不锈钢复合板焊缝缺陷分析方法探究

黄晓英

摘 要：不锈钢复合板焊缝缺陷完全根据探伤结果进行判断，往往不够准确，造成多次返修，本文提出采用“探伤结果加上技术分析”方法进行不锈钢复合板焊缝缺陷分析，大大提高了判斷的正确性，保证了返修的质量。

关键词：不锈钢复合板;焊缝缺陷;焊缝检验

不锈钢复合板是由不锈钢和低碳钢（或低合金钢）经特殊工艺制成。这两种材料的物理性能、化学成分、组织结构和性能有很大的不同。如果焊接操作不当，很容易产生焊接缺陷，造成大量的焊缝返修，而不锈钢复合板返修一次合格率往往不是很高，这是由于焊接接头中的缺陷位置和深度难以判断，容易发生泄漏或不完全修复，所以经常需要多次返修。

对于同一材质的修复，通常采用超声波或射线检测来确定缺陷的位置。然而，对于不锈钢复合板，X射线检查只能近似地确定缺陷是否位于基底层或复合层或过渡层中。例如，压力容器采用X射线探伤时，通常在容器壁外侧放置胶片，在容器内放置探伤仪。由于射线源在容器内部，所以射线源附近焊缝内部的缺陷被放大，底片上的成像模糊，而缺陷外部的成像相对清晰，只能粗略判断缺陷是在容器内部还是外部;同样，两种不锈钢复合板材料在物理性能、化学成分和组织结构上也存在很大差异。当采用x射线探伤时，基层与过渡层的界面处会发生波型转换。声束的传播和波形很难确定缺陷的具体位置。因此，只有探伤结果不能准确地确定缺陷的确切位置，只有依据才能粗略地确定。如果层侧有缺陷，则无法判断过渡层和复合层的缺陷。

由于探伤结果不能准确确定缺陷的位置和深度，往往会造成多次返修，不仅严重影响复合钢板的性能，而且在返修过程中还会产生裂纹。这是因为：补焊过程中产生的焊接应力较大，特别是多次补焊后，由于过渡层基层与复合层膨胀系数相差较大，多次热循环后。在热循环的作用下，会产生较大的内应力，使过渡层熔合区的微裂纹在修复应力作用下扩展为裂纹。此外，在基体修复过程中，用碳弧气刨消除缺陷时，接触过渡层，用基层焊条焊接时，产生马氏体组织和新裂纹。因此，在修复不锈钢复合板时，确定焊接缺陷的位置是非常重要的。

通过研究发现，不锈钢复合板仅仅不依赖于探伤结果，而是利用探伤结果和技术分析，准确判断缺陷是位于基层还是复合层或过渡层，缺陷位置和深度准确，保证了修复质量。具体方法如下：

（1）焊缝两侧沿焊缝方向未熔合缺陷一般在过渡层。这是因为，为了降低基层对过渡层焊缝金属的稀释率，经常采用“小电流、快焊”的方法，使电弧在坡口两侧停留较短时间，坡口两侧出现未熔合缺陷，因此，修复应从复合层侧面开始，以修复过渡层未熔合的缺陷。

（2）焊缝两侧沿焊缝方向的夹渣一般在过渡层内。这是因为：1）焊接基层时，焊接电流过大，容易在坡口内产生咬边;焊接过渡层时，由于采用“小电流、快速焊接”和不锈钢液态金属粘度高，很难使坡口咬边中的残余物溢出。底焊时边缘，导致焊缝两侧夹渣。2）由于不锈钢复合板的基层与复层的线膨胀系数不同，或在焊接热循环作用下，基层与复层的内应力较大，焊接时易造成基层和坡口边缘复层开孔及夹渣。

（3）不锈钢复合板焊接过程中的裂纹普遍存在于过渡层中。这是因为在过渡层焊接过程中形成了马氏体组织和A+M混合组织，由于两种晶格参数和膨胀系数的不同，焊接过程中熔合区会产生裂纹缺陷。如果焊接人员严格按照工艺进行焊接，焊接时裂纹倾向不大，但在返修过程中裂纹倾向增大。因为在修复过程中，特别是多次修复过程中，在多次热循环的作用下，焊接会产生较大的内应力，使一些微裂纹（这种小裂纹一般很难出现在X射线胶片上）扩展为宏观裂纹。另外，过渡层的缺陷如果从基层侧进行修复，采用碳弧气刨去除缺陷后，仍采用基层焊条进行焊接，焊接后易产生M型组织和裂纹。因此，过渡层焊缝中存在缺陷，应在复层一侧进行修复。

当然，如果采用埋弧自动焊的方法焊接基层，如果焊缝中心有气孔、夹渣、未焊透等缺陷，一般缺陷在基层，应从基层侧进行修复。