第一篇：5Ni鋼焊縫超聲波檢測異常反射波分析

5Ni鋼焊縫超聲波檢測異常反射波分析

孫寶民 陸凱

【摘要】某廠5Ni鋼大規模焊接產品，驗收超聲波探傷檢測時發現在焊縫熔合線與鋼材厚度方向偏中心位置，斷斷續續有異常回波產生，并且回波峰值超常。驗收部門驗收不合格，引發大批產品不合格，產生糾紛。針對該現象，采取宏觀檢查，金相觀察，能譜分析等方法進行分析。結果表明，因焊接施工操作不當，使焊材熔敷金屬與5Ni鋼在熔融時冷卻的時間產生異樣，導致焊縫內局部區域存在母材金屬，隔離了焊縫的連續性，在超聲波探傷時產生了聲阻抗反射波現象。關鍵詞：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增長導致開采量井噴式急劇增長，國內外相續不斷建造大型LNG儲存設施。目前大型低溫儲罐和壓力容器中鎳鋼基本取代了Ni-Gr不銹鋼成為建設LNG低溫儲罐的主要材料，有效的焊接對于LNG儲罐的安全和可靠性是非常關鍵的，而焊縫的檢測則是保證焊縫質量的關鍵。本文所述的超聲波探傷在焊縫區域有異常回波現象的焊接接頭是某型號液罐上使用的X12Ni5鋼板的對接接頭。在施焊完畢后，接頭經100%超聲探傷（UT）及射線探傷（RT），發現焊接試板在超聲波探傷時，有異常反射波且均超標，但經X光射線拍片底片未發現任何缺陷，且該現象為陸陸續續產生。通過在超聲探傷有異常回波的位置采取宏觀檢查、金相觀察、能譜分析等方法，分析了超聲波探傷時產生回波的原因。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，我們對圖中焊縫標注異常區域進行了分析。2.焊接接頭檢測 圖1 送檢試樣的宏觀形貌 圖2 低倍試樣取樣位置（1）宏觀金相檢測超聲波探傷 根據超聲波檢測缺陷標識位置，截取焊縫低倍試樣，焊縫低倍試樣的取樣位置如圖2所示。每個焊接試樣按圖中標注的方向定義為上剖面和下剖面，a為上剖面，b為下剖面。試樣經磨床磨光后，根據GB/T 226—1991標準進行冷酸侵蝕，試樣的低倍組織形貌如圖3~圖7所示。根據GB/T 6417.1—2005標準對焊縫試面進行評定，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 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。試樣經鑲嵌、磨拋、化學侵蝕后，置于顯微鏡下觀察，3#試樣的焊縫內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象；4#試樣的焊縫內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#試樣焊縫區域剖面侵蝕態形貌 圖11 3#試樣焊縫區域剖面侵蝕態形貌 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#試樣焊縫區域剖面侵蝕態形貌 圖15 4#試樣焊縫區域剖面侵蝕態形貌 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，對焊縫、母材以及焊縫內異常組織進行元素定性及半定量分析，能譜分析結果如附表所示。能譜分析結果注：該表只顯示質量分數。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元素及相當規模的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果與母材金屬接近，4#試樣與3#的分析結果一致。3.結語（1）截取探傷異常區域的焊接低倍試樣，低倍組織未見焊接缺陷。（2）金相檢測顯示在焊縫內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）能譜分析結果表明，焊縫內異常組織所含元素與母材金屬元素一致。綜上可知，超聲波探傷發現焊縫異常原因是焊縫內局部區域存在母材金屬，隔離了焊縫的連續性，在超聲波探傷時產生了聲阻抗反射波現象。參考文獻： [1] 張文鉞.焊接物理冶金[M].天津：天津大學出版社，1991.[2] 陶達天.金相檢測實例[M].北京：機械工業出版社，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技術應用[范文]

鋼箱梁焊縫無損檢測技術應用

姜銀峰

(寧夏機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構形式。因其涉及領域的特殊性所以對焊縫焊接質量要求很高，執行的設計驗收規范將超聲、射線和磁粉的優勢聯合運用其中，無損檢測方法優勢的綜合應用，確保了鋼箱梁的焊接質量。

關鍵詞：鋼箱梁；對接焊縫；角焊縫；超聲波檢驗；磁粉檢驗；射線檢驗；

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、環境影響小、造價成本低和造型美觀等優勢，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設施建設中，因此鋼箱梁的焊縫質量檢驗的工藝科學性是迫切解決的問題。近幾年我公司檢測區內外數十座橋梁，本文以濱河黃河大橋檢驗為實例，JTJ 41-2000《公路橋涵施工技術規范》為技術要求，闡述鋼箱梁檢驗經驗供大家參考。

鋼橋主體結構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質的焊接接頭。由于施工環境的不同造成了工藝的多樣性，不同的施工工藝對無損檢測的人員水平也是不小的考驗。

根據規范和圖紙要求，各種焊縫受力和設計要求不同，檢驗方式也各有不同，頂板、底板、腹板對接焊縫需做超聲波和射線探傷，腹板與頂底板角焊縫需做超聲波和磁粉檢驗，翼板角焊縫需做超聲波檢

驗。對接焊縫按照100%比例進行超聲波檢驗，應符合GB/T 11345標準評定等級Ⅰ級的要求，角焊縫按照100%比例進行超聲波檢驗，應符合GB/T 11345標準評定等級Ⅱ級的要求；對接焊縫按照10～25%比例進行射線檢驗，應符合GB/T3323標準評定等級Ⅱ級要求；腹板與頂底板角焊縫為主體框架受力焊縫，應加檢15～100%比例的磁粉檢驗，并符合JB/T 6061標準評定等級Ⅱ級要求。(見圖1)

圖1

焊接完畢后，所有焊縫必須進行外觀檢查，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，應在24h后進行無損檢驗。

2．超聲波檢驗

選用設備CTS-9003進行超聲波檢驗，設備必須要在檢定周期內，每次進行檢驗前應對距離波幅曲線進行調節或校準，一切滿足標準要求后方可進行檢驗，每次檢驗時間超過4h后必須再進行調試和校準曲線。距離波幅曲線的靈敏度調節應符合圖2

圖2 探傷時，掃查速度應不大于150mm/s，相鄰移動間隔保證至少有探頭寬度10%的重疊，對接焊縫應采用檢驗等級為B級單面雙側進行檢驗,發現疑似缺陷選用兩種不同K值得斜探頭進行判定,以避免誤判給生產帶來損失如圖3。由于角焊縫本身結構類型特殊,應采用檢驗等級為B級雙面單側進行檢驗，如發現疑似缺陷可以用直探頭在焊縫背部進行復查，應根據具體的檢測參數和焊縫工藝判定是否為缺陷如圖4。

圖3

圖4 超聲檢測焊縫內部質量時，對于判斷為裂紋、未融合、未焊透等危害性缺陷，直接判定為不合格；對于單個缺陷和多個缺陷，應滿足表3的評定要求，其他技術

要求可按現行GB11345標準執行，缺陷的指示長度可用半波法來測定見圖5。有些偽缺陷對于檢驗經驗少的人員可能就會造成誤判影響施工方的工期，比如焊接電流過大會使得鋼板過燒，由于溫度過高會讓晶粒組織發生變化使得產生缺陷波，如果沒有射線的加以驗證，就會錯判，對于缺陷如果條件可能建議大家拍片驗證，可以讓檢驗人員感官得到認識，經驗加強。

圖5

3．射線檢驗

X射線對人體健康造成極大危害，無論使用何種射線裝置，應具備必要的防護措施，避免人身造成損害。選用定向X射線機B級透照技術進行檢測，由于夜間人員流動不頻繁，所以拍片時間宜選在夜間最為合適。檢測前先進行訓機，再進行射線檢驗，由于現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，圖示標注清晰明了，拉線進行準確定位。

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

圖6

膠片沖洗前要進行一段時間光改變的適應過程，由于現場洗片環境遠遠比不上實驗室，進行沖洗膠片時候不能一味的參考理論顯影和定影時間，顯影三至四分鐘后拿出來對著斜對著紅光燈看焊縫的清晰程度，如果焊縫區發白繼續顯影，顯影期間不間斷撈出查看可避免膠片黑度和其它技術條件不達標，沖洗膠片的合格率會明顯提高，不至于前功盡棄。

4．磁粉檢驗

由于現場施工條件限制，角焊縫一般采用二氧化碳氣體保護焊進行焊接，再加上焊接應力釋放不出容易表面微小裂紋，所以磁粉檢驗非常有必要，施工技術要求彌補了檢驗規范的不足。

被檢區域應無氧化皮、機油、油脂、焊接飛濺、污物、厚實或松散的油漆和任何能影響檢測靈敏度的外來雜物，必要時可用砂紙或局部打磨來改善表面狀況，以便準確解釋顯示，任何清理或表面準備都不應影響磁粉顯示的形成。檢驗采用LKCD系列便攜式磁粉探傷儀(如圖7)非熒光連續磁軛法進行檢驗，選用MT-BW黑水磁懸液。工件做好檢查準備后，首先應該用C型試片進行靈敏度測試，檢驗條件符合要求方可進行檢驗，在磁化前和磁化的同時立即通過噴灑施加檢測介質，用磁懸液時，應在工件上保持磁場直至大多數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 對缺欠所規定的驗收水平相當于評定等級如圖9，不應考慮低于該水平的顯示。

對于可能掩蓋相關顯示的偽顯示宜修整檢測表面，缺陷的顯示用透明膠帶進行粘貼，作為缺陷記錄顯示。

圖9

5．結束語

無損檢驗在鋼箱梁上的運用是否合理關

乎到橋梁的質量好壞，一個檢驗員的責任心和態度決定檢驗含金量，檢驗水平的提高在于不斷的鉆研。隨著西部大開發的戰略實施，我堅信會有更多質量過硬鋼箱梁屹立在我們的生活當中。

參考文獻：

[1]JTG/T F50-2011公路橋涵施工技術規范 [2]JB/T 6061-2007 無損檢測 焊縫磁粉檢測

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

[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(第2版)[M]．中國勞動社會保障出版社，2007年4月1日

[6]強天鵬．射線檢測(第2版)[M]．中國勞動社會保障出版社，2007年4月1日

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

作者簡介：

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