不銹鋼復合板焊縫缺陷分析方法探究

黃曉英

摘 要：不銹鋼復合板焊縫缺陷完全根據(jù)探傷結(jié)果進行判斷，往往不夠準確，造成多次返修，本文提出采用“探傷結(jié)果加上技術(shù)分析”方法進行不銹鋼復合板焊縫缺陷分析，大大提高了判斷的正確性，保證了返修的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：不銹鋼復合板;焊縫缺陷;焊縫檢驗

不銹鋼復合板是由不銹鋼和低碳鋼（或低合金鋼）經(jīng)特殊工藝制成。這兩種材料的物理性能、化學成分、組織結(jié)構(gòu)和性能有很大的不同。如果焊接操作不當，很容易產(chǎn)生焊接缺陷，造成大量的焊縫返修，而不銹鋼復合板返修一次合格率往往不是很高，這是由于焊接接頭中的缺陷位置和深度難以判斷，容易發(fā)生泄漏或不完全修復，所以經(jīng)常需要多次返修。

對于同一材質(zhì)的修復，通常采用超聲波或射線檢測來確定缺陷的位置。然而，對于不銹鋼復合板，X射線檢查只能近似地確定缺陷是否位于基底層或復合層或過渡層中。例如，壓力容器采用X射線探傷時，通常在容器壁外側(cè)放置膠片，在容器內(nèi)放置探傷儀。由于射線源在容器內(nèi)部，所以射線源附近焊縫內(nèi)部的缺陷被放大，底片上的成像模糊，而缺陷外部的成像相對清晰，只能粗略判斷缺陷是在容器內(nèi)部還是外部;同樣，兩種不銹鋼復合板材料在物理性能、化學成分和組織結(jié)構(gòu)上也存在很大差異。當采用x射線探傷時，基層與過渡層的界面處會發(fā)生波型轉(zhuǎn)換。聲束的傳播和波形很難確定缺陷的具體位置。因此，只有探傷結(jié)果不能準確地確定缺陷的確切位置，只有依據(jù)才能粗略地確定。如果層側(cè)有缺陷，則無法判斷過渡層和復合層的缺陷。

由于探傷結(jié)果不能準確確定缺陷的位置和深度，往往會造成多次返修，不僅嚴重影響復合鋼板的性能，而且在返修過程中還會產(chǎn)生裂紋。這是因為：補焊過程中產(chǎn)生的焊接應力較大，特別是多次補焊后，由于過渡層基層與復合層膨脹系數(shù)相差較大，多次熱循環(huán)后。在熱循環(huán)的作用下，會產(chǎn)生較大的內(nèi)應力，使過渡層熔合區(qū)的微裂紋在修復應力作用下擴展為裂紋。此外，在基體修復過程中，用碳弧氣刨消除缺陷時，接觸過渡層，用基層焊條焊接時，產(chǎn)生馬氏體組織和新裂紋。因此，在修復不銹鋼復合板時，確定焊接缺陷的位置是非常重要的。

通過研究發(fā)現(xiàn)，不銹鋼復合板僅僅不依賴于探傷結(jié)果，而是利用探傷結(jié)果和技術(shù)分析，準確判斷缺陷是位于基層還是復合層或過渡層，缺陷位置和深度準確，保證了修復質(zhì)量。具體方法如下：

（1）焊縫兩側(cè)沿焊縫方向未熔合缺陷一般在過渡層。這是因為，為了降低基層對過渡層焊縫金屬的稀釋率，經(jīng)常采用“小電流、快焊”的方法，使電弧在坡口兩側(cè)停留較短時間，坡口兩側(cè)出現(xiàn)未熔合缺陷，因此，修復應從復合層側(cè)面開始，以修復過渡層未熔合的缺陷。

（2）焊縫兩側(cè)沿焊縫方向的夾渣一般在過渡層內(nèi)。這是因為：1）焊接基層時，焊接電流過大，容易在坡口內(nèi)產(chǎn)生咬邊;焊接過渡層時，由于采用“小電流、快速焊接”和不銹鋼液態(tài)金屬粘度高，很難使坡口咬邊中的殘余物溢出。底焊時邊緣，導致焊縫兩側(cè)夾渣。2）由于不銹鋼復合板的基層與復層的線膨脹系數(shù)不同，或在焊接熱循環(huán)作用下，基層與復層的內(nèi)應力較大，焊接時易造成基層和坡口邊緣復層開孔及夾渣。

（3）不銹鋼復合板焊接過程中的裂紋普遍存在于過渡層中。這是因為在過渡層焊接過程中形成了馬氏體組織和A+M混合組織，由于兩種晶格參數(shù)和膨脹系數(shù)的不同，焊接過程中熔合區(qū)會產(chǎn)生裂紋缺陷。如果焊接人員嚴格按照工藝進行焊接，焊接時裂紋傾向不大，但在返修過程中裂紋傾向增大。因為在修復過程中，特別是多次修復過程中，在多次熱循環(huán)的作用下，焊接會產(chǎn)生較大的內(nèi)應力，使一些微裂紋（這種小裂紋一般很難出現(xiàn)在X射線膠片上）擴展為宏觀裂紋。另外，過渡層的缺陷如果從基層側(cè)進行修復，采用碳弧氣刨去除缺陷后，仍采用基層焊條進行焊接，焊接后易產(chǎn)生M型組織和裂紋。因此，過渡層焊縫中存在缺陷，應在復層一側(cè)進行修復。

當然，如果采用埋弧自動焊的方法焊接基層，如果焊縫中心有氣孔、夾渣、未焊透等缺陷，一般缺陷在基層，應從基層側(cè)進行修復。