焊缝无损检测中未焊透与未熔合的识别 摘要：未焊透与未熔合是油气输送管道对接焊缝的常见缺陷，且危害性较大介绍了 未焊透与未熔合缺陷的概念及其特征，分析了未焊透和未熔合缺陷的危害及产生原 因为了能正确辨识焊缝中的未焊透和未熔合缺陷，避免漏检、错判并能准确地判别 检测结果，提高缺陷的检出率，给出了超声波检测和X 射线检测对该类缺陷的识别方 法最后，提出了预防焊缝中产生未焊透和未熔合缺陷的措施 0 前言 焊接技术已广泛应用于各种结构的制造，特别是在石油工业中，焊接更是制造各种 油气输送管道的主要方法以西气东输工程项目为例，全长约4300km 的输气管道， 焊接接头数量达35 万个以上，整个管道上的焊缝长度至少1.5 万 km［1］超声波检 测和 X 射线检测是检查焊缝缺陷并提供焊缝质量评定的主要检测手段未熔合是焊缝 的常见缺陷，且危害性较大，国内外钢结构标准均不允许该类缺陷的存在为了避免 漏检、错判并能准确识别检测结果，笔者结合自己的现场经验，重点对油气输送管道 的未焊透与未熔合缺陷作以介绍并加以区分 1 未焊透和未熔合的概念等特征 1.1 未焊透 GB 6417 —1986 《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》中，未焊透被定义为 在焊接时接头的根部未完全熔透的现象。
未焊透是否为缺陷应根据产品的技术规范或 者设计要求来评价［2］常见的未焊透形貌如图1 所示 未焊透缺陷主要出现在单面焊的V 形坡口根部及双面焊的X 形坡口钝边，其应力集 中系数较小 1.2 未熔合 GB 6417 — 1986《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》中，未熔合被定义为在焊缝金 属和母材之间或焊道金属和焊道金属之间未完全熔化结合的部分未熔合分为侧壁未 熔合、层间未熔合和根部未熔合常见的未熔合形貌如图2 所示未熔合常出现在焊 接接头的根部（根部未熔合）、焊道间（层间焊道未熔合）、焊道和母材坡口之间 （坡口侧未熔合）、焊缝和母材（溢流或焊瘤）之间等 2 未焊透和未熔合的危害及产生原因 2.1 未焊透未焊透的危害：减少了焊缝的有效截面积，使焊接接头的强度下降；因未焊 透引起的应力集中严重降低焊缝的疲劳强度；未焊透可能成为裂纹源，从而造成对焊 缝的破坏 未焊透的产生原因：焊接参数选择不当，如焊接电流太小、运行速度太快、焊条角 度不当、电弧发生偏吹、对接间隙太小以及坡口角度不当等，未焊透与焊接冶金因素 关系不大；操作失误，如在不开坡口的双面埋弧自动焊中，双面焊时中心对偏等 ［3］；坡口加工不良，如钝边太厚或一侧厚、一侧薄，加上焊接电流太小等。
2.2 未熔合 未熔合是一种面积型缺陷，坡口侧未熔合和根部未熔合明显减小了承载截面积，应 力集中比较严重，其危害性仅次于裂纹未熔合的产生原因：焊接面未清理干净， 有油污或铁锈；坡口形状不合理，有死角；焊接电流太小；焊枪没有充分摆动；焊工 擅自提高电流以加快焊接速度等 3 超声波对未焊透和未熔合的检测 3.1 对未焊透的检测 焊缝中的未焊透多为根部未焊透或中间钝边未焊透，一般延伸状况较直超声波检 测时回波规则单一，反射强，从焊缝两侧探伤都容易发现特别是根部未焊透，其回 波的起波速度较快，反应强烈，焊缝两次扫查都能发现，且反射波幅大致相同沿焊 道方向移动探头时，可见其有一定的延伸长度且回波高度变化不显著，具有规则的长 条形缺陷特征，当声束相对其延伸方向改变角度时，其回波的波幅迅速降低［4］由 于未焊透产生于较规则的钝边处，所以检测时有很强的端角反射波，探头前后移动 时，波形较稳定，转动或摆动探头时，波形消失较快，焊缝两侧检测时水平距离定位 落点有一定间距，约等于对口间隙用超声波检测未焊透时，波形单一，反射波幅度 大，探头平移时，波形较稳定，反射波动态包络面大且比较规范 3.2 对未熔合的检测用超声波检测V 形坡口的焊缝未熔合时，通常情况是在外壁扫查时 发现在焊缝的另一侧图1 常见的焊缝未焊透形貌· 52·焊管2011 年 6 月有较强的回波， 而探头移至该侧用一次波扫查时，该位置回波很低甚至没有，二次波扫查则有较强的 回波。
从内壁（根部所在的面）扫查时，探头一侧有很强的回波，而从另一侧扫查时 该位置回波很低甚至没有 用超声波检测X 形坡口的焊缝未熔合时，通常情况是在一侧扫查时发现在该侧坡口 下半部分或对面侧坡口上半部分有较强的回波，而另一侧扫查时情况与上述V 形坡口 的情况相似 . 当缺陷的尺寸和类型判别比较困难，或者缺陷分布密集时，用超声波就很难做出准 确的判定，这时应使用X 射线或其他检测手段，以便进一步综合判断［5］ 4 X 射线对未焊透与未熔合的检测 目前，焊缝X 射线检测最常用的方法是胶片照相法，由于坡口形式不同，相同缺陷 在 X 射线检测底片上呈现出来的影像也有差别，所以在检测前应先明确焊缝的坡口形 式 . 4.1 对未焊透的辨别 未焊透在 X 射线底片上的影像是一条细直黑线单面焊双面成形焊缝根部的未焊 透，在 X 射线底片上的影像一般是在施焊背面成形焊缝中间位置且平行于焊缝、黑度 较为均匀的黑直线［6］；双面焊根部的未焊透，在X 射线底片上的影像一般是在焊缝 中间位置且平行于焊缝，影像轮廓清晰、黑度较为均匀的直线；V 形坡口焊缝中，根 部的未焊透均出现在焊缝中间，在X 射线底片上一般出现在焊缝影像的中心位置且黑 度均匀，呈现连续或断续的黑线；未焊透缺陷影像也可能是偏离焊缝中心线的黑线 等。
4.2 对未熔合的辨别 双面焊坡口未熔合，在X 射线底片上的影像一般是在焊缝两侧边缘且多呈月牙形， 靠近母材侧时呈直线状，靠近焊缝侧时呈弧形（有时为曲齿状），并且黑度逐渐变 淡，当沿坡口方向透照时呈黑色条状影像；双面焊层间未熔合，在X 射线底片上的影 像多呈现黑色不规则的块状，黑度淡且不均匀，一般缺陷中心黑度大，边缘逐渐变 淡，与片状夹渣缺陷影像相近 单面焊根部的未熔合，在X 射线底片上的影像一般在靠近母材侧是一条黑度均匀的 细线，靠近焊缝中心侧是曲齿状的块状缺陷；单面焊坡口未熔合影像一般是一侧平直 另一侧有弯曲，黑度淡而均匀，时常伴有夹渣；单面焊层间未熔合影像不规则，且不 易分辨 5 未焊透和未熔合的预防措施 使用较大电流焊接是防止未焊透缺陷的基本方法角焊缝时，用交流代替直流可防 止磁偏吹另外，合理设计坡口并保持坡口清洁、用短弧焊等措施也可有效防止未焊 透的产生 采用较大焊接电流，正确进行施焊操作并保持坡口的清洁，是防止未熔合产生的主 要手段另外，提高操作人员的技术水平，增强员工的质量意识，并进行相关的业务 培训和质量安全教育等也可有效防止未焊透和未熔合的产生 6 结语 对于在焊缝无损检测中遇见的未焊透和未熔合这两种缺陷，给出了超声波探伤和X 射线检测的识别方法，有助于正确认识未焊透和未熔合缺陷，避免漏检、错判并能准 确地判别检测结果，提高缺陷的检出率。