 4.17 4.75 14.18 4.39 4.32 由此可見，3#試樣的焊縫金屬具有一定量的Cr元素及相當(dāng)規(guī)模的Ni含量，而母材金屬的Ni含量較焊縫金屬Ni的含量低，只在4.0%~5.0%之間，而在焊縫中異常存在的金屬組織的能譜分析結(jié)果與母材金屬接近，4#試樣與3#的分析結(jié)果一致。3.結(jié)語（1）截取探傷異常區(qū)域的焊接低倍試樣，低倍組織未見焊接缺陷。（2）金相檢測(cè)顯示在焊縫內(nèi)存在異常金屬組織與母材金屬顯微組織一致的顯微組織。（3）能譜分析結(jié)果表明，焊縫內(nèi)異常組織所含元素與母材金屬元素一致。綜上可知，超聲波探傷發(fā)現(xiàn)焊縫異常原因是焊縫內(nèi)局部區(qū)域存在母材金屬，隔離了焊縫的連續(xù)性，在超聲波探傷時(shí)產(chǎn)生了聲阻抗反射波現(xiàn)象。參考文獻(xiàn)： [1] 張文鉞.焊接物理冶金[M].天津：天津大學(xué)出版社，1991.[2] 陶達(dá)天.金相檢測(cè)實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.[3] 楊川，等.金屬材料零部件失效分析[M].北京：國防工業(yè)出版社，2012.作者簡介：孫寶民、陸凱，上海船舶工藝研究所。

第二篇：鋼箱梁焊縫無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用[范文]

鋼箱梁焊縫無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

姜銀峰

(寧夏機(jī)械研究院股份有限公司，寧夏，銀川，750011)摘要：鋼箱梁(鋼板箱型梁)，是由頂板、底板、腹板、橫隔板和肋板等通過全焊接方式連接,是大跨徑橋常用的結(jié)構(gòu)形式。因其涉及領(lǐng)域的特殊性所以對(duì)焊縫焊接質(zhì)量要求很高，執(zhí)行的設(shè)計(jì)驗(yàn)收規(guī)范將超聲、射線和磁粉的優(yōu)勢(shì)聯(lián)合運(yùn)用其中，無損檢測(cè)方法優(yōu)勢(shì)的綜合應(yīng)用，確保了鋼箱梁的焊接質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鋼箱梁；對(duì)接焊縫；角焊縫；超聲波檢驗(yàn)；磁粉檢驗(yàn)；射線檢驗(yàn)；

Application of nondestructive inspection technique for welded seam

of steel box girder

Jiang Yin-feng(Ningxia machinery research institude co.ltd, Ningxia, Yinchuan 750011)Abstract：Steel box girder consist of the top plate , the bottom plate, web , diaphragm and rib by welding connection,.It is the common structure of large span bridge.Because it involves special professional fields, it requires high welding quality.The executive design specifications specified the test methods with using ultrasonic testing, magnetic particle testing and radiographic testing and it ensures the quality of welding.Key words：Steel box girder;butt weld;fillet weld;ultrasonic inspection;magnetic particle inspection;radiographic examination;

1．概述

鋼箱梁具有自重輕、施工迅速、環(huán)境影響小、造價(jià)成本低和造型美觀等優(yōu)勢(shì)，是大跨橋梁的理想橋型。近幾年來被廣泛用于各種城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，因此鋼箱梁的焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)的工藝科學(xué)性是迫切解決的問題。近幾年我公司檢測(cè)區(qū)內(nèi)外數(shù)十座橋梁，本文以濱河黃河大橋檢驗(yàn)為實(shí)例，JTJ 41-2000《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》為技術(shù)要求，闡述鋼箱梁檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)供大家參考。

鋼橋主體結(jié)構(gòu)所采用的鋼材主要是碳素鋼和低合金鋼，具有良好的可焊性，通過一定得焊接工藝能形成優(yōu)質(zhì)的焊接接頭。由于施工環(huán)境的不同造成了工藝的多樣性，不同的施工工藝對(duì)無損檢測(cè)的人員水平也是不小的考驗(yàn)。

根據(jù)規(guī)范和圖紙要求，各種焊縫受力和設(shè)計(jì)要求不同，檢驗(yàn)方式也各有不同，頂板、底板、腹板對(duì)接焊縫需做超聲波和射線探傷，腹板與頂?shù)装褰呛缚p需做超聲波和磁粉檢驗(yàn)，翼板角焊縫需做超聲波檢

驗(yàn)。對(duì)接焊縫按照100%比例進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)，應(yīng)符合GB/T 11345標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定等級(jí)Ⅰ級(jí)的要求，角焊縫按照100%比例進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)，應(yīng)符合GB/T 11345標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定等級(jí)Ⅱ級(jí)的要求；對(duì)接焊縫按照10～25%比例進(jìn)行射線檢驗(yàn)，應(yīng)符合GB/T3323標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定等級(jí)Ⅱ級(jí)要求；腹板與頂?shù)装褰呛缚p為主體框架受力焊縫，應(yīng)加檢15～100%比例的磁粉檢驗(yàn)，并符合JB/T 6061標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定等級(jí)Ⅱ級(jí)要求。(見圖1)

圖1

焊接完畢后，所有焊縫必須進(jìn)行外觀檢查，不得有裂紋、未融合、夾渣、未填滿弧坑等目視可見缺陷，外觀檢查合格后，應(yīng)在24h后進(jìn)行無損檢驗(yàn)。

2．超聲波檢驗(yàn)

選用設(shè)備CTS-9003進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)，設(shè)備必須要在檢定周期內(nèi)，每次進(jìn)行檢驗(yàn)前應(yīng)對(duì)距離波幅曲線進(jìn)行調(diào)節(jié)或校準(zhǔn)，一切滿足標(biāo)準(zhǔn)要求后方可進(jìn)行檢驗(yàn)，每次檢驗(yàn)時(shí)間超過4h后必須再進(jìn)行調(diào)試和校準(zhǔn)曲線。距離波幅曲線的靈敏度調(diào)節(jié)應(yīng)符合圖2

圖2 探傷時(shí)，掃查速度應(yīng)不大于150mm/s，相鄰移動(dòng)間隔保證至少有探頭寬度10%的重疊，對(duì)接焊縫應(yīng)采用檢驗(yàn)等級(jí)為B級(jí)單面雙側(cè)進(jìn)行檢驗(yàn),發(fā)現(xiàn)疑似缺陷選用兩種不同K值得斜探頭進(jìn)行判定,以避免誤判給生產(chǎn)帶來損失如圖3。由于角焊縫本身結(jié)構(gòu)類型特殊,應(yīng)采用檢驗(yàn)等級(jí)為B級(jí)雙面單側(cè)進(jìn)行檢驗(yàn)，如發(fā)現(xiàn)疑似缺陷可以用直探頭在焊縫背部進(jìn)行復(fù)查，應(yīng)根據(jù)具體的檢測(cè)參數(shù)和焊縫工藝判定是否為缺陷如圖4。

圖3

圖4 超聲檢測(cè)焊縫內(nèi)部質(zhì)量時(shí)，對(duì)于判斷為裂紋、未融合、未焊透等危害性缺陷，直接判定為不合格；對(duì)于單個(gè)缺陷和多個(gè)缺陷，應(yīng)滿足表3的評(píng)定要求，其他技術(shù)

要求可按現(xiàn)行GB11345標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，缺陷的指示長度可用半波法來測(cè)定見圖5。有些偽缺陷對(duì)于檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)少的人員可能就會(huì)造成誤判影響施工方的工期，比如焊接電流過大會(huì)使得鋼板過燒，由于溫度過高會(huì)讓晶粒組織發(fā)生變化使得產(chǎn)生缺陷波，如果沒有射線的加以驗(yàn)證，就會(huì)錯(cuò)判，對(duì)于缺陷如果條件可能建議大家拍片驗(yàn)證，可以讓檢驗(yàn)人員感官得到認(rèn)識(shí)，經(jīng)驗(yàn)加強(qiáng)。

圖5

3．射線檢驗(yàn)

X射線對(duì)人體健康造成極大危害，無論使用何種射線裝置，應(yīng)具備必要的防護(hù)措施，避免人身造成損害。選用定向X射線機(jī)B級(jí)透照技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，由于夜間人員流動(dòng)不頻繁，所以拍片時(shí)間宜選在夜間最為合適。檢測(cè)前先進(jìn)行訓(xùn)機(jī)，再進(jìn)行射線檢驗(yàn)，由于現(xiàn)場焊縫長度較長焊縫肋板隔板較多，為了不讓膠片位置擺錯(cuò)，圖示標(biāo)注清晰明了，拉線進(jìn)行準(zhǔn)確定位。

缺陷的焦距查詢諾模圖，制作一個(gè)固定拍片架子更為合適，便于檢測(cè)方便，射線檢驗(yàn)示意圖見圖6。

圖6

膠片沖洗前要進(jìn)行一段時(shí)間光改變的適應(yīng)過程，由于現(xiàn)場洗片環(huán)境遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行沖洗膠片時(shí)候不能一味的參考理論顯影和定影時(shí)間，顯影三至四分鐘后拿出來對(duì)著斜對(duì)著紅光燈看焊縫的清晰程度，如果焊縫區(qū)發(fā)白繼續(xù)顯影，顯影期間不間斷撈出查看可避免膠片黑度和其它技術(shù)條件不達(dá)標(biāo)，沖洗膠片的合格率會(huì)明顯提高，不至于前功盡棄。

4．磁粉檢驗(yàn)

由于現(xiàn)場施工條件限制，角焊縫一般采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊進(jìn)行焊接，再加上焊接應(yīng)力釋放不出容易表面微小裂紋，所以磁粉檢驗(yàn)非常有必要，施工技術(shù)要求彌補(bǔ)了檢驗(yàn)規(guī)范的不足。

被檢區(qū)域應(yīng)無氧化皮、機(jī)油、油脂、焊接飛濺、污物、厚實(shí)或松散的油漆和任何能影響檢測(cè)靈敏度的外來雜物，必要時(shí)可用砂紙或局部打磨來改善表面狀況，以便準(zhǔn)確解釋顯示，任何清理或表面準(zhǔn)備都不應(yīng)影響磁粉顯示的形成。檢驗(yàn)采用LKCD系列便攜式磁粉探傷儀(如圖7)非熒光連續(xù)磁軛法進(jìn)行檢驗(yàn)，選用MT-BW黑水磁懸液。工件做好檢查準(zhǔn)備后，首先應(yīng)該用C型試片進(jìn)行靈敏度測(cè)試，檢驗(yàn)條件符合要求方可進(jìn)行檢驗(yàn)，在磁化前和磁化的同時(shí)立即通過噴灑施加檢測(cè)介質(zhì)，用磁懸液時(shí)，應(yīng)在工件上保持磁場直至大多數(shù)磁懸液從焊縫表面流走，這樣可防止顯示被沖走。磁軛之間間距至少為75mm如圖8

圖7

圖8 對(duì)缺欠所規(guī)定的驗(yàn)收水平相當(dāng)于評(píng)定等級(jí)如圖9，不應(yīng)考慮低于該水平的顯示。

對(duì)于可能掩蓋相關(guān)顯示的偽顯示宜修整檢測(cè)表面，缺陷的顯示用透明膠帶進(jìn)行粘貼，作為缺陷記錄顯示。

圖9

5．結(jié)束語

無損檢驗(yàn)在鋼箱梁上的運(yùn)用是否合理關(guān)

乎到橋梁的質(zhì)量好壞，一個(gè)檢驗(yàn)員的責(zé)任心和態(tài)度決定檢驗(yàn)含金量，檢驗(yàn)水平的提高在于不斷的鉆研。隨著西部大開發(fā)的戰(zhàn)略實(shí)施，我堅(jiān)信會(huì)有更多質(zhì)量過硬鋼箱梁屹立在我們的生活當(dāng)中。

參考文獻(xiàn)：

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[3]GB/T 11345-1989 鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)

[4]GB/T 3323-2005 金屬熔化焊焊接接頭射線照相 [5]林樹青 鄭暉．超聲檢測(cè)(第2版)[M]．中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007年4月1日

[6]強(qiáng)天鵬．射線檢測(cè)(第2版)[M]．中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007年4月1日

[7]宋地哲．磁粉檢測(cè)(第2版)[M]．中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007年4月1日

作者簡介：

姜銀峰(1986-)，男，寧夏銀川人，寧夏機(jī)械研究院股份有限公司，工程師，電話：***，電子郵箱：nxjxndt@163.com