06Ni9DR鋼焊接對接接頭的射線底片評定

張輝宇，謝建橋，張 濤，劉金棟，郭長法

（中石化集團勝利石油管理局 海上石油工程技術檢驗中心，東營 257000）

LNG（液化天然氣）儲罐罐體材料為06Ni9DR（簡稱9Ni鋼），焊材使用ENiCrMo－6鎳基焊條；罐體材料Ni含量占9%，焊材Ni含量占60%，壁厚為12～27mm，坡口形式為X 型坡口。

由于射線對焊材和罐體材料各成分的吸收和散射不同，很難在一張底片上將兩種材料的黑度控制在標準黑度2.0～4.0之間；所以，射線檢測前需將焊縫的余高磨平，并采用雙膠片照射，即一次透照兩張底片，一張觀察焊縫，一張觀察母材，通過增感屏厚度和曝光量來調整底片黑度，保證兩張底片滿足標準要求［1］。采用膠片為AGFA C7。射線檢測執行JB／T 4730－2005《承壓設備無損檢測》標準。

LNG 儲罐罐體內溫度為零下162 ℃。焊接工藝評定顯示，9Ni鋼焊接接頭屈服強度為515 MPa，抗拉強度為695 MPa，材料具有足夠的低溫機械性能。由于9Ni鋼強度很高，焊接性能很差，極易產生裂紋缺陷。筆者采用射線檢測法對其進行檢測，介紹了如何識別9Ni鋼焊縫射線底片上的缺陷影像及偽缺陷影像。

1 9Ni鋼焊縫射線底片偽缺陷影像

1.1 常見偽缺陷影像

在檢測中常見的偽缺陷影像有：水跡、底片掉膜、底片劃傷、顯影液污染、Ni合金含量不同顯示等。以上偽缺陷影像底片在評定時，需要重拍得到質量合格的底片。

圖1為底片上水跡，產生的原因是膠片在晾曬前，脫水劑（洗潔精）使用劑量不夠，造成在底片上留下水的影像即水跡。圖2為底片掉膜，是底片質量不合格造成的。

圖3為顯影液污染，其原因主要是顯影液在配置后需要停滯24h后才能使用，洗片時間不夠就容易出現這種影像，或者顯影溫度過高也會出現這種影像。圖4為底片劃傷，是在洗片中經常出現的偽缺陷，有的明顯有的淺淡，需要利用光線的反光來判別確認。

圖5為洗片水污染，主要是現場使用的水不干凈，在配顯影、定影和沖洗底片時，使用不干凈的水就易造成不合格影像。圖6 為底片灰霧度大、發“花”，產生原因是由于曝光量大或者顯影溫度過高，顯影時間過短，形成底片灰霧度大，底片顆粒度在底片上顯示不均勻，使底片發“花”造成的。

圖7 洗片前滴上顯影液

圖7為底片在洗片前滴上定影液，是洗片過程中粗心大意造成的。

1.2 焊材和罐體材料Ni含量不同的偽缺陷

由于焊材和罐體材料Ni含量不同，造成熔合區分界影像（注：9Ni鋼的底片中大量出現），如圖8所示。

圖8 焊材和罐體材料Ni含量不同，造成熔合區分層

對于熔合區分界影像，作了如下試驗：

①首先對焊縫熔合區分界影像處進行修磨，然后做滲透檢測，并未發現任何缺陷。

②對焊縫熔合區分界影像處，采用合DCC－2000合金分析儀進行合金分析試驗。

從合金分析取點位置圖9和表1中可以看出，焊縫的Ni含量最高，其他部位合金中的Ni呈現不同的含量，尤其在焊縫熔合區最為復雜。從而形成射線檢測中不規則的線性影像。

考慮罐體材料對焊縫金屬的稀釋作用，仍有足夠高的奧氏體組織避免熔合線出現硬脆的馬氏體組織［2］。所以，圖8出現的“帶狀顯示”不是缺陷。

圖9 合金分析取點位置

表1 各采樣點的合金分析數據

2 9Ni鋼焊縫射線底片缺陷影像

9Ni鋼焊接焊縫存在焊接缺陷，尤其是熔合區因存在合金含量不同而形成“帶狀顯示”影像，故區分焊接的坡口未熔合缺陷非常困難，需要仔細分辨。

屬于焊縫內部的缺陷主要有：裂紋、未焊透、未熔合、夾渣、和氣孔等。裂紋缺陷在底片上的影像特點為黑色細紋、輪廓分明、端頭細尖、中間稍大等。裂紋缺陷主要有冷裂紋、熱裂紋、延時裂紋。罐體材料 為06Ni9DR，含 C 量 為0.06%；焊材為ENiCrMo－6，鎳基焊條，含C 量為0.07%。雖然Ni含量不同，但焊材、罐體材料的含C 量一致。在焊接冶金反應和熱循環作用下線膨脹系數相同，從而避免熱脹冷縮的影響。控制含氫量（對焊劑加強烘干、坡口預熱），減少坡口的淬硬組織，冷裂紋發生傾向減少［3］。

圖10（a）為現場發現的裂紋，該裂紋屬于熱裂紋，是焊接結束前，焊縫并未完全冷卻，在外力的作用下形成的。圖10（b）為打磨后，滲透檢測顯示出的裂紋缺陷。

未熔合是指焊接時焊道和罐體材料之間或焊道和焊道之間未完全熔合，有時成為假焊。未熔合分為坡口未熔合、根部未熔合和層間未熔合。

坡口未熔合是在坡口處（就是熔合區）焊材和罐體材料沒有熔合，這種缺陷只有在透照射線束沿坡口方向透照時才易被發現。在底片上出現細的線條，位置一般偏離焊縫中央。由于在熔合區有合金含量不同造成的“帶狀顯示”，在“帶狀顯示”下需要仔細辨別區分坡口未熔合，如圖11～12所示。

層間未熔合是由于多層焊中前一層焊縫表面的熔渣和臟物未清理干凈，焊接速度過快，焊接線能量未能將工件熔化并蓋上填充金屬。這種缺陷由于射線垂直于缺陷表面，不易發現，需仔細辨認。但返修后缺陷比較明顯，如圖13所示。

未焊透缺陷：是指罐體材料焊接接頭罐體材料之間未被熔化、未被熔敷金屬填滿所致。未焊透缺陷在底片上的影像呈現為兩邊平直的有規則的黑色線條。

9Ni鋼未焊透的成因：壁板對接焊縫在焊接時，坡口形式是×型坡口；先打底焊接，隨后在背面清根；當間隙過小時，清根不夠徹底造成，如圖14所示。

氣孔在底片上的影像是黑色斑點，外形無規律，一般為圓形，缺陷影像中間較黑，邊緣較淺，邊緣輪廓線圓滑；有時呈密集分布，有時為單個出現。底片上氣孔的產生原因是：焊接熔池在高溫下吸收過多氣體，氣體在浮出過程中，遇到金屬迅速冷卻而留在焊縫中形成。如圖15所示。

圖15顯示的是9Ni對接環焊縫中的缺陷，焊接方法采用立式埋弧自動焊機，在焊接中氣體不易溢出焊縫表面，在焊縫上部形成氣孔影像。

筆者對9Ni鋼的返修底片進行了統計：出現最高的圓形缺陷、條形缺陷占54%；其次未熔合占32%；未焊透占10%；裂紋4%。

3 結語

通過合金分析、打磨、滲透檢測等試驗，摸索出正確評判9Ni鋼焊縫射線底片上缺陷影像及偽缺陷影像的辦法，可供同行參考。

［1］強天鵬.射線檢測［M］.北京：中國勞動社會保障出版社，2007.

［2］馮立果，李午申，閆春研.9Ni鋼焊接時易產生的四大問題及其對策［J］.北京：中國科技論文在線，［2007－04－18］.http：∥www.paper.edu.cn.

［3］車成武.9Ni鋼球罐奧氏體焊縫裂紋在X 光底片上的辨別和分析［J］.機械工程師，1997，24（4）：39－41.