全焊縫堆焊過渡層重要性分析

李浩然，劉啟松，白舸

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

X7Ni9焊接試板機(jī)械性能試驗(yàn)是保證LNG儲(chǔ)罐內(nèi)罐焊接質(zhì)量的一個(gè)重要檢測(cè)手段。在檢驗(yàn)過程中，有時(shí)會(huì)遇到試板拉伸不合格現(xiàn)象。本文對(duì)我國(guó)某LNG儲(chǔ)罐建設(shè)項(xiàng)目，出現(xiàn)一例具有代表性的X7Ni9焊接試板拉伸試驗(yàn)不合格原因進(jìn)行分析。

1 X7Ni9焊接試板成份、機(jī)械性能及焊接工藝（如表1）

表1

位置為2G，預(yù)熱溫度10℃，層間溫度99℃，最大熱輸入為2.46kj/mm，坡口清理采用刷和打磨的方式，采用打磨和氣刨方式進(jìn)行清根。

2 試板坡口形式和焊道順序（如圖1）

圖1

3 力學(xué)性能試驗(yàn)分析

焊接工藝評(píng)定力學(xué)試驗(yàn)采用ISO 4136:2012標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)3項(xiàng)試驗(yàn)合格，1項(xiàng)試驗(yàn)不合格。其中無(wú)損檢測(cè)：外觀、射線檢測(cè)、滲透檢測(cè)均合格；彎曲試驗(yàn)：縱向面彎、縱向背彎均無(wú)裂紋；沖擊試驗(yàn)采用V型缺口進(jìn)行試驗(yàn)，熱影響區(qū)沖擊吸收能量和側(cè)向膨脹量均滿足要求且試樣未斷開。拉伸試驗(yàn)兩個(gè)試件均不合格，1號(hào)試件承受最大力437823N、抗拉強(qiáng)度704MPa焊縫位置斷裂，2號(hào)試件最大力436086N、抗拉強(qiáng)度704MPa焊縫位置斷裂。X7Ni9焊接試板拉伸試驗(yàn)如表2。

表2 X7Ni9焊接試板拉伸試驗(yàn)

4 拉伸試件斷裂原因分析

對(duì)此，我們進(jìn)行了全面認(rèn)真的分析，分析試板拉伸試驗(yàn)不合格的原因。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩件拉伸試件的斷口都位于焊縫處，而焊接試板的沖擊、彎曲試驗(yàn)均合格。排除了母材力學(xué)性能問題；故初步判斷試板焊縫可能存在問題。分析試板拉伸不合格的幾點(diǎn)原因：（1）焊工資質(zhì)：人員信息網(wǎng)上可查，資格證未過期；（2）焊材質(zhì)量：具有完善的質(zhì)量證明文件和檢驗(yàn)報(bào)告；（3）母材質(zhì)量：具有完善的質(zhì)量證明文件和檢驗(yàn)報(bào)告；（4）焊接工藝：符合要求；（5）焊接外觀：外觀合格；（6）無(wú)損檢驗(yàn)：各項(xiàng)檢測(cè)均合格。

分析原因后，排除相關(guān)問題，從新依據(jù)EN ISO 15614-1標(biāo)準(zhǔn)要求從新進(jìn)行試驗(yàn)：EN ISO 15614-1標(biāo)準(zhǔn)中要求的橫向橫向拉伸試驗(yàn)樣本數(shù)值應(yīng)該不小于縱縫設(shè)計(jì)中所使用的數(shù)值，和/或水平焊縫數(shù)值的80%。兩塊全焊縫金屬測(cè)試版應(yīng)該使用涂油的碳鋼板進(jìn)行準(zhǔn)備處理（1G和3G位置各一個(gè)）；兩個(gè)全焊縫金屬測(cè)試樣本應(yīng)該從每個(gè)測(cè)試板中進(jìn)行處理準(zhǔn)備。

第二次焊接試板制作工藝采用堆焊前打底（加焊過渡層）的方式制作，并對(duì)焊接電流進(jìn)行了調(diào)整，力學(xué)性能試驗(yàn)全部通過。

表3是本次試驗(yàn)焊接工藝。

表3 電流種類：DCEP、焊接電流范圍（A）：260～420、電弧電壓（V）：24～35

本次拉伸力學(xué)性能試驗(yàn)合格報(bào)告如表4。通過全定量分析儀對(duì)2次焊接試驗(yàn)試板化學(xué)和金屬元素含量分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)打底的試板化學(xué)元素和金屬元素和進(jìn)行打底的試板化學(xué)和金屬元素含量相比較，發(fā)現(xiàn)未進(jìn)行打底試板的化學(xué)和金屬元素含量較少。懷疑由于未進(jìn)行施焊前打底產(chǎn)生了焊接燒損的問題，是導(dǎo)致第1次拉伸力學(xué)性能試驗(yàn)未通過的主要原因。

表4

5 分析打底作用

通過以上力學(xué)性能對(duì)比試驗(yàn)，分析得出全焊縫過渡層，施焊前打底顯得尤為重要。焊接打底作為這個(gè)工藝過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，主要作用是確保在焊接過程中焊縫不被焊穿，從而保證焊接的連續(xù)進(jìn)行。具體體現(xiàn)在，如果焊接過程中無(wú)氣保焊打底，為了確保不被焊穿，采用小電流，小電壓容易造成未焊透，產(chǎn)生焊接缺陷；但如果采用大電流，大電壓就會(huì)燒穿母材。因此如何在焊接過程既要保證能焊透又避免燒損，焊接打底就顯得尤為重要。

6 結(jié)語(yǔ)

影響焊接試板拉伸性能試驗(yàn)的因素是多方面的，通過對(duì)拉伸斷裂位置的判定，尋找影響焊接試板拉伸試驗(yàn)不通過的主要原因。其中在施焊過程中先打底再焊的主要目的是控制變形和焊縫成型好，先用適當(dāng)?shù)碾娏骱秃覆拇虻?。焊縫成型后,焊縫反面成形良好，這對(duì)于單面焊雙面成型非常重要，然后再用稍大的電流進(jìn)行填充，這樣成型好，速度快。如果不打底就度直接填充，這樣有可能出現(xiàn)焊穿或是未焊透和產(chǎn)生焊接燒損的情況，影響焊縫力學(xué)性能和焊接質(zhì)量。