9Ni鋼焊接產(chǎn)生白點(diǎn)的原因及影響分析

劉寶祥，殷振勝，陳學(xué)密，劉 楊

1.青島越洋工程咨詢有限公司，山東青島 266033

2.江蘇勁達(dá)機(jī)械設(shè)備制造有限公司，江蘇常州 213000

3.海洋石油工程股份有限公司，天津 300451

某大型石化項(xiàng)目乙烯罐現(xiàn)場(chǎng)焊接后，在焊縫射線底片上顯示不規(guī)律白點(diǎn)，為探究白點(diǎn)的成因以及是否會(huì)對(duì)乙烯罐后續(xù)的運(yùn)行產(chǎn)生不良影響，進(jìn)行了深入分析和一系列試驗(yàn)，最終得出結(jié)論并提出了解決措施。

1 乙烯罐焊接工藝

乙烯采用低溫常壓儲(chǔ)存，儲(chǔ)罐采用雙鋼全容罐，罐體材質(zhì)為06Ni9DR（簡(jiǎn)稱9Ni鋼），執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 24510—2017《低溫壓力容器用鎳合金鋼板》[1]，厚度6～12 mm。

乙烯罐焊接全部采用焊條電弧焊，選用瑞典伊薩公司產(chǎn)ENiCrMo-6焊條。施工前嚴(yán)格按照NB/T 47014《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》[2]、EN14620《用于儲(chǔ)存操作溫度介于0～-165℃的低溫液化氣體的現(xiàn)場(chǎng)建造立式圓筒型平底鋼制儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)和建造標(biāo)準(zhǔn)》[3]以及其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，焊前編制焊接工藝指導(dǎo)書并嚴(yán)格進(jìn)行交底，焊材使用前進(jìn)行了復(fù)驗(yàn)，焊工嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行焊接施工。

2 發(fā)現(xiàn)的問題

工程正式施工前，按焊接工藝評(píng)定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制作工藝評(píng)定試件，然后對(duì)試件進(jìn)行RT檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)底片上呈現(xiàn)少量白點(diǎn)，因考慮白點(diǎn)不影響評(píng)片時(shí)的焊縫質(zhì)量分級(jí)，而且認(rèn)為白點(diǎn)可能是偶然性產(chǎn)生的，故未繼續(xù)探究。

工程正式開工后，乙烯外罐罐底邊緣板焊接后，RT檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)底片上又出現(xiàn)了白點(diǎn)，白點(diǎn)的出現(xiàn)無規(guī)律可循且密度大小不均，因此對(duì)焊接工藝執(zhí)行、焊工習(xí)慣、底片質(zhì)量等因素進(jìn)行了排除，進(jìn)一步開展了出現(xiàn)白點(diǎn)的原因分析。

3 原因分析

3.1 鋼板材質(zhì)

首先考慮白點(diǎn)的出現(xiàn)是否由于焊接鋼材材質(zhì)存在問題引起的。取300 mm×200 mm×10 mm碳鋼試件，用ENiCrMo-6焊條堆焊，然后對(duì)堆焊焊縫進(jìn)行RT檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)探傷底片仍有白點(diǎn)，因此排除了鋼材材質(zhì)的原因。

3.2 焊材

根據(jù)AWS標(biāo)準(zhǔn)，ENiCrMo-6焊條熔敷金屬化學(xué)成分見表1。伊薩焊條合格證中熔敷金屬化學(xué)成分見表2。

表1 AWS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定熔敷金屬化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 單位：%

表2 焊條合格證熔敷金屬化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 單位：%

ENiCrMo-6焊條采購進(jìn)場(chǎng)時(shí)，對(duì)批號(hào)為SBT13072、直徑為3.2 mm的焊條進(jìn)行了化學(xué)成分復(fù)驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表3 焊條復(fù)驗(yàn)化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 單位：%

通過對(duì)比表1、表2、表3可以看出，采購的焊條化學(xué)成分符合AWS標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)AWS標(biāo)準(zhǔn)，ENiCrMo-6焊條熔敷金屬機(jī)械性能見表4。

表4 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定熔敷金屬機(jī)械性能

采用平焊、橫焊、立焊方式各焊接一塊試板，測(cè)得該3個(gè)焊接位置的焊條熔敷金屬的剪切斷裂值均為100%，其他機(jī)械性能指標(biāo)見表5。

表5 平焊、橫焊、立焊位置的焊條熔敷金屬機(jī)械性能

焊條采購進(jìn)場(chǎng)后進(jìn)行了機(jī)械性能復(fù)驗(yàn)，結(jié)果見表6。

表6 焊條機(jī)械性能復(fù)驗(yàn)

通過對(duì)比表4、表5、表6可以看出，采購的焊條機(jī)械性能符合AWS標(biāo)準(zhǔn)。從以上分析結(jié)果看，所用焊條合格。

3.3 白點(diǎn)化學(xué)成分分析

（1）首先模擬儲(chǔ)罐的縱焊縫制做一塊1G焊接試板，厚度10 mm，焊接試板見圖1，委托國內(nèi)某權(quán)威測(cè)試機(jī)構(gòu)進(jìn)行了RT及能譜分析。

圖1 焊接試板

對(duì)焊接試板進(jìn)行RT檢測(cè)，底片上的白點(diǎn)情況見圖2。

圖2 RT底片白點(diǎn)照片

（2）制作的能譜檢測(cè)試樣見圖3。

圖3 能譜檢測(cè)試樣

對(duì)能譜檢測(cè)試樣進(jìn)行電子掃描，形成的電子圖像見圖4。

圖4 測(cè)試試樣電子圖像

對(duì)測(cè)試試樣進(jìn)行元素?cái)嗝鎾呙瑁纬蓴嗝骐娮訄D像見圖5。

圖5 元素掃描斷面電子圖像

對(duì)測(cè)試試樣進(jìn)行電子掃描，各元素的輪廓電子圖像見圖6。

圖6 各元素的輪廓電子圖像

通過觀察圖4、圖5、圖6可以看出，各元素電子圖像呈現(xiàn)均勻分布，無異常。

（3）用能譜儀對(duì)試樣進(jìn)行光譜分析，測(cè)試結(jié)果見表7。

表7 光譜分析元素成分 （質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 單位：%

結(jié)論：Si、Cr、Mn、Fe、Ni、Nb、Mo 元素均在合格范圍之內(nèi)，但對(duì)于底片中顯現(xiàn)的零散小尺寸白點(diǎn)（0.2～0.5 mm）光譜分析無法定性。

3.4 白點(diǎn)對(duì)焊接接頭機(jī)械性能的影響分析

為驗(yàn)證焊接產(chǎn)生的白點(diǎn)是否對(duì)焊接接頭的機(jī)械性能產(chǎn)生影響，用厚度12 mm的板重新焊制3G試板，在白點(diǎn)密集區(qū)取樣，參考AWS B4.0—2016進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

表8 焊接接頭機(jī)械性能試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)證明，在白點(diǎn)區(qū)取樣的試樣，焊接接頭機(jī)械性能符合焊材的目標(biāo)要求。

3.5 白點(diǎn)對(duì)于焊縫質(zhì)量評(píng)定的影響

探傷底片中體現(xiàn)的彌散狀白點(diǎn)，尺寸0.1～0.5mm大小不等，根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)EN ISO 10675-1：2016無損檢測(cè)要求和ASME SFA/AWSA5.11要求，按照NB/T 47013探傷標(biāo)準(zhǔn)，白點(diǎn)的存在不影響焊縫質(zhì)量等級(jí)評(píng)定。

4 結(jié)論

分析9Ni鋼焊接焊縫底片中出現(xiàn)白點(diǎn)的原因，判斷為焊條中含有的鎢在焊接時(shí)熔化不充分，形成夾鎢或鎢的化合物，造成射線檢測(cè)時(shí)顯現(xiàn)在底片中出現(xiàn)白點(diǎn)。由于白點(diǎn)呈小尺寸點(diǎn)狀彌散，不影響焊縫質(zhì)量評(píng)級(jí)和各項(xiàng)機(jī)械性能，對(duì)乙烯罐的運(yùn)行不會(huì)產(chǎn)生任何影響。目前項(xiàng)目已投產(chǎn)一年，至今運(yùn)行正常，實(shí)踐證明焊縫中的白點(diǎn)不會(huì)影響乙烯罐的運(yùn)行。