GB/T 37910.1-2019標準的理解和應用

宋相作

(1.中冶寶鋼技術服務有限公司，上海 200941;2.上海寶冶工業技術服務有限公司，上海 200941)

GB/T 37910.1-2019《焊縫無損檢測 射線檢測驗收等級 第1部分：鋼、鎳、鈦及其合金》標準，以修改法采用了ISO 10675-1:2016標準，目的是使射線檢測與國際標準接軌，以消除技術性貿易壁壘和適應國際貿易的需要。標準GB/T 37910.1-2019為新版GB/T 3323.1-2019《焊縫無損檢測 射線檢測 第1部分：X和伽馬射線的膠片法技術》和GB/T 3323.2-2019《焊縫無損檢測 射線檢測 第2部分：使用數字化探測器的X和伽馬射線技術》標準配套的支持性標準之一。

筆者從該標準的適用范圍、驗收等級、缺欠評定等幾個方面進行了解析，對該標準的應用具有一定的指導意義。

1 GB/T 37910.1-2019標準的適用范圍

標準適用于鋼、鎳、鈦及其合金對接焊縫的射線檢測缺欠顯示的驗收等級，如合同各方同意，該驗收等級也可用于其他類型的焊縫和材料。

實際由設計者或最終使用者確定該標準規定的驗收等級是否適用于其他類型的焊縫和材料。

2 GB/T 37910.1-2019標準的等級

相關標準中的等級及其相互關系見表1。

表1 相關標準中的等級及其相互關系

標準是基于焊縫質量等級水平的評定，沒有綜合評級的規定。標準中的不連續分為缺欠和缺陷,評定結果分為合格和不合格。對焊接接頭質量進行評定時，如顯示缺欠超過驗收等級規定的驗收限值，則評為不合格。不符合驗收等級1的缺欠不能評為驗收等級2或驗收等級3，其不需再評定屬于哪個驗收等級。

3 評定區尺寸

評定區尺寸均為任意100 mm(檢測長度為L)，評定區寬度為焊接接頭寬度wp，不按評定厚度劃分,評定側重考慮區域整體質量。評定區適用于球形氣孔(2011)、均布(彌散)氣孔(2012) 、局部密集氣孔(2013)、鏈狀氣孔(2014)、條形氣孔(2015)、蟲形氣孔(2016) 、夾渣(301)、焊劑夾渣(302)、氧化物夾渣(303)、未熔合(401)、未焊透(402)等。

4 缺欠類型及評定

按GB/T 6417.1-2005《金屬熔化焊接頭缺欠分類》標準術語定義的缺欠類型進行分類，針對不同缺欠類別對焊縫失效影響的特點規定了比較詳細的評定方法。缺欠評定時需要區分各種缺欠的性質類型。例如：氣孔類缺欠需要區分球形氣孔(2011)、均布(彌散)氣孔(2012) 、局部密集氣孔(2013)、鏈狀氣孔(2014)、條形氣孔(2015)、蟲形氣孔(2016)等。因此，評定人員應具備識別焊接缺欠類型的能力，方能做到正確評定。

4.1 裂紋的評定

標準規定的3個驗收等級均不允許裂紋存在。典型的裂紋顯示如圖1～3所示。

圖1 數字法(裂紋負像顯示)

圖2 數字法(裂紋正像顯示)

圖3 膠片法(裂紋負像顯示)

4.2 孔穴的評定

標準規定了6種氣孔和2種縮孔，評定孔穴時需要確定孔穴的類型，再根據孔穴類型進行評定。

4.2.1 球形氣孔(2011)和均布氣孔(2012)的評定

① 評定單個球形氣孔直徑最大方向尺寸與焊縫公稱厚度之間的占比關系，判斷該球形氣孔尺寸是否符合相應驗收等級規定的限值。② 均布(彌散)氣孔評定時需區分焊接層數是單層焊還是多層焊。在滿足單個球形氣孔限值的前提下，再計算氣孔顯示投影面積總和在L·wp面積中的百分比A，計算公式如式(1)所示。

(1)

式中:d1為第1個氣孔的直徑;d2為第2個氣孔的直徑。

典型的均布(彌散)氣孔顯示如圖4所示。

圖4 膠片法[均布(彌散)氣孔負像顯示]

4.2.2 局部密集氣孔(2013)的評定

① 不同尺寸密集氣孔如圖5，6所示，圖中D表示兩缺陷之間的間距，A1、A2表示密集群中最大單個球形氣孔，dA1表示兩相鄰大的一組密集氣孔，dA2表示兩相鄰小的一組密集氣孔。整個密集氣孔區域用包絡所有氣孔的直徑dA表示。dA可以代表dAC、dA1、dA2，以適用的為準。② 當D≤dA2時，無論該氣孔尺寸多小，圍繞氣孔區域包絡dA1+dA2的圓作為一個缺欠。整個密集氣孔用包絡相鄰氣孔的直徑為dAC的圓表示，dAC=dA1+dA2+D(見圖6)。③ 這個圓內所有氣孔應滿足對單個球形氣孔限值的要求。④ 密集氣孔區直徑dA≤焊縫寬度wp，對較寬的焊縫密集氣孔區直徑dA不超過上限值。

圖5 密集氣孔，D>dA2

圖6 密集氣孔，D≤dA2

典型的局部密集氣孔顯示見圖7。

圖7 膠片法(局部密集氣孔負像顯示)

4.2.3 鏈狀氣孔(2014) 的評定

① 鏈狀氣孔指一排平行于焊縫軸線的氣孔。②D>d2時，d=d1(見圖8)。當D不大于任意相鄰氣孔中較小的直徑時，應累計兩個相鄰氣孔間距D、d1、d2作為一個氣孔進行評定，d=d1+d2+D(見圖9)。圖中D表示缺欠間距，d1表示兩相鄰大的一個鏈狀氣孔，d2表示兩相鄰小的一個鏈狀氣孔。③ 評定時,鏈狀氣孔應滿足對單個球形氣孔限

圖8 鏈狀氣孔，D>d2

圖9 鏈狀氣孔，D≤d2

值的要求。在滿足單個氣孔限值的前提下，計算顯示長度l與焊縫公稱厚度的比值及上限值。

典型的鏈狀氣孔顯示見圖10。

圖10 膠片法(鏈狀氣孔負像顯示)

4.2.4 條形(2015)和蟲形氣孔(2016)的評定

① 條形氣孔指長度大致與焊縫軸線平行的非球形長氣孔。蟲形氣孔指一種細長管狀氣孔，通常這種氣孔成串聚集，呈鯡魚骨形狀。② 在每個檢測長度L內，應累計L內各氣孔總長度ΣI(見圖11)。當D不大于任意相鄰氣孔中較小氣孔的長度l3時，應累計相鄰兩氣孔間距D、兩氣孔長度作為一個氣孔長度l進行評定(見圖12)。③ 條形和蟲形氣孔根據缺欠顯示寬度與焊縫公稱厚度一定百分比的單個最大尺寸及上限值、單個缺欠長度或缺欠累計長度與焊縫公稱厚度的比值及上限值進行評定。

圖11 條形和蟲形氣孔，D>l3

圖12 條形和蟲形氣孔，D≤l3

典型的條形和蟲形氣孔顯示如圖13～15所示。

圖13 膠片法(條形氣孔負像顯示)

圖14 膠片法(條形氣孔負像另一種顯示)

圖15 膠片法(蟲形氣孔負像顯示)

4.2.5 縮孔(不含弧坑縮孔)(202)和弧坑縮孔(2024)的評定

① 驗收等級1和驗收等級2焊接接頭均不允許縮孔(不含弧坑縮孔)(202)和弧坑縮孔(2024)的存在。② 驗收等級3按縮孔(不含弧坑縮孔)(202)缺欠顯示高度與焊縫公稱厚度一定百分比的單個最大尺寸及上限值、顯示長度l≤25 mm的限值進行評定。該類缺欠常出現在焊縫軸線上或附近區域，垂直于焊縫表面，具有一定的高度，外露至表面的在評定時還要考慮缺欠顯示的高度占焊縫公稱厚度的比例。驗收等級3按弧坑縮孔(2024)缺欠顯示寬度和高度與基材厚度一定百分比的單個最大尺寸及上限值、顯示長度與基材厚度一定百分比的單個最大尺寸及上限值進行評定。

由于縮孔(不含弧坑縮孔)(202)和弧坑縮孔(2024)是熔化金屬在凝固過程中收縮而產生的殘留在熔敷金屬中的孔穴，縮孔會降低焊縫的嚴密性和塑性，減小焊接接頭的有效截面，危害大于氣孔。

典型的縮孔(202)和弧坑縮孔(2024)顯示見圖16～18。

圖16 膠片法[縮孔(202)負像顯示]

圖17 數字法[縮孔(202)正像顯示]

圖18 弧坑縮孔(2024)照片

4.3 固體夾雜的評定

標準列舉規定了5種夾雜，分別為：夾渣(301)、焊劑夾渣(302)、氧化物夾雜(303)、金屬(除銅外)夾雜(304)、夾銅(3042)。根據夾雜類型分別進行評定驗收。

4.3.1 夾渣(301)、焊劑夾渣(302)、氧化物夾雜(303)的評定

該類缺欠的評定同條形(2015)和蟲形氣孔(2016)的評定要求一致，不再累述。

典型的夾渣顯示見圖19～21。

圖19 數字法(夾渣正像顯示)

圖20 膠片法(夾渣負像顯示)

圖21 膠片法(夾渣負像另一種顯示)

4.3.2 金屬(除銅外)夾雜(304)的評定

金屬(除銅外)夾雜(304)較常見的為夾鎢，按其單個顯示長度最大尺寸占焊縫公稱厚度方向一定百分比的最大尺寸及上限值評定。

典型的夾鎢顯示見圖22。

圖22 膠片法(夾鎢負像顯示)

4.3.3 夾銅(3042)的評定

各驗收等級均不允許存在夾銅，因為銅元素沿晶界滲透會使局部金屬產生脆化，降低晶界表面能和不連續尖端原子間的結合力，造成晶界開裂，并使裂紋沿晶界進一步擴展。

典型的夾銅(3042)顯示見圖23。

圖23 膠片法[夾銅(3042)負像顯示]

4.4 未熔合的評定

驗收等級1、驗收等級2均不允許未熔合存在，驗收等級3允許斷續的、沒有延伸到表面的,且在任意100 mm評定區長度內累計顯示長度≤25 mm的未熔合存在。

典型的未熔合(401)顯示見圖24,25。

圖24 膠片法[未熔合(401)負像顯示]

圖25 膠片法[未熔合(401)負像另一種顯示]

4.5 未焊透的評定

驗收等級1、驗收等級2均不允許未焊透存在。驗收等級3允許在任意100 mm評定區長度內累計顯示長度≤25 mm的未焊透存在。

典型的未焊透(402)顯示見圖26,27。

圖26 膠片法[未焊透(402)負像顯示]

圖27 膠片法[未焊透(402)負像另一種顯示]

4.6 表面缺欠的評定

表面缺欠包含弧坑裂紋(104)、連續和斷續咬邊(5011,5012)、收縮溝(根部咬邊)(5013)、下榻(504)、電弧擦傷(601)、飛濺(602)、根部內凹(515)、焊縫接頭不良(517)、下垂(509)、未焊滿 (511)、錯邊(507)。這些缺欠通常選用目視檢測法來評定，驗收等級按目視檢測的驗收規定執行。需要射線檢測方法對連續和斷續咬邊(5011,5012)、收縮溝(根部咬邊)(5013)、下榻(504)、根部內凹(515)、下垂(509)、未焊滿 (511)、錯邊(507)定量時，采用對比試塊建立基本量化關系進行定量。

通常情況對管子對接焊縫內部或其他目視不能檢測的部位采用試塊法進行定量驗收。是否需要采用射線檢測法對表面缺欠進行定量驗收，在檢測前各方應合同委托確定，避免產生爭議。

連續和斷續咬邊(5011,5012)按基材厚度t分為0.5 mm≤t≤3 mm和t>3 mm兩檔分別評定。當0.5 mm≤t≤3 mm時，咬邊評定與咬邊顯示長度和高度有關，并需要平滑過渡。當t>3 mm 時，咬邊評定與咬邊顯示高度有關，不考慮長度，且需要平滑過渡。

收縮溝(根部咬邊)(5013) 按照基材厚度t分為0.5 mm≤t≤3 mm和t>3 mm兩檔分別評定。當0.5 mm≤t≤3 mm時，收縮溝(根部咬邊) 評定與顯示高度有關，不考慮長度，且需要平滑過渡。t>3 mm收縮溝(根部咬邊) 評定與顯示長度和高度有關，且需要平滑過渡。

下榻(504) 按照基材厚度t分為0.5 mm≤t≤3 mm和t>3 mm兩檔分別評定。評定與顯示的高度和根部寬度有關。

根部內凹(515) 、下垂(509)和未焊滿 (511)按照焊縫公稱厚度t分為0.5 mm≤t≤3 mm和t>3 mm兩檔分別評定。評定與顯示的高度和長度有關。

錯邊(507)按不同的焊縫公稱厚度、縱縫、環縫分別進行評定，評定與顯示的高度有關。

5 物質密度和透照方向對顯示的影響

(1) 不同物質類型的缺欠對比度差別很大，射線通過單位厚度物質時與物質相互作用,與射線能量、物質的原子序數和密度有關。通過不同的物質時，其衰減系數不同。以鋼為例，其對比度由射線照相對比度公式可知(見表2)。

表2 鋼焊縫中同厚度缺欠物質影像對比度

射線影像對比度如式(2)所示。

ΔD=0.434(m-m′)GΔT/(1+n)

(2)

式中：D為射線照相對比度;m為基材的線衰減系數;m′為基材其他物質的線衰減系數;G為膠片對比度；ΔT為基材中其他物質在透照方向的厚度；n為散射比。

鋼基材焊縫缺欠影像顯示對比度從高到低的順序為：鎢(-4.991)>空氣(2.847)>鉛>(-1.497)>鐵氧化物(0.933)>黃銅(-0.455)>鋼(0)。基材物質密度與缺欠物質密度差別越大，影像顯示缺欠與基材的對比度越大，其差別越小，對比度越小。射線圖片上鋼基材焊縫中夾鎢的對比度明顯大于其他缺欠，更易于識別。夾銅對比度接近鋼，影像對比度低。

(2) 當射線中心束與缺欠自身高度方向垂直透照時，缺欠檢出率高，缺欠影像接近缺欠的實際形狀，易于識別缺欠類型。當射線中心束角度與缺欠自身高度方向的夾角過大時，缺欠檢出率降低，缺欠影像畸變，缺欠特征甚至消失，缺欠類型難以識別。因此,缺欠定性時應考慮射線透照方向對缺欠影像特征的影響(見圖28)，以利于確定缺欠的性質。

圖28 膠片法負像顯示(深孔不同透照角影像)

6 結語

GB/T 37910.1-2019按GB/T 6417.1-2015標準對術語定義的缺欠類型進行分類，并規定了局部密集氣孔(2013)和鏈狀氣孔(2014)的單獨評定要求。GB/T 6417.1-2005標準定義：局部密集氣孔指呈任意幾何分布的一群氣孔。鏈狀氣孔指與焊縫軸線平行的一串氣孔。GB/T 37910.1-2019所有引用的規范性標準文件中并沒有規定局部密集氣孔(2013)和鏈狀氣孔(2014)的氣孔數量及氣孔之間的間距。由于標準本身對這兩種缺欠定義模糊，不同的人員對這兩類缺欠的認定和把握存在不同的理解，給正確評定該類缺欠帶來爭議。對這兩種類型氣孔的認定可參考GJB 1718A-2005《電子束焊接》標準中的規定，該標準定義：局部密集氣孔指數量不少于3個，呈密集分布，且任何兩個相鄰的間距不大于氣孔直徑的3倍的群集氣孔。鏈狀氣孔指數量不少于3個，呈線狀分布，且任何兩個相鄰氣孔的間距不大于氣孔直徑的3倍的氣孔。

標準針對不同缺欠類別對焊接接頭的失效影響的特點,規定了比較詳細的質量驗收要求和評定方法。對缺欠評定時,需要區分各種缺欠的性質和類型，因此評定人員應掌握焊接缺欠性質類型方面的基礎知識，做到正確評定，確保焊接接頭質量符合驗收質量等級的要求。

該標準適用于膠片法和數字法檢測技術影像的缺欠評定，傳統膠片法為負像影像顯示，而大多數字法技術設備軟件具有影像正像顯示和負像顯示功能，使用者可根據習慣切換，評定時應注意兩種檢測技術影像正像顯示和負像顯示的圖像差異。