6、大型油气贮罐组焊中几种焊接缺陷的特征与成因分析.docVIP

大型油气贮罐组焊中几种焊接缺陷的特征与成因分析 陈文虎 (合肥通用无损检测有限责任公司) 摘要 本文主要分析了几种典型的阻焊缺陷的产生原因，并对各种阻焊缺陷提出了防治策略。 关键字 阻焊缺陷；防治措施 1 前言 随着我国国民经济的快速发展，国内油、气需求量剧增，使得国内大型、超大型油气贮罐的建设也逐步登上了新的台阶。大型油气贮罐组焊中，环缝多采用多丝、多角度埋弧自动横焊，纵缝则采用由下而上的CO2气体保护自动焊。这些焊接工艺的制定与执行均需以严格的焊接工艺评定为基础，并由训练有素的合格焊工严格按工艺施焊，方可获得优质的焊缝。 然而，在工程项目实践中，我们常常看到一些不和谐因素致使贮罐组焊中不按规范施工，造成一次焊接完成的焊缝存在大量的焊后返修，结果不但拖了工程后腿，还可能给贮罐未来的安全使用留下某些不必要的隐患。 下面仅就我们实际检测中发现的大型贮罐几种组焊缺陷在射线底片上的形态与生成原因作一些总结介绍与分析。 2 几种典型的组焊缺陷 2.1 夹珠及由珠引发的微裂纹 夹珠是焊接过程中焊丝或焊条头伸缩不匀致使焊丝或焊条头“粘”在被焊金属上形成的一种缺陷。平焊焊接的焊缝其夹珠在射线底片上一般呈相对完整的圆形显示，而对横焊焊接的焊缝，由于熔化的填充金属铁水的下流，夹珠影像多呈不规则椭圆形。（如图） 图1 夹珠影像 在合格的焊接工艺指导下施焊作业时，焊接速度与送丝速度是严格控制的和匹配的，一般不会出现夹珠；但若焊工收到某种指令，或其自身希望快速完成任务，则可能会人为地提高焊速，为此也必须调快送丝速度，一旦焊速与送丝速度出现不匹配，则极易产生夹珠缺陷，且由于横焊采用的是多丝多角度焊接，夹珠一出现往往不是单个出现，而是多个夹珠呈不规则分布出现；同时焊机由于在快速前行，个别夹珠会被撕裂，其裂纹扩展方向就是焊机前行方向，长度一般在10mm以内。若下一层焊接未将此裂纹熔化，则最终将以夹珠扩展成微裂纹的形态留在焊缝中，其在底片上呈现为拖尾巴的夹隙影像，尾巴的朝向多如焊机前行方向。 2.2 焊道间的未熔合及由未熔合引发的裂纹。 大型贮罐均采用不等壁厚设计，下部的板厚较大，其环缝采用多层多道焊接。在合格的焊接工艺指导下，焊速均匀，焊道间一般不会出现未熔合，但焊接速度过快或送丝角度不当时，则极易出现焊道间的未熔合（如图示），一旦出现未熔合其长度一般不会太短，个别未熔合长度可达数百毫米之多。少量未熔合缺陷在焊机前行力的带动下，甚至可撕开扩展成裂纹，裂纹前端指向焊机前行方向。 图2 焊道未熔合现象 此类未熔合与坡口未熔合不同，其位置就在焊道之间，且由于是多层多道焊，则其位置往往不一定在焊缝表层而可能在焊缝中间。上述两类缺陷给焊工返修消除缺陷带来不必要的难度。 2.3 纵缝的横向裂纹 CO2气体保护自动焊的特点是焊接线能量大、焊速快、熔深大，外表成形良好。但若不按合格的焊接工艺指导去做，易出现的焊接缺陷问题就是横向裂纹，它是因焊速过快，导致来不及补缩而在焊缝冷凝过程中出现在表面的裂纹。此类裂纹仅出现在纵缝焊接中，其长度一般不大，开口深度也浅，在底片影像是浅短的细黑线，方向大体垂直于焊缝，评片时需仔细辨认，防止遗漏。 图3 横向裂纹 2.4 纵缝中的枝形条状气孔群。 大型贮罐组焊时纵缝采用CO2气体保护自动焊，其CO2气体纯净、干燥，且焊材经烘烤和良好的保温存放则焊材干燥，含水量极少，焊接时焊缝中出现气孔的概率不大；但若烘烤或储存不当或者施焊环境气体潮湿，使焊材内含水量超标，在焊接高温电弧作用下，水分子瞬间分离成氢、氧的原子或分子渗进焊缝熔池，由于焊接速度快，氢、氧分子来不及扩散而呈条孔的形态留在焊缝金属中，严重时甚至在焊缝金属中呈现孔洞群，大大减低焊接接头的承受载荷的能力。 图4 气孔 3 上述缺陷的防治对策 通过上述介绍与分析探讨，前三种缺陷均与异常的焊接速度“快”字直接相关，第4种缺陷亦与“快”字间接相连。为此，我们建议： 3.1 焊接工艺评定试验应模拟实体工件焊接去做，适当增加试板长度。焊接工艺评定合格的结构中应有最大焊速的限定；同样的理由，基于合格的焊接工艺评定指导制定的焊接工艺中也应限定最大焊速。 3.2 严格执行焊接工艺，不允许超速焊接；且不允许任何意在以提高焊速为目标的所谓劳动竞赛。 3.3 应严格控制和确保CO2气体供商提供的CO2气体干燥、纯净，否则另寻合格的CO2气体供应商。 3.4 检测与施焊应同步进行，一旦发现类似缺陷，检测方应立即向监理、业主和施工方提出。由施工方提出切实可行的解决方案方可按方案继续施工，检测方则同步跟踪施工方的改进效果。 3.5 检测方亦应提高自己的检测水平，拍好片，评好片，减少缺陷的错，漏评，特别是杜绝危害缺陷的错，漏评。