直缝埋弧焊管横向裂纹探伤分析

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1、摘要：简要介绍了水柱式（射流）超声波探伤的工作方式及原理。分别采用手动超声波探伤、X射线拍片、荧光磁粉检查及金相分析等方法，对X65级准660mmX12.7mm直缝埋弧焊管生产过程中发现的焊缝横向裂纹进行了分析及识别。分析了横向裂纹的形成机理，并通过控制焊缝中S和P等有害杂质元素的含量，优化焊接工艺,做好焊接前原料（如板边坡口）的除锈等,改善焊接环境等措施，可有效防止和消除焊缝横向裂纹的产生，保证焊管焊缝质量。1水柱式（射流）超声波探伤简介在直缝埋弧焊钢管生产检验过程中，存在于焊缝中危害最大的缺陷是裂纹等线性缺陷。为保证钢管焊缝的内在质量,必须要准确地检测到焊缝的裂纹缺陷,并有

2、效控制裂纹的产生。渤海装备巨龙钢管有限公司生产直缝埋弧焊钢管时,要对全焊缝进行100%在线超声波探伤，探伤时采用水柱式（射流）耦合。水柱式（射流）超声波探伤是在探头和钢管之间通过射流水柱进行耦合，水柱高度一般在5〜10mm之间。调整探头纵波的入射角（一般控制在18°~22。之间），使探头发出的纵波声束通过水钢界面入射到钢管焊缝中,再通过波形转换实现对钢管焊缝的探伤。水柱式（射流）超声波探伤工作方式及原理如图〔所示。为了检测直缝埋弧焊钢管焊缝或热影响区的横向缺陷，在实际工作中采用2个横向探头骑在焊缝上进行扫查。探头发出的纵波声束通过水钢界面，使钢中横波探头折射角Ps=45°z从而

3、实现对焊缝中横向缺陷的纯横波探伤。(n>£加肖—-f-

4、横向触陷波形为了准确判别这类缺陷的性质和成因，分别采用超声波探伤、X射线拍片、金相组织分析等方法进行了硏究。3无损探伤捡正3.1超声波手动探伤对在线超声波自动横向探头报警处进行手动超声波复查，采用便携式超声波手探仪CTS-22,配2.5P8X12K1斜探头进行横波探伤，发现钢管焊缝内表面及近表面处存在横向缺陷。缺陷波形分析如下:(1)缺陷当量。反射回波为准1.6mm—100%+(6-12dB)z按照APISPEC5L标准为超标缺陷。缺陷回波高度高、波幅宽，在缺陷两侧均可探到。焊缝内表面及内近表面处存在的横向缺陷，在示波屏上第1和第3次都有独立回波出现，尖而独立,如图3所示。U）

5、结*(B)结髪二图3超曲波手探横向哉賂回波显示(2)缺陷波根宽度。波根宽度约3mm,转动探头角度，缺陷回波高度有变化，说明缺陷有图2在线自动探伤显示的横向缺陷波形一定的角度或方向。(3)该报警处缺陷位于焊缝表面或余高内，缺陷呈横向，大部分在焊缝边缘向中心方向延展,且在焊缝边缘焊趾处横向2〜4mmz长度较小。3.2X射线扌白片采用XY225-7.1/2.8X射线拍片系统对超声波探伤确定的缺陷部位进行X射线拍片，通过多次调整X射线束倾斜透照，透照时射线束方向与该缺陷深度方向平行，发现底片上缺陷形貌如图4所示。该缺陷细节特征：轮廓分明的黑线，线有微小锯齿，有分叉，粗细黑度有变化；该缺

6、陷产生于焊缝边界而延伸于焊缝热影响区，有一定走向垂直于焊缝边界。3.3荧光磁粉检查对超声波手动探伤不合格焊缝部位进行荧光磁粉检查，发现焊缝外表面可见清晰的磁痕显示，长度约2~4mm,磁痕浓密清晰可见，呈直线状且垂直于焊缝方向，判定为焊缝表面横向裂纹缺陷。根据上述检验结果，对判定不合格的焊缝部位处取样进行金相分析,裂纹微观形貌如图5所示。(a)0体形荻200X

7、右下方为残留的黄色物质,在光学显微镜下清晰可见。这些残留物质一方面可能为制样过程中摩擦导致的不完全脱落，此时以夹杂物的形态存在;另一方面也可能该物质已经与周围介质脱离”存在空隙形成开裂，取样加工过程中杂质自行脱落。在对试样逬一步扫查时发现在焊缝表面以下的浅层位置中存在大量呈曲线分布的黄色物质以夹杂物形态存在于焊缝金属中,夹杂物边缘在光学显微镜下为黑色，已经形成开裂，如图6所示。将试样进行电镜扫描分析后确认，焊缝中的黄色物质为Cu的大量聚集,该处w(Cu)达到79.7%，另有11.8%的Zn存