X7NI9鋼板X射線底片中出現(xiàn)黑點(diǎn)的分析

摘 要：在X7NI9鋼板對(duì)接焊縫焊接完成后，在X射線底片上產(chǎn)生黑點(diǎn)現(xiàn)象時(shí)，會(huì)被誤認(rèn)為焊接缺陷。本文針對(duì)這種情況，采取了一系列的檢測(cè)手段，確定產(chǎn)生黑點(diǎn)現(xiàn)象的成因和危害進(jìn)行有益的探討。

關(guān)鍵詞：X7NI9鋼;X射線底片;黑點(diǎn)

在某項(xiàng)目的液化儲(chǔ)罐的二次底環(huán)板（邊緣板）對(duì)接焊縫的施工中，底環(huán)板材質(zhì)X7NI9，現(xiàn)場(chǎng)采用的工藝為背部加墊板（X7NI9材質(zhì)），正面使用φ3.2焊條（E NiCrMo-6）進(jìn)行打底、填充、蓋面，背部磨掉墊板并打磨至與母材齊平，X射線底片顯示大量黑點(diǎn)。

拍其余5條焊縫，結(jié)果顯示大面積出現(xiàn)連續(xù)疑似黑點(diǎn)。出現(xiàn)缺陷后，分析原因，從焊條烘干的角度，環(huán)境濕度都進(jìn)行了分析，焊條烘烤沒問題，烘干溫度300℃，烘干發(fā)放記錄都齊全，罐內(nèi)環(huán)境濕度也達(dá)標(biāo)40%左右。后來采取采用碳弧氣刨將背面刨開，打磨，采用氬弧焊填充、蓋面，拍片結(jié)果顯示疑似黑點(diǎn)數(shù)量減少，不過仍達(dá)不到合格標(biāo)準(zhǔn)。

繼續(xù)進(jìn)行驗(yàn)證性的試驗(yàn)，將同批次的X7NI9鋼板拿到罐內(nèi)采用同樣的工藝（使用φ3.2焊條進(jìn)行打底、填充蓋面，背部清根，蓋面），同樣的焊機(jī)，焊接了一塊試板，拍片結(jié)果顯示仍有較多疑似黑點(diǎn)。將二次底環(huán)板的16條焊縫中的一條背面采用碳弧氣刨清根后，使用氬弧焊絲填充，再將正面磨開（肉眼找不到缺陷），使用φ3.2的焊條填充蓋面，結(jié)果顯示仍有大量黑點(diǎn)。

1 試驗(yàn)過程及原因分析

1.1黑點(diǎn)現(xiàn)象

針對(duì)此項(xiàng)目液化儲(chǔ)罐的二次底環(huán)板（邊緣板）對(duì)接焊縫拍片底片上出現(xiàn)的所謂黑點(diǎn)，類似于由于膠片的保管不當(dāng)而產(chǎn)生的霉點(diǎn)，數(shù)量較多，黑點(diǎn)偽缺陷影像雖然與點(diǎn)狀類缺陷（氣孔、夾渣等）的影像特征相似，但只要仔細(xì)觀察還是易于區(qū)分的。可以從以下幾方面區(qū)分：

a）黑點(diǎn)分布范圍廣，位置不固定，在焊縫和母材上均會(huì)出現(xiàn)。

b）黑點(diǎn)直徑小，通常在0.1mm左右，需用放大鏡才可看到，而且大小基本相同。

c）黑點(diǎn)黑度一般均小于點(diǎn)狀類缺陷的黑度。

1.2 試驗(yàn)過程

為查找黑點(diǎn)產(chǎn)生的原因，進(jìn)行了驗(yàn)證性試驗(yàn)，將同批次的X7NI9鋼板拿到罐內(nèi)采用了四種焊接工藝進(jìn)行了試板焊接。

3.2手把焊打底、填充蓋面、背部清根、手把焊填充 2.5手把焊打底、填充蓋面、背部清根、手把焊填充

通過對(duì)比四種工藝試板，發(fā)現(xiàn)底片中的黑點(diǎn)并沒有減少，于是聯(lián)系焊接與無損檢測(cè)專家來現(xiàn)場(chǎng)幫忙分析可能的原因。專家建議考慮“偽缺陷”的原因，于是改變思路。

將同一塊試板一半打磨，一半不打磨。射線檢測(cè)拍出來對(duì)比發(fā)現(xiàn)，打磨過的區(qū)域明顯有黑點(diǎn)分布，不打磨的區(qū)域未發(fā)現(xiàn)黑點(diǎn)分布，接著將另一塊試板進(jìn)行了同樣的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)結(jié)果一樣，都是呈現(xiàn)出打磨過的區(qū)域明顯有黑點(diǎn)的分布，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與理論分析結(jié)合我們分析并得出結(jié)論，黑點(diǎn)并不是焊縫缺陷，而是打磨引起的底片“偽缺陷”。這也就能解釋為什么我們現(xiàn)場(chǎng)考試試板并沒有“黑點(diǎn)”，而后來焊接的現(xiàn)場(chǎng)二次底環(huán)板對(duì)接焊縫大面積出現(xiàn)黑點(diǎn)的原因。

為進(jìn)一步驗(yàn)證，我們懷疑是否與焊工的手法和電流有關(guān)，我們從其它項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)到本項(xiàng)目相同廠家焊材讓不同焊工重復(fù)上述過程，同樣是在罐內(nèi)焊接，對(duì)于鎳九材質(zhì)的板材焊接電流范圍為105-150A，焊工焊接時(shí)喜歡電流調(diào)大一些，這樣工作效率也會(huì)提高。我們?cè)囍央娏髡{(diào)到最低范圍內(nèi)，拍片顯示黑點(diǎn)有所減少，說明電流大小不是產(chǎn)生黑點(diǎn)的主要原因。

我們同時(shí)也懷疑問題是否出在膠片上：

a） 不同的膠片生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的膠片其性能有所差別，有的廠家生產(chǎn)的膠片防靜電性能好，適合于在北方等干燥地區(qū)使用;有的廠家生產(chǎn)的膠片防濕性能好，適合于在溫度較高的南方地區(qū)使用，而本項(xiàng)目所用膠片為防靜電膠片，因而此原因可排除。

b） 如果所用膠片過期，膠片上有霉點(diǎn)，在底片上就可能產(chǎn)生黑點(diǎn)，本項(xiàng)目所使用的膠片都是新購(gòu)置膠片，全部在有效期內(nèi)，不存在此原因。

c） 環(huán)境濕度大，膠片使用保管不善。當(dāng)環(huán)境濕度較大而膠片又保管不善時(shí)會(huì)在膠片上產(chǎn)生霉點(diǎn)，反映到底片上就是黑點(diǎn)。而本項(xiàng)目位于中國(guó)北方內(nèi)陸，又臨近冬季，氣候較干燥，所以也不存在受周圍潮濕環(huán)境的影響。

d） 鉛箔增感屏對(duì)底片質(zhì)量的影響。由于該儲(chǔ)罐內(nèi)罐是用含X7Ni9的低溫鋼板，焊縫與母材的合金元素（鎳、鉻、鉬）含量存在較大差異，密度差別較大，在焊縫余高磨平情況下射線底片上的焊縫與兩側(cè)母材的黑度差值較大;如果采用常規(guī)X射線檢測(cè)方法，其單張底片的母材黑度或焊縫黑度通常不能同時(shí)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求（通常主母材黑度過大或焊縫黑度過?。?，不能滿足焊接接頭（焊縫與熱影響區(qū)）質(zhì)量的評(píng)定要求，故一個(gè)片位要分別進(jìn)行兩次透照，使一張底片的母材黑度和另一張底片的焊縫黑度分別滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。并且分別評(píng)定來達(dá)到焊接接頭質(zhì)量的評(píng)定目的。厚度越大對(duì)消除散射線越好，所得到的底片對(duì)比度越好，但增感系數(shù)越低，為得到相同黑度的底片就需要更大的曝光量。增感屏折裂時(shí)，底片上的相應(yīng)部位就會(huì)出現(xiàn)黑影。所以增感屏對(duì)底片黑點(diǎn)不會(huì)造成直接影響。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)用0.1mm的增感屏替換原先使用的0.05mm增感屏?xí)r，底片上的黑點(diǎn)現(xiàn)象有所減少，這說明增感屏厚度有利于減小底片上黑點(diǎn)現(xiàn)象的發(fā)生。為了保證每張底片的靈敏度均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，故本工程采用雙膠片法進(jìn)行射線檢測(cè)，本工程的膠片，增感屏的組合型式見下圖，這樣使膠片能夠緊貼焊縫表面，減小散射線和幾何不清晰度。

增感屏厚度：前屏、中間屏均為0.03mm，后屏均為0.1mm;

膠片型號(hào)：AGFA-C4，膠片尺寸300*80mm膠片;

e） 洗片時(shí)所用水的影響及人員的手法影響。如果使用末經(jīng)過凈化處理的水在自動(dòng)洗片機(jī)處理膠片的過程中也可能會(huì)對(duì)膠片藥膜造成磨損，從而在底片上產(chǎn)生黑點(diǎn)。而本項(xiàng)目所用水為經(jīng)過濾的民用飲用水，說明該條因素也不是導(dǎo)致底片產(chǎn)生黑點(diǎn)的主要原因。對(duì)以上原因排除后，于是我們更換不同檢測(cè)單位對(duì)上面試板重新拍片，底片黑點(diǎn)現(xiàn)象仍末減少，檢測(cè)單位的工程師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為出現(xiàn)黑點(diǎn)的原因可能是NI元素分布不均而呈現(xiàn)在底片上。于是我們聯(lián)系某研究所繼續(xù)進(jìn)一步做理化實(shí)驗(yàn)分析，以判斷它的力學(xué)性能是否滿足規(guī)范要求。

2 試件理化實(shí)驗(yàn)分析

根據(jù)底片上出現(xiàn)的情況，尋找焊縫中黑點(diǎn)產(chǎn)生的原因，是否對(duì)工程質(zhì)量有影響，首先對(duì)焊縫截面（圖1）進(jìn)行了金相觀察，分別對(duì)基體組織300倍和2000倍金相觀察（見圖2、圖3），熱影響區(qū)組織300倍和2000倍金相觀察（見圖4、圖5），焊縫組織300倍和2000倍金相觀察（見圖6、圖7），在委托某研究所進(jìn)行研究測(cè)試分析后確認(rèn)，黑點(diǎn)為NI元素分布不均而呈現(xiàn)在底片上。

3 研究測(cè)試結(jié)果

利用檢測(cè)設(shè)備金相顯微鏡NIM100，對(duì)焊縫進(jìn)行了金相觀察，在500倍浸蝕劑3：1鹽酸加硝酸溶液顯示焊縫組織為奧氏體。

4 結(jié)束語

X射線底片上的黑點(diǎn)現(xiàn)象的產(chǎn)生并非個(gè)別現(xiàn)象，通過對(duì)導(dǎo)致這種現(xiàn)象發(fā)生的各種可能因素逐個(gè)排查，得出以下結(jié)論：

（1）周圍環(huán)境因素影響，包括工人手法，焊接時(shí)的環(huán)境濕度和焊條存放不當(dāng)都可導(dǎo)致引起這種現(xiàn)象的發(fā)生。

（2）底片黑點(diǎn)現(xiàn)象的出現(xiàn)，有時(shí)也受膠片本身的因素影響包括存放膠片和沖洗膠片等。

（3）板材本身因素，本文使用材質(zhì)為X7NI9材質(zhì)，此次出現(xiàn)在X射線底片上產(chǎn)生的黑點(diǎn)

屬于元素NI分布不均勻，呈現(xiàn)在X射線底片上就是黑點(diǎn)，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)在用于低溫儲(chǔ)罐中其低溫沖擊等性能均滿足要求。希望通過本文能給同行提供解決此問題的思路和做法以及其它檢測(cè)公司的一些良好經(jīng)驗(yàn)，供同行們借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]劉保平，大口徑長(zhǎng)輸管道X射線底片黑斑的產(chǎn)生原因及預(yù)防措施，無損探傷[M]，2012.12;

[2]劉毅，對(duì)川氣東送管道工程射線檢測(cè)中部分底片產(chǎn)生黑點(diǎn)現(xiàn)象的原因分析，無損探傷[M]，2009.2;

[3]竇金然，林振華，射線底片黑點(diǎn)的成因及防止措施，無損檢測(cè)[M]，1991.5;

[作 者 簡(jiǎn) 介]孟慶政（1978-），男，山東菏澤曹縣人，本科，結(jié)構(gòu)工程師，現(xiàn)從事海洋石油工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及項(xiàng)目管理。