管材對接焊縫X光檢查線性顯示形成機理及判定工藝研究

閆剛

【摘? ?要】文章介紹了管材對接焊縫X光檢查線性顯示的形成研究的實驗過程及判定方法。

【關鍵詞】管材;X射線檢測;線性顯示;裝配關系

引言

在某管材零部件對接焊接后，X光檢查經常性出現線性顯示，根據焊接接頭檢驗標準的規定，對于無損檢測人員來說，很難判斷出該線性顯示屬于哪一種典型缺陷，這為無損檢測人員判定焊接接頭是否合格造成了困難。對于焊接工藝來講，對于無法判斷該顯示產生的原因以及機理，對于以后判斷及處理該情況，造成了很大的難度。因此，考慮通過模擬試驗件的形式完全模擬該焊接過程，通過對焊縫X光底片、低倍照片、拉伸強度試驗來分析該線性顯示的成因，以及該線性顯示對產品質量的影響。

1.工藝過程

1.1試驗件的制備

該試驗件制備考慮制備三組（材料為30CrMnSiA），每組3件。

第一組：嚴格按照圖紙工藝要求進行焊前裝配，用于對比試驗。

第二組：要求試驗件模擬裝配間隙過大情況下的造成的X光線性顯示。

第三組：要求試驗件模擬零件。在裝配過程中零件不同軸，帶夾角情況下造成的X光顯示。

按下列圖紙要求制備焊接試驗件9件：

圖紙1：按該圖紙要求制備9件，編號一次為SY-1，SY-2……SY-9 。

圖紙2：按圖紙要求制備3件用于第一組試驗件，做對比試驗。編號為ZC-1，ZC-2，ZC-3。

圖紙3：按圖紙要求制備6件，分別用于第二組及第三組試驗。

編號為JX-1，JX-2，JX-3，JD-1，JD-2 ，JD-3.

試驗件分三組進行裝配，每組兩件，選配情況如下：

2.工藝試驗過程及結果

2.1焊接工序安排：

（1）鉗工：按工藝要求配套，清洗，復查試驗件尺寸。

（2）定位焊：手工電弧焊定位。

（3）預熱：280℃±10℃ 保溫60分鐘。

（4）焊工：手工電弧焊焊接。第一層? HTJ-3，? Ф3? ?I=90-130A第二層? HTJ-3，? Ф4? ?I=120-160A。

（5）高溫回火：焊后立即進行，650℃±10℃ 保溫70分鐘。

（6）鉗工：去除熔渣，飛濺，銼修打磨焊縫使其圓滑。

（7）X光檢驗。

2.2焊接X光檢驗結果及分析

初步分析：

從X光探傷原理來講，該線性顯示的產生原因是由于配合間隙導致零件厚度不同，X光透射后在底片的曝光量不同，反應在底片上出現不同的厚度底片黑度不同，在不同黑度的交界處就會出現明顯的顏色變化，即線性顯示。

2.3零件焊縫斷面檢查結果及分析

為了驗證以上X光底片的線性顯示現象及對其的分析，分別取1號件、8號件、5號件對焊縫處切斷進行斷面檢查，來進一步證實以上分析。結果如下：

（1） 1號件為正常配合，X光檢查合格未發現缺陷，焊縫斷面清晰，未發現配合間隙現象存在。

（2） 3號件為大配合間隙， X光檢查發現近整圈線性顯示，焊縫斷面清晰，發現整圈配合間隙現象存在。

（3）5號件為帶角度配合間隙， X光檢查發現近半圈線性顯示，焊縫斷面清晰，發現半圈配合間隙現象存在。

通過對以上三個試驗件的焊縫處斷面檢查可以驗證了之前的推斷及分析，并通過對各個試驗件X光檢查底片及焊縫斷面宏觀形貌的對照總結。得到以下結論：

（1）無論帶角度配合間隙還是大配合間隙造成的線性顯示，其出現的位置均不在焊縫熔池部位，而是存在于墊板處。

（2）該線性顯示特點是長度較長，呈圓弧狀，黑度由中心向兩側漸弱。

2.4焊縫力學性能實驗及低倍實驗

該配合間隙的存在是否對零件焊縫強度造成嚴重影響，卻是個未知數。因此對于剩余的5號件、6號件、7號件、8號件、9號件分別制取拉伸強度試片5片，低倍試塊5塊。實驗結果如下：

（1）抗拉強度：抗拉強度仍在1085～1095MPa之間，滿足對于30CrMnSiA材料手工電弧焊強度的要求（均大于880MP）。

（2）低倍實驗結果：5件試件均無焊接缺陷。

（3）通過對以下試塊的觀察：

大配合間隙低倍試塊? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?帶角度低倍試塊

綜上所述：證明此兩種情況對于X光檢查有線性顯示，但是對于產品的力學性能及焊縫成型均沒有明顯的影響。

3. 結論

（1）通過該實驗明確了管材零部件對接焊接后、X光檢查經常性出現線性顯示的原因及形成機理。原因為焊前零件配合間隙過大以及帶角度裝配造成的。

（2）考慮實際生產情況，該線性顯示不可能被完全消除。因此通過描述不同類型線性顯示的X光底片的顯示特點繪制以下對照表，X光檢測人員對缺陷類型的判斷提供一定的判定依據。

帶角度焊接線性顯示

X光形貌 形貌描述

形狀呈圓弧狀的黑線，一般長度在零件半圈左右，黑度從中心沿圓弧逐漸變淡。

斷口低倍形貌

大配合間隙焊接線性顯示

X光形貌 形貌描述

形狀呈圓弧狀的黑線，一般長度在零件整圈左右，黑度從中心沿圓弧逐漸變淡。

斷口低倍形貌

參考文獻

[1] HB.5299 航空工業手工熔焊焊工技術考核[S]