不锈钢锻件接管焊缝层间未熔合超声检验

1、不锈钢锻件接管焊缝层间未熔合超声检验王卓巍 何海（核动力运行研究所,武汉，430074）摘 要 本文描述了不锈钢锻件接管焊缝超声检测的特点。通过对发现的一处层间未熔合的缺陷信号特征回波进行分析并对缺陷进行实际解剖论证，进一步证明了不锈钢锻件焊缝超声检验方法的可行性。为今后的更深入研究提供一些经验和思路。关键词 不锈钢锻件 焊缝 层间未熔合 超声检验1. 前言由于奥氏体不锈钢材料具有优异的核级性能及良好的耐蚀性，在核级设备制造中得到了广泛的应用，其中对于奥氏体不锈钢钢焊接接头的质量控制成为其中的一个关键环节。由于超声检验的特点，在奥氏体不锈钢钢焊接接头无损检验中的应用引起大家广泛的关注，并对此进

2、行了广泛的研究取得了一些成果。2奥氏体不锈钢焊接接头特点及常用超声检测方法奥氏体不锈钢焊接接头特点具有以下的特点：奥氏体钢母材和焊缝的晶粒比较粗大、组织不均匀、各向异性，导致声束衰减散射严重；焊缝中的柱状晶体呈非方向性排列；超声波通过焊缝和母材中的不同区域时，声束会发生一定的扭曲；超声波在钢中噪声信号比较大，信噪比较低。目前不锈钢焊缝超声波常用的检测方法：选择纵波检测；低频检测；采用宽频带窄脉冲聚焦探头；尽可能采用多种角度检测，可以取得较好的检测效果。奥氏体不锈钢焊缝的检测优先选择宽频带窄脉冲纵波K1单晶斜探头或双晶斜探头。不锈钢锻件相对于铸造不锈钢而言，晶粒度细化，晶粒尺寸相对比较均匀。如果

3、探头/仪器选择合适，超声回波信号可以得到足够的信噪比。3被检工件及焊接工艺简介被检工件为不锈钢锻件阀体上的接管焊缝。阀体由188型奥氏体不锈钢锻件经多次自由锻造后机械加工而成，由于工艺条件限制，在阀门进出口处增加了两个接管焊缝，接管材料也是188型奥氏体不锈钢。接管焊缝处直径为350mm，厚度为2530mm。焊接方法采用的是自动窄间隙脉冲熔化极气体保护焊，焊前预热，小能量多层多道焊接。焊丝为国产焊丝，直径为1.2mm，由送丝装置自动送给并进行氩气保护，工件在专门设计的焊接夹具上自由转动进行焊接。焊接过程中，由特殊高频脉冲对熔池进行控制，尽量保证每层焊道厚度均匀，外观平整。 4检验结果及分析在现

4、场检测时，45º探头发现整条管道焊缝近四分之一的区域（约350mm）存在间断连续性回波反射信号，达到检验记录标准的地方有五处。其中最大一处的最大幅值为Ø2+4.2dB（见图1），其指示长度为12mm。图1（45º探头）图2（60º探头）图2为60º探头测量同一缺陷显示的回波波形。整条焊缝缺陷显示指示长度较长。在对显示信号进行分析时，发现显示信号的静态波形单一且光滑。斜探头从两侧扫查均能发现，但波幅相差不大。显示位置在焊缝中心线附近。斜探头前后移动时波幅下降很快；转角扫查显示信号迅速消失。探头平行于焊缝移动时，信号波幅有变化；周向扫查时波幅较低，

5、不易发现。从以上特点判断：斜探头的缺陷显示信号特征以及焊接工艺综合分析，初步判定为面状缺陷。同时射线对这段区域曾进行过探伤，但却未发现有任何显示，也进一步说明面状缺陷可能性。最后判断该缺陷显示为面状缺陷，决定对该缺陷显示进行返修处理。在打磨深度到19mm左右时，出现了缺陷的外形特征，和分析结果一致，为面状缺陷。再继续往深处打磨时缺陷很快就消失了，缺陷高度非常小。缺陷的整体特征是呈月牙状，见图3、4（从相对的两个方向拍照同一个缺陷）。这是典型的氩弧焊层间未熔合，属于制造标准不允许的危害性缺陷。为保证缺陷已完全消除，又向深打磨了2mm左右。补焊后重新进行超声检验，再未发现缺陷显示信号。层间未熔合

6、图4 缺陷打磨后实际照片1 图5缺陷打磨后实际照片25缺陷产生原因分析针对发现缺陷（层间未熔合），分析其可能产生的原因有以下几个方面：1) 根据焊接原始记录，发现在焊接时环境温度较低，可能层间温度低于正常焊接工艺所要求的参数，导致焊接过程中，熔池的温度不够，造成局部熔化不良，产生该缺陷；2) 可能在此层焊道焊接时，焊接夹具带动工件转动时速过快，导致焊接熔池停留时间过短，未能充分熔化前一层焊道金属，熔池铁水仅是表面覆盖在上一层金属，形成局部层间未熔合；3) 可能电弧偏吹，熔池一侧的熔深变浅，未能将上一层焊道充分熔化；4) 可能由于焊接时，电网波动等因素引起焊接电流过小，熔深不够，造成缺陷的产生。

7、6结论1) 此次超声检验发现的层间未熔合缺陷，虽然信号显示幅值没有超过制造标准要求，单个指示长度不超标，但却是危险性缺陷。说明对显示信号的判断要综合考虑各种要素，避免出现对显示性质判断失误；2) 对不锈钢锻件接管焊缝超声检验，应尽可能了解整个加工过程。包括其焊接工艺直至最后焊缝成形，分析在焊接过程中可能产生的各种缺陷，把基础理论和实际检测结合起来。如果现场检查条件允许，最好还应从焊缝内表面进行检测确认，并尽可能对同一显示进行多种角度检测。这些手段可以帮助我们更好地判断缺陷，对显示信号回波进行准确的分析，最终判断出缺陷的性质；3) 虽然此次超声检验发现并能够准确定性，但在尺寸精确测量方面却还存在不足。对其它类型缺陷的检测还需要进一步的开展研究工作；4) 在今后还应考虑用自动扫查设备，采用更为合适的