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直缝钢管射线底片未焊透与未熔合缺陷影像的识别
 

摘要：对射线检测中底片上未焊透与未熔合缺陷的评定，从缺陷的定义，焊接过程、产生缺陷的原因及底片上的影像特征等，分析缺陷的识别方法和正确辨别，以期达到正确区分和评定未焊透与未熔合缺陷的目的。
1 前言
    在焊接设备的无损探伤检查中，射线底片评定是一个中级(RT-Ⅱ级)无损检测人员所必备的职业技能。而正确识别未焊透与未熔合等缺陷影像，不仅是对查明产生缺陷的原因，改进焊接工艺有所助益，而且对正确评定焊缝质量，保证设备安全运行有着重要意义。但在实际工作中，评片人员对这两种缺陷区分不准确的难题长期存在，因此出现漏评和误评的情况时有发生，给检验检测工作带来不必要的损失。
    本文从阐述未焊透与未熔合这两种焊接缺陷的概念、形成原因及其在射线底片影像的特征入手，结合工作经验和研究探索，提出正确识别和评定射线底片上未焊透与未熔合缺陷影像的方法，以期能进一步解决此问题。
2 未焊透与未熔合焊接缺陷的概念
未焊透和未熔合都是一种常见的焊接缺陷，在GB6417-86《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》和有关手册及文献中皆有明确的定义，未焊透是指：焊接时焊接接头的根部未完全熔透的现象,其类型表现为按坡口形式可分为单面焊根部未焊透（图1-1）和双面焊未焊透（图1-2）两种。未熔合是指：焊接时在焊缝金属与母材之间或焊道金属和焊道金属之间未完全熔化结合的部分,其主要类型是按其所在部位可分为坡口未熔合（侧壁未熔合），层间未熔合（焊道之间未熔合）和单面焊根部未熔合（分别参见图2-1～2-3）三种。
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3未焊透与未熔合的产生原因
3.1未焊透的产生原因未焊透的产生原因是焊接参数选择不当而引起，如焊接电流太小、运条速度太快、焊条角度不当或电弧发生偏吹以及坡口角度或焊接间隙太小等,它与焊接冶金因素关系不大。有时焊工操作失误也会产生未焊透缺陷，如在不开坡口的双面埋弧自动焊中，也会由于两面焊接时中心对偏而形成未焊透。
3.2未熔合的产生原因
    未熔合的产生原因有焊接参数选择不当，如焊接线能量过小、电弧偏吹和焊条药皮偏心等；也有因焊工操作失误方面的原因，如坡口不够清洁、电弧离坡口过远、运条不当、摆动时在两端停留时间过短以及焊条直径或种类不对和焊丝倾角不合适等；因此使得母材或焊缝层间金属在未得到充分熔化前就被填充金属覆盖而造成未熔合缺陷。
4未焊透与未熔合的射线底片影像特征
4.1未焊透的特征未焊透在射线底片上的典型影像是细直黑线，两侧轮廓整齐为坡口钝边痕迹，宽度恰好为钝边间隙宽度；当部分钝边被融化时，影像轮廓就变得不整齐，线条宽度和黑度也会有局部变化，呈连续或断续且较规则的黑线。由于未焊透形成的部位不一致，有时还伴有夹渣或气孔，黑度大小不一。
    对于双面焊根部未焊透，射线底片上影像一般是在焊缝中间位置，且平行于焊缝，影像轮廓清晰、黑度较为均匀的黑直线，如图3-2。
    对于单面焊双面成型焊缝根部未焊透，射线底片影像一般是在施焊背面成型焊缝中间位置且平行于焊缝，黑度较为均匀的黑直线，如图3-1；对于采用砂轮机手工加工坡口的焊缝（如小径管对接焊缝），有时射线底片影像呈部分弯曲的线条，但黑度一定是均匀的。
对于单面焊加垫板焊缝根部未焊透，射线底片影像一般是在焊缝中间位置且平行于焊缝，黑度较为均匀的黑直线，宽度一定不大于坡口间隙。当采用缩口边做衬垫时未焊透的影像与双面焊相同。
4.2未熔合的特征
    未熔合在射线底片上的影像特征因产生的位置而有所不同，只有当射线透照方向垂直于熔合面时，才有明显的特征。
    对于双面焊坡口未熔合，射线底片影像一般是在焊缝两侧边缘，位于焊缝宽度约3/4处，多呈月牙形，靠近母材侧呈直线状，靠近焊缝中心侧呈弧形（有时为曲齿状）黑度逐渐变浅。当沿坡口方向透照时呈黑色条状影像，如图4-1。
    对于双面焊层间未熔合，射线底片影像多呈现黑色不规则的块状，黑度淡且不均匀，一般缺陷中心黑度大边缘渐小，与片状夹渣缺陷影像相近。
对于单面焊根部未熔合，射线底片影像一般是在焊缝根部焊趾线上，靠近母材侧呈直线黑线，靠近焊缝中心侧呈曲齿状；黑度渐淡，如图4-2。常出现坡口的一边，称根部单边未熔合。
5未焊透与未熔合缺陷的危害性
5.1未焊透的危害性
    未焊透在焊缝中的存在，不但大大降低焊缝的机械强度，同时容易延伸为裂纹性缺陷，导致构件的破坏，尤其是连续性未焊透，更是一种极危险的缺陷。由于未焊透的危害性大，GB3323-2005《钢熔化焊对接接头射线照相及质量分级》和JB4730-2005《承压设备无损检测》标准均规定，所有Ⅰ级对接焊接头内不允许存在未焊透缺陷，对于双面焊和加垫板的单面焊焊缝Ⅱ、Ⅲ级焊缝也不允许存在未焊透。《压力容器安全技术监察规程》和GB150《钢制压力容器》只是对于设计焊缝系数≤0.75的单面焊，允许存在未焊透缺陷，但对未焊透深度和长度都做了严格的规定。
5.2未熔合的危害性
    由于未熔合缺陷本身就是一种虚焊，因此其应力集中系数更高，在交变载荷的作用下，未熔合处极易引起开裂，是焊缝中最危险缺陷之一。所以，GB3323-2005《钢熔化焊对接接头射线照相及质量分级》和JB4730-2005《承压设备无损检测》规定，Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ级焊缝中均不允许存在未熔合缺陷。
6识别未焊透与未熔合缺陷影像的方法
6.1未焊透缺陷影像的识别
    对于未焊透缺陷，首先要根据缺陷的影像特征与底片上的实际影像进行对比，判定是否存在未焊透缺陷的可能。因此，在底片上观察到的缺陷应该是一条黑度均匀且位于焊缝中心部位并平《机电技术》2007年第2期焊接技术74行于焊缝的细直线，若影像特征相同或想似可初步判定可能是未焊透缺陷。再根据焊缝的坡口形式、焊接方法以及焊接规范的选择等因素，了解是否存在产生该缺陷的原因，最后确定是否为未焊透缺陷，并进一步评定缺陷是在双面焊的根部还是在单面焊的根部。
6.2未熔合缺陷影像的识别
    对于未熔合缺陷，同样应先根据缺陷的影像特征与底片上的实际影像进行对比，判定是否有存在未熔合缺陷的可能。因此，在底片上观察到的缺陷应该是靠近母材侧是一条黑度均匀的细线而靠近焊缝中心侧是曲齿状的块状缺陷，若影像特征相同或相似可初步判定该缺陷可能是未熔合缺陷。再根据焊缝的坡口形式、焊接方法以及焊接规范的选择等因素，了解可能产生的原因，最后确定是否未熔合缺陷，并进一步评定缺陷是双面焊的坡口未熔合，还是多层焊的层间未熔合或是单面焊的根部未熔合。
6.3未焊透和未熔合缺陷影像的区分
    射线底片上未焊透缺陷和未熔合缺陷影像的相同点在于，都有一边是坡口面的影像，且成直线状（层间未熔合除外）。根本区别在于未焊透是两边坡口面未熔化，使影像呈线状，且位于焊缝的中心部位；未熔合只有一边坡口面未熔化，另一边是焊缝金属，使影像呈块状，位于焊缝边缘或靠近焊缝边缘的3/4处。
7结束语
（1）未焊透和未熔合焊接缺陷的成因及其对焊接接头性能的影响程度是不同的，因此在射线探伤底片上正确识别这两种缺陷，对查明缺陷产生原因，改进焊接工艺和正确评定焊缝质量，保证设备安全运行有重要意义。
（2）本文根据未焊透和未熔合缺陷影像的形状、黑度和位置等特征的观察以及与坡口等焊接因素相关性的探讨，提出了正确识别射线底片上未焊透和未熔合缺陷影像的方法，对提高评片水平，避免错判，误判是有助益的。