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直缝埋弧焊管横向裂纹探伤剖析

浏览次数[] 公布工夫:2014/3/29 10:37:19

 

择要:扼要引见了水柱式(射流)超声波探伤的事情体式格局及道理。离别接纳手动超声波探伤、X射线拍片、荧光磁粉搜检及金相剖析等要领,对X65级准660 mm×12.7 mm直缝埋弧焊管生产过程中发明的焊缝横向裂纹停止了剖析及辨认。剖析了横向裂纹的构成机理,并经由过程掌握焊缝中S和P等有害杂质元素的含量,优化焊接工艺,做好焊接前质料(如板边坡口)的除锈等,改进焊接情况等步伐,可有用防备和消弭焊缝横向裂纹的发生,包管焊管焊缝质量。
1水柱式(射流)超声波探伤简介
    正在直缝埋弧焊钢管消费磨练历程中,存在于焊缝中风险最大的缺点是裂纹等线性缺点。为包管钢管焊缝的内涵质量,必需要正确天检测到焊缝的裂纹缺点,并有用掌握裂纹的发生。渤海设备巨龙钢管有限公司消费直缝埋弧焊钢管时,要对齐焊缝停止100%在线超声波探伤,探伤时接纳水柱式(射流)耦合。水柱式(射流)超声波探伤是正在探头和钢管之间经由过程射流水柱停止耦合,水柱高度一样平常正在5~10 mm之间。调解探头纵波的入射角(一样平常掌握正在18°~22°之间),使探头收回的纵波声束经由过程火钢界面入射到钢管焊缝中,再经由过程波形转换实现对钢管焊缝的探伤。
    水柱式(射流)超声波探伤事情体式格局及道理如图1所示。
为了检测直缝埋弧焊钢管焊缝或热影响区的横向缺点,正在现实事情中接纳2个横向探头骑正在焊缝上停止扫查。探头收回的纵波声束经由过程火钢界面,使钢中横波探头折射角βs=45°,从而实现对焊缝中横向缺点的纯横波探伤。
2 超声波主动探伤时发明的题目对
X65级准660 mm×12.7 mm直缝埋弧焊管焊缝停止超声波主动探伤时,连探横向探头报警,连探图形显现横向缺点,如图2所示。此类缺点有以下特性:①缺点正在扩径、水压前的1#超声波主动探伤检测历程中被发明,注解该缺点正在焊接后就已存在;②正在检测焊缝内外面时,横向探头发明该缺点,缺点波形自力并超越报警极限;③受此类缺点本身深度或角度和透照偏向的影响,X射线拍片偶然能发明,但拍出的底片影象恍惚,落空缺点的基本特征。
    为了正确鉴别这类缺点的性子和成因,离别接纳超声波探伤、X射线拍片、金相构造剖析等要领停止了研讨。
3无损探伤考证
3.1超声波手动探伤
    对在线超声波主动横向探头报警处停止手动超声波复查,接纳便携式超声波手探仪CTS-22,配2.5P8×12K1斜探头停止横波探伤,发明钢管焊缝内外面及远外面处存在横向缺点。缺点波形剖析以下:
(1)     缺点当量。反射回波为准1.6 mm—100%+(6~12 dB),根据API SPEC 5L尺度为超标缺点。缺点回波高度下、波幅宽,正在缺点两侧都可探到。焊缝内外面及内远外面处存在的横向缺点,正在示波屏上第1和第3次都有自力回波泛起,尖而自力,如图3所示。
(2)缺点波根宽度。波根宽度约3 mm,迁移转变探头角度,缺点回波高度有转变,阐明缺点有图2在线主动探伤显现的横向缺点波形肯定的角度或偏向。
(3)该报警处缺点位于焊缝外面或余高内,缺点呈横向,大部分正在焊缝边沿背中央偏向延展,且正在焊缝边沿焊趾处横向2~4 mm,长度较小。
3.2 X射线拍片接纳XY225-7.1/2.8 X射线拍片体系对超声波探伤肯定的缺点部位停止X射线拍片,经由过程屡次调解X射线束倾斜透照,透照时射线束偏向取该缺点深度偏向平行,发明底片上缺点描写如图4所示。
    该缺点细节特性:表面清楚的黑线,线有细小锯齿,有分叉,粗细黑度有转变;该缺点产生于焊缝界限而延长于焊缝热影响区,有肯定走向垂直于焊缝界限。
3.3荧光磁粉搜检
    -澳门新葡京98am对超声波手动探伤不合格焊缝部位停止荧光磁粉搜检,发明焊缝表面里可见清楚的磁痕显现,长度约2~4mm,磁痕稠密清晰可见,呈曲线状且垂直于焊缝偏向,判断为焊缝外面横向裂纹缺点。
     凭据上述磨练效果,对判断不合格的焊缝部位处取样停止金相剖析,裂纹微观描写如图5所示。
    图5(a)为裂纹的整体描写,裂纹从焊缝外面背内部延长构成开裂,中央的玄色孔洞中仍有小块黄色物资残留,疑为未完齐脱落的Cu。图5(b)为焊缝内缺点微观描写,该缺点呈闭合条状,缺点右下方为残留的黄色物资,正在光学显微镜下清晰可见。这些残留物资一方面能够为造样历程中摩擦致使的不完全脱落,此时以混合物的形状存在;另一方面也能够该物资曾经取四周介质离开,存在闲暇构成开裂,取样加工历程中杂质自行脱落。
    正在对试样进一步扫查时发如今焊缝外面以下的浅层位置中存在大量呈曲线散布的黄色物资以混合物形状存在于焊缝金属中,混合物边沿正在光学显微镜下为玄色,曾经构成开裂,如图6所示。
     将试样停止电镜扫描剖析后确认,焊缝中的黄色物资为Cu的大量聚集,该处w(Cu)到达79.7%,另有11.8%的Zn存在,形成裂纹泛起的缘由应为焊缝中混入了黄铜合金。
4成因剖析
4.1裂纹机理
    从裂纹形状看,联合以往履历,裂纹属于典范结晶裂纹,其发生有两个必要条件:①冶金身分,焊接历程中(熔池阶段或焊缝红热状况下)有低熔点杂质进入;②应力感化。
    焊接应力正在焊接历程中是不可避免的,因而,要掌握热裂纹,重要应掌握低熔点杂质的进入及身分偏析。形成结晶裂纹的低熔点物资重要有Cu,Zn,S和P等。从剖析效果来看,Cu及铜合金是形成横向裂纹最主要的低熔点物资。这些Cu及铜合金能够来自钢板本身的Cu偏偏散和内部的Cu净化。
    针对钢板本身Cu聚集的能够状况,巨龙钢管公司曾经取钢厂停止了深切的交换。从冶金角度剖析,钢板身分中Cu含量很低,根基不会泛起Cu正在焊材中大量聚集的状况。若是Cu来自钢板内部的身分偏析,应当正在熔合线位置有残留的Cu。别的Cu的体积质量大于钢,正在熔池中难以浮出,凝固后正在熔池的中下部位置应当有混合物形状的Cu。从取样剖析效果来看,裂纹只存在于熔池外面和外面以下很浅的位置,因而,根基扫除钢板本身Cu偏偏散的可能性。
    -澳门新葡京55.net内部的Cu净化有两种能够:钢板吊运历程中表里打仗Cu和焊接历程中有Cu进入。而钢板正在吊装历程中并没有取Cu打仗的环节,因而便扫除了钢板吊运历程中表里打仗Cu的能够。
    -2017葡京新针对这类横向裂纹,长期以来曾经接纳了诸多步伐防备焊接历程的Cu净化。为根绝Cu源,生产线上运用不镀Cu焊丝,改换新焊剂。凭据磨练讲演,Cu和Zn正在缺点处聚集,这两种元素是铜合金的主要成分,因而疑心焊缝中Cu的聚集能够为内部进入溶池的铜合金而至。焊接岗亭的导电杆材质为铜合金,正在收丝历程中套正在焊丝中的黑管偶然会被磨穿,如不实时改换,焊丝会继承磨损导电杆内壁,从而使导电杆内壁磨掉的Cu屑脱落混入焊剂,正在焊接历程中打仗焊缝外面,构成裂纹。
4.2 Cu源进入焊缝的路子
    埋弧焊历程中焊缝构成及Cu裂发生表示如图7所示。正在焊接历程中,内部Cu源(焊丝镀Cu、导电嘴、导电杆Cu磨损)从导电嘴内孔洒落正在焊剂上,随焊剂轮回运用混入个中,并有机会打仗液态熔池及高温焊缝外面,渗透熔池或焊缝外面发生裂纹。
    之前的剖析以为,Cu进入焊接熔池取液态金属混淆在一起未能浮出熔池构成偏偏散和开裂,因而,正在工艺调解中以增添熔池作用力为主,期望经由过程增强熔池的搅拌感化使Cu完整浮出熔池,制止正在焊缝中的凝固聚集。
钢厂正在连铸工艺中泛起过因为Cu板磨损致使Cu掉落正在板坯外面构成开裂的征象,一样,弯管厂也泛起过相似的状况。据此揣摸,当钢的表面温度高于Cu熔点时,Cu能够以液态情势经由过程渗出感化进入钢基体,正在晶界处快速散布凝固后构成渗出裂纹。
图8为焊缝外面Cu的聚集形状。图8(a)中Cu完整聚集于焊缝外面,界限清楚,不符合熔池中杂质浮出时常常带有的凹凸状界面,阐明Cu打仗焊缝外面时焊缝已凝固(属于图7中A-B段);图8(b)中Cu不只正在焊缝外面聚集,正在外面以下也有疏散存在,且Cu取焊缝的分界里凹凸不平(能够正在图7中A-D段发生)。
5横向裂纹掌握步伐
5.1冶金方面
5.1.1掌握Cu源
    针对Cu的泉源,接纳的掌握步伐为将表里焊岗亭收丝机构中的黑管改换为弹簧管,应用弹簧管的耐磨性珍爱导电杆内壁不受磨损;运用端头为耐磨合金的国产导电嘴,削减导电嘴磨损;周全清算表里焊机头和收丝机构;实时改换新焊剂,包管焊材和装备的干净。
    凭据Cu进入焊缝的构成机理去剖析,焊接线能量和焊接工夫的增添使熔池和溶渣尺寸变长,焊缝表面温度降低,增添了焊缝、溶渣的冷却工夫,从而为Cu的渗透供应了工夫,有利于Cu进入到焊缝内部。别的,焊丝丝距过大一样使熔池长度增添。针对以上剖析,能够正在包管焊接质量的条件下恰当调解焊接工艺,即恰当低落焊接电流,进步焊速,减小丝距。
5.1.2掌握焊缝中有害杂质的含量
    从实际剖析可知,S,P和C等为有害杂质,S和P等元素不只能构成低熔点共晶物,并且借能促使偏析,是产生热裂纹的主要因素之一。因而,应进步焊剂碱度,有用掌握S,P和C等有害杂质,防备或低落裂纹的发生偏向。
5.2工艺掌握
    -4546.com裂纹发生需求两个前提,即低熔点物资的存在和应力感化。横向裂纹的发生和扩大受纵向拉伸应力的影响,经由过程改动工艺改进焊接时的应力状况,也能够防备横向裂纹的发生。恰当增添焊接线能量,减小焊缝金属应变率,一样能够低落裂纹偏向。但因为肯定壁薄的钢管焊接参数相对流动,调解工艺必需正在包管焊缝机能及宏观描写的条件下停止。同时增添线能量即增添了铜渗透焊缝的机率,以往的统计效果注解,增大线能量有增加裂纹发生的趋向,不发起接纳。工艺调解应起首包管焊缝溶透深度,在此基础上背减小线能量偏向调解。
5.3 做好焊前准备工作
    焊接前要做好钢板和坡口处的除锈,将焊剂加热到划定温度,并按划定工夫停止烘干和保温。焊接历程中要注重焊接情况的清算。6结语对直缝埋弧焊钢管生产过程中发生的焊缝裂纹(铜裂)停止探伤、金相剖析和辨认,并正在冶金和工艺方面接纳了恰当的掌握步伐,有用防备和消弭了焊缝横向裂纹的发生,包管了钢管产物的焊缝质量。