直缝埋弧焊钢管焊缝质量调查

1、直缝埋弧焊钢管焊缝质量调查广东省某天然气公司铺设管道过程中， 发现某厂家的一批弯 管（材质X70M规格，0 914X 25）直焊缝存在有焊接缺陷，定 为未熔合缺陷。弯管母管（材质 X70M规格0 914X 25X 12 000） 的生产厂家不同意此说法， 认为所发现“缺陷”为钢材本身， 是 生产过程中自带的，是符合 ASTM E45标准的可以存在的“缺 欠”。为此，天然气公司组织专家组负责调查此焊缝质量事件， 确定事故负责主体，笔者有幸参与。生产厂家观点： “未熔合”是发生在热影响区， 不属于焊缝 本身。所发现的“未熔合”是在焊趾线37mn范围内，不属于焊缝本身，其形成原因：在焊接过程中，由于

2、近焊缝区域的母材 也受到了电弧热的作用，这部分母材的组织和性能均要发生变 化，这个发生了变化的母材区域称为焊缝的热影响区， 而热影响 区并没有熔化， 所以不会产生“未熔合”这种焊接缺陷。 我们分 析认为其产生机理为：钢板边缘的夹杂物，经过预焊、内多丝埋 弧焊、外多丝埋弧焊，仍残留在母材与焊缝间的热影响区内，且 形态、位置未发生任何变化，而非焊接过程中造成的新缺陷。1 专家组检测数据专家组首先对该批（共 53 支）弯管母管全部进行人工超声 波检测，按承压设备无损检测 第 3 部分 超声检测 JB/T4730.3-2005 的 B 级检测方法进行，设备采用数字式超声波探伤机，探头统一用5P8X 1

3、2K2.5斜探头，试块使用CSK-IA和 CSK-m A,定量线SL:1X 6-3dB，结果发现27支母管发现有 超标波峰出现，水平位置位于外焊焊趾线内侧37mm而在此时驻厂监检组组织生产厂家按原生产工艺又生产了 5 支同样规 格的弯管母管， 专家组也对这 5 支母管进行超声波检测， 结果显 示有 3 支母管存在超标波峰现象， 水平位置也位于外焊焊趾线内 侧37mm列出5支具有典型回波信号的管号的检验情况如下 表1。这 30 支母管的超声波检测所检测到的缺陷，沿钢管直缝的 外焊焊趾线37mm的狭窄平行线内随机分布，最少 2处，最多 15处，最小长度2mm最大长度25mm超声波回波最高达到 SL

4、+17dB。为了确定这些缺陷的具体位置、 性质和产生原因， 我们从这 些管子中选择 3支具有缺陷显示的焊缝 (ss1001860，ss1001863， SS1001885)，在缺陷处用丫射线进行透照拍片，并采高级别的 T4胶片，结果评定底片时，3支管的底片上没有发现人眼所能识 别的缺陷影像。专家组再用X射线方法进行透照拍片，也用了高 级别的T4胶片，结果底片上也没有缺陷影像。最后我们对缺陷 解剖，选择 1 个具有典型超标缺陷回波的缺陷 (管号 SS1001885： 长度10mm深度14mm回波SL+13.2dB)，用磨光机打磨，边 打磨边用超声波测定缺陷回波是否还在，在打磨到深度12mm时，超

5、声最高回波降低至 SL+8 dB,此时用渗透检测法进行检测，结果显示3mm勺纵向线性缺陷特征。 再从此处横向切割抛光， 显示 焊缝横截面，用渗透检测进行检测，发现有2mm勺线性缺陷特征， 与3mm勺纵向线性缺陷相连接并垂直于母材表面，而位置恰恰在于焊缝熔合线， 否定了厂家所提出勺缺陷位于钢材上，如下图 1。2 缺陷性质分析与初步定性基于专家组勺检测工作结果， 我们初步认定该焊缝缺陷性质 是未熔合。理由：（ 1）超声波检测方法对面积型缺陷勺敏感度 远高于射线检测方法， 采用超声波检测方法可以检出勺却在射线 检测方法复查时不能辨别和显示勺缺陷定然是面积型缺陷 未熔合或裂纹， 这类缺陷在超声波检测时

6、对超声波勺反射回波特 别高；（2）对焊缝缺陷进行解剖，纵向显示的 3mm线性缺陷与 焊缝横截面显示的2mm线性缺陷互相交叉形成面，即面积型缺 陷，位置刚好位于焊缝熔合线，依此也可以定为未熔合。3 第三方检测数据为了更进一步地确定该缺陷的性质， 专家组将解剖试样送到 中国石油天然气集团公司管材研究所进行样品宏观分析、 金相分 析及扫描电镜显微镜能谱分析等试验，部分过程如下面的图2、图 3（图片来自管材所）。管材所检测结论：（1）焊缝样品缺陷为非金属夹杂物，夹杂物位于焊缝熔合 线；的相对量(wtx 10-2 )为Fe最大含量为69.36%, C最大含量为18.27%, O最大含量为38.94%。从

7、中国石油天然气集团公司管材研究所的试验研究报告的 内容和结论得出, 所送检的焊缝样品其缺陷就是未熔合, 未熔合 内部的非金属夹杂物之成分符合对接焊缝焊接时产生的焊渣之 成分。故而,由于缺陷内部含有非金属夹杂物, 所以专家组最终认 定该焊缝缺陷为未熔合, 是生产厂家在制造直缝埋弧焊钢管过程 中产生的。4 缺陷产生的工艺追溯为了确定未熔合缺陷产生的具体原因, 专家组前往弯管母管 的生产现场进行调查, 包括生产的技术标准、 焊接工艺评定报告、 钢板超声波检测工艺卡、 铣边工艺卡、 成型工艺卡、 焊接工艺卡、 水压工艺卡、 焊缝自动超声波检测工艺卡、 焊缝手工超声波检测 工艺卡、X射线实时成像检测工艺

8、卡、X射线拍片检测工艺卡， 以及各个工序的记录和报告、 首检报告等资料调查和现场问询调 查。发现一下两点并分析：(1)铣边工艺卡的坡口钝边为 h=9 1mm与焊接工艺评定 报告上的坡口钝边要求 h=5 1mm不一致。而内外焊接工艺卡上 的前丝、二丝、三丝、四丝的焊接电流和电弧电压、焊接速度都 和焊接工艺评定报告上的参数一致, 焊材也一致, 焊缝尺寸要求 也一致。笔者认为,这一点错误是致命性的,是直接造成焊接未熔合缺陷的直接原因。因为经过焊接工艺评定合格的工艺规程， 其坡口型式、焊接速度、焊接电流、焊接电压等重要参数都认为 是互相适应的， 按照这些参数焊接出来的产品都应该合格， 而厂 家错误地将

9、坡口型式更改， 也许是笔误， 也许就是本身执行工艺 传递的错误， 最终导致未熔合的产生。（ 2）资料审查中，有焊缝自动超声波检测工艺卡， 却没有记录和报告， 现场问询的 回答：因为厂家对这批管道比较重视，采用了ioo%uT弋替了自动超声波检测手段。 然而，厂家的无损检测人员却没有一个发现 缺陷并上报公司质量部。 在使用单位提出质疑之后， 却主观地认 为是钢板自带的可以允许存在的“缺欠”， 不重视问题， 积极处 理问题。5 结论（1 ）专家组对于疑似的焊缝缺陷，通过实实在在地进行超 声波检测和射线检测， 并选择性地解剖及渗透检测， 其反射波高 的特性和存在的位置均符合焊缝未熔合的特征， 初步确定是焊缝 未熔合缺陷。（2）为了进一步确定和验证缺陷性质，专家组将试样送到 第三方检测单位，进行宏观检验、金相分析和电镜扫描等试验， 其结果也确定缺陷是未熔合这一结论。（3）专家组到生产厂家