小径管焊口一次椭圆成像未焊透、未熔合、内凹缺陷的识别分析….pdf

1小径管焊口一次椭圆成象未焊透未熔合内凹小径管焊口一次椭圆成象未焊透未熔合内凹 缺陷的识别、分析判断方法缺陷的识别、分析判断方法 白 洪 海 （辽宁电力第四工程公司试验焊训中心辽阳 111000） 摘摘 要要 电力锅炉受热面焊口，其外径为Φ≤76mm 以对接焊口的形式连接， （以下简称：小径管焊 口）射线检验透照的方法常采用双壁双投影一次椭圆成象，评定焊口质量等级时，对缺陷性质的识别尤 为重要，本文浅谈对小径管焊口中的未焊透、未熔合、内凹缺陷的识别分析条件以及如何对其准确判断 定性的方法 关键词关键词 成象焊口 未焊透 未熔合 内凹 识别条件 分析判断方法 众所周知，射线检验虽然具有其直观性、 可追溯性但是对焊缝缺陷的识别分析、判断 定性是比较关键的环节，尤其是对危害性缺陷 的识别和判定尤为重要在小径管射线检验底 片的评定时，由于其投影成象的特殊性，识别 小径管焊口中未焊透、未熔合、内凹的影象比 较难掌握，所以，掌握判定要点是十分必要的 了解缺陷的形成原因、产生的位置、影象形状、 投影的几何原理等综合因素是一个底片评定人 员必须掌握的知识 以下就小径管一次椭圆成象的有关特点， 未焊透、未熔合、内凹的概念、产生原因、影 像特征作以简单介绍，以帮助正确识别分析、 判断定性这些缺陷。

1 小径管一次椭圆成象的特点 1 小径管一次椭圆成象的特点 透照厚度变化大，例如：对Φ60×5mm 的 管焊缝照相，最大透照厚度为最小透照厚度的 3.7 倍，如图（1）所示，因此底片上不同部位 的黑度和清晰度差异较大 投影关系复杂，如图（7）所示，为错开 上下焊缝达到椭圆一次成象工艺的要求、透照 时有一定倾角，对Φ60×5mm的管焊缝，这一 U图（1）小径管焊口一次成像透照厚度差U 倾角约为 11º-15º为宜，射线底片上椭圆开口 度太小上下焊缝根部、热影响区缺陷产生混淆，开口度太大又不利于根部裂纹、未焊透之类的危害性缺 陷检出，上焊缝的投影会引起影像畸变，对纵向缺陷检出率亦有影响 源侧焊缝与胶片侧焊缝距离变化较大，上下焊缝几何不清晰度存在较大差异，对Φ60×5mm 的管 焊缝，上焊缝 Ug 约为下焊缝的的 10 倍 边蚀效应较严重，散射比较大为了扩大宽容度，牺牲了对比度，因此影象质量不高 2 未焊透 未熔合 内凹的概念 2 未焊透 未熔合 内凹的概念 2.1 未焊透的概念 在 GB6417-86《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》中，未焊透的概念是“焊接时接头的根部未完全 熔透的现象” ，对小径管焊缝而言只有发生在内表面根部的未焊透。

2.2 未熔合的概念 在 GB6417-86《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》中，未熔合的概念是“焊接时，在焊缝金属与母2材之间或焊道金属之间未完全熔化结合的部分” ，可分为坡口未熔合、层间未熔合、焊缝根部未熔合 2.3 内凹的概念 内凹又称根部收缩，在 GB6417-86《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》中的概念是“由于对接焊缝 根部收缩造成的浅的沟槽” 在焊缝根部形成的低于母材表面的低洼部分所以，通常电力行业对连续 的内凹称为塌腰 3 未焊透 未熔合 内凹的产生原因 3 未焊透 未熔合 内凹的产生原因 3.1 未焊透的产生原因 未焊透产生的原因主要有：坡口角度小，根部间隙过窄或钝边过厚，焊接规范选择不当电流过小、 线能量小、焊接速度过快等 3.2 未熔合的产生原因 未熔合产生的原因主要有：焊接电流过小，焊接速度过快，熔池冷却速度快；施焊过程中焊条、焊 丝、 焊具或火焰偏于坡口一侧， 焊接 电弧吹偏， 使母材或前一层焊道金属未得到充分熔化； 坡口有油、 锈和脏物等，焊接时熔池的温度达不到要求，未能将其熔化产生的夹层 3.3 内凹的产生原因 内凹产生的原因主要有：焊接时熔池过大，温度高，表面张力减小，铁水下坠；焊接速度慢，焊 条角度不合适。

许多内凹是由于息弧时焊条未作短时间停留所造成的 4 未焊透 未熔合 内凹在射线底片上的特征4 未焊透 未熔合 内凹在射线底片上的特征 4.1 未焊透在射线底片上的特征 未焊透的典型影象是沿着焊缝走向的细直黑线，两侧轮廓都很整齐，为坡口钝边痕迹，宽度约等于 钝边间隙宽度有时坡口钝边有部分熔化，影象轮廓就变得不很整齐，线宽度和黑度局部发生变化，但 只要能判断是处于焊缝根部的线性缺陷，仍判定为未焊透 U图（2）未焊透在底片上的示意图U 未焊透在底片上处于焊缝根部的投影位置，一般在焊缝中部，因透照偏、焊偏等原因也可能偏向一 侧未焊透呈断续或连续分布，有时能贯穿整个焊口 4.2 未熔合在射线底片上的特征 根部未熔合在底片上的位置应是焊缝根部的投影位置， 一般在焊缝中间， 因坡口形状或投影角 度等原因也可能偏向一边 U图（3）未熔合在底片上的示意图U 3根部未熔合的典型影象是一条一侧直黑线带，线的一侧轮廓整齐且黑度较大，为坡口钝边痕迹，另 一侧轮廓可能较规则也可能不规则 坡口未熔合的典型影象是连续或断续的黑条， 宽度不一， 长短不一， 黑度不均匀，一侧轮廓较齐黑度较大，另一侧轮廓不规则，黑度较小，在底片上的位置一般在焊缝椭圆 内侧至边缘的 1/2 处，沿焊缝纵向延伸。

层间未熔合的典型影象是黑度不大的块状阴影，形状不规则， 如伴有夹渣时，夹渣部位的黑度较大 4.3 内凹在射线底片上的特征 影象的位置一般规律：内凹都发生在焊缝的根部，底片的位置处于椭圆内侧的仰脸部位；有点状 和带状（塌腰）周围轮廓没有直边，中部黑度较大逐渐向边缘减小，点状的轮廓比气孔明显；带状（塌 腰）的形状轮廓比未焊透影象不明显 U图（4）内凹在底片上的示意图U 5 缺陷的判断、识别条件 5 缺陷的判断、识别条件 缺陷是否能够通过射线照相而显示出来，首先，必须使缺陷在底片上留下足以识别的痕迹，则 涉及到透照工艺质量的问题其次，底片的影象在适当条件下得以充分显象，以利于评片人员观察和识 别，这与观片设备和环境条件有关第三，评片人员对观察到的影象能做出正确的分析和判断，这取决 于评片人员的知识、经验、技术水平 缺陷的识别条件归纳为三个方面， 即底片质量要求， 环境、 设备条件要求， 评定人员相关知识要求 5.1 底片质量要求 5.1.1 灵敏度要求 灵敏度是射线照相底片质量的重要指标之一， 必须符合相关标准的要求 目前国内广泛使用的丝型 象质计，根据不同的透照厚度底片上显示不同直径的金属丝，必须达到标准规定的要求。

对底片灵敏度的检查内容包括：底片上是否有象质计的影象，象质计的型号、规格摆放位置是否正 确，象质指数是否达到标准的要求，才能证明透照的灵敏度及缺陷的检出率 5.1.2 黑度的要求 黑度是射线照相质量的重要指标之一，黑度范围必须符合相关标准的要求由胶片特性曲线可知， 胶片的梯度随黑度的增加而增大， 为保证有足够的对比度黑度必须达到最小可识别黑度的要求 但是黑 度过大将造成透过光强不足， 导致人眼的识别观察能力下降， 只有当有效评定区内各点的黑度均在规定 的范围内，才能缺陷的识别率 5.1.3 不清晰度要求 底片上的不清晰度是儿何不清晰度（Ug)和固有不清晰度（Ui）的综合结果其主要影响因素是几 何不清晰度 几何不清晰度（Ug） ：射线透照时焊口中缺陷的轮廓在底片上的影象的边缘会产生一定的宽度的半 影，这个半影的宽度就是几何不清晰度（Ug） 其数值可用下式表示计算： Ug=dBfB·b/（F-b) 式中：dBfB--焦点尺寸；F--焦点至胶片的距离；b--缺陷至胶片的距离 有上式可知，焦点尺寸、焦距、缺陷至胶片的距离决定几何不清晰度的大小 在实际透照工艺中，必须保证有足够的焦距，在检查底片的几何不清晰度时一，经验的做法 是： 通过观察小径管边缘的轮廓的清晰程度， 以及小径管在底片上的影象焊口尺寸与实际焊 口尺寸的 放大程度，就可以判定几何不清晰度的大致情况。

尤其是一张底片上透照多个焊口时，必须观察边缘的4焊口轮廓的清晰程度和焊口影象的放大尺寸，来判定的几何不清度的大致情况 5.1.4 椭圆开口间距的要求 为使上下焊缝在底片上的影象呈椭圆形显示，其椭圆短轴侧间距一般以 3~10mm 为宜 椭圆必 须开口， 否则上下焊缝影象重迭无法判断分析缺陷的位置 椭圆开口不宜过大， 否则上焊缝影象因放大、 畸变难以识别分析 5.2 环境、设备条件需求 环境、设备条件应能提供底片最大的细节对比度，达到评片人员可以分辨的程度，使评片人员感到 环境适宜，减少环境各种干扰，保证准确的识别缺陷 5.2.1 环境条件 观片室内光线应柔和偏暗，但不能全黑，一般等于或略低于透过底片光的亮度室内照明应避免直 射人眼或在底片上产生反射光 5.2.2 观片灯的性能 观片灯是评片的重要工具， 观片灯性能应有足够的光强度， 要求透过底片的光强度不低于 30cd/mP2P， 观片灯的最大亮度应大于 10P5Pcd/mP2P观片灯的亮度必须可调，以便在观察低黑度区域时将光亮减小，而 在观察高黑度区域时将光亮调大 5.2.3 辅助工具 放大镜：用于观察影象细节，放大倍数一般为 5 倍为宜。

备有一系列的遮光板以便改变观察区的大 小，有利于观察细小缺陷细节的需要 6 影象识别分析、判断定性的影响因素 6 影象识别分析、判断定性的影响因素 6.1 人眼视觉特性影响及人员要求 6.1.1 人眼视觉特性分析 目视分辨率是指人眼分辨物体的最小尺寸 它依赖于物体对眼的张角， 而张角又受眼的聚焦能力的 限制，此外，光强、颜色、反差等因素对目视分辨率也有影响，一般条件下正常眼睛在底片上大约能看 清 0.25mm 的点或 0.1mm 宽的线，对更微小的细节，需要借助放大镜观察，适宜的放大观察倍数应为 2-5 倍，高倍放大镜因易产生影象畸变而不宜采用 U图（5）室内亮度和黑度对△D及△DUBUminUBU的影响U 人眼对不同颜色可见光的敏感程度不同， 在较亮环境中对黄光最敏感， 在较暗环境， 对绿光最敏感， 无论在何种亮度条件下，人眼对红光和兰紫色光都不敏感，虽然片基对透射光的颜色有些影响，但影响 光色的主要因素还是观片灯，所以要求观片灯的光色：白色、橙色或黄绿色，而不宜使用偏红或偏兰色 光另外，人眼难以适应光强不断变化的环境从亮环境到暗环境，适应时间至少需要 5min,光强的不 断变化， 除了使视觉敏感度下降外。

还容易引起眼疲劳， 不利于观察查细小缺陷， 所以观片室不宜过暗 56.1.2 人员要求 担任评片的人员应具备以下条件： 6.1.2.1 评片人员应具有良好的视力校正视力不低于 1.0，视力检查应能读出距离 400mm 处高 0.5mm， 间隔 0.5mm 的一组印刷字母 6.1.2.2 不但掌握射线检测理论知识外，还应具有焊接工艺、焊接方法等相关知识 6.1.2.3 应充分了解被检测焊口的状况，材质、焊接和热处理工艺，以及焊接接头的表面状态 6.1.2.4 应充分了解所评定底片的射线透照工艺及工艺执行情况 6.2 影响缺陷识别的其它影象 6.2.1 焊口结构影象 如母材厚度的变化，水冷壁焊口内部的螺旋网纹等焊口内部结构投影造成的影象 6.2.2 焊口成形影象 如焊缝余高，根部形状，焊缝表面波纹，焊道间夹沟等生成的影象 6.2.3 内外表面缺陷影象 咬边、烧穿、内凹、收缩沟、弧坑、焊瘤、未填满、接头不良等因素造成的表面缺陷的影象 6.2.4 表面损伤影象 由非焊接因素造成的表面缺陷的影象，如机械划痕、压痕、表面撕裂、电弧烧伤、打磨沟槽等 为能正确地识别焊口表面几何影象， 首先应要求评片人员仔细了解试件结构和焊接接头型式。

其次 评片人员应熟悉不同焊接方法和焊接位置的焊缝成形特点 此外， 评片人员应注意焊缝外观检查的结果， 掌握焊口的表面质量状况。