全焊縫堆焊過渡層重要性分析

李浩然，劉啟松，白舸

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

X7Ni9焊接試板機械性能試驗是保證LNG儲罐內罐焊接質量的一個重要檢測手段。在檢驗過程中，有時會遇到試板拉伸不合格現象。本文對我國某LNG儲罐建設項目，出現一例具有代表性的X7Ni9焊接試板拉伸試驗不合格原因進行分析。

1 X7Ni9焊接試板成份、機械性能及焊接工藝（如表1）

表1

位置為2G，預熱溫度10℃，層間溫度99℃，最大熱輸入為2.46kj/mm，坡口清理采用刷和打磨的方式，采用打磨和氣刨方式進行清根。

2 試板坡口形式和焊道順序（如圖1）

圖1

3 力學性能試驗分析

焊接工藝評定力學試驗采用ISO 4136:2012標準進行試驗，試驗3項試驗合格，1項試驗不合格。其中無損檢測：外觀、射線檢測、滲透檢測均合格；彎曲試驗：縱向面彎、縱向背彎均無裂紋；沖擊試驗采用V型缺口進行試驗，熱影響區沖擊吸收能量和側向膨脹量均滿足要求且試樣未斷開。拉伸試驗兩個試件均不合格，1號試件承受最大力437823N、抗拉強度704MPa焊縫位置斷裂，2號試件最大力436086N、抗拉強度704MPa焊縫位置斷裂。X7Ni9焊接試板拉伸試驗如表2。

表2 X7Ni9焊接試板拉伸試驗

4 拉伸試件斷裂原因分析

對此，我們進行了全面認真的分析，分析試板拉伸試驗不合格的原因。結果發現，兩件拉伸試件的斷口都位于焊縫處，而焊接試板的沖擊、彎曲試驗均合格。排除了母材力學性能問題；故初步判斷試板焊縫可能存在問題。分析試板拉伸不合格的幾點原因：（1）焊工資質：人員信息網上可查，資格證未過期；（2）焊材質量：具有完善的質量證明文件和檢驗報告；（3）母材質量：具有完善的質量證明文件和檢驗報告；（4）焊接工藝：符合要求；（5）焊接外觀：外觀合格；（6）無損檢驗：各項檢測均合格。

分析原因后，排除相關問題，從新依據EN ISO 15614-1標準要求從新進行試驗：EN ISO 15614-1標準中要求的橫向橫向拉伸試驗樣本數值應該不小于縱縫設計中所使用的數值，和/或水平焊縫數值的80%。兩塊全焊縫金屬測試版應該使用涂油的碳鋼板進行準備處理（1G和3G位置各一個）；兩個全焊縫金屬測試樣本應該從每個測試板中進行處理準備。

第二次焊接試板制作工藝采用堆焊前打底（加焊過渡層）的方式制作，并對焊接電流進行了調整，力學性能試驗全部通過。

表3是本次試驗焊接工藝。

表3 電流種類：DCEP、焊接電流范圍（A）：260～420、電弧電壓（V）：24～35

本次拉伸力學性能試驗合格報告如表4。通過全定量分析儀對2次焊接試驗試板化學和金屬元素含量分析發現，對打底的試板化學元素和金屬元素和進行打底的試板化學和金屬元素含量相比較，發現未進行打底試板的化學和金屬元素含量較少。懷疑由于未進行施焊前打底產生了焊接燒損的問題，是導致第1次拉伸力學性能試驗未通過的主要原因。

表4

5 分析打底作用

通過以上力學性能對比試驗，分析得出全焊縫過渡層，施焊前打底顯得尤為重要。焊接打底作為這個工藝過程中的一個重要環節，主要作用是確保在焊接過程中焊縫不被焊穿，從而保證焊接的連續進行。具體體現在，如果焊接過程中無氣保焊打底，為了確保不被焊穿，采用小電流，小電壓容易造成未焊透，產生焊接缺陷；但如果采用大電流，大電壓就會燒穿母材。因此如何在焊接過程既要保證能焊透又避免燒損，焊接打底就顯得尤為重要。

6 結語

影響焊接試板拉伸性能試驗的因素是多方面的，通過對拉伸斷裂位置的判定，尋找影響焊接試板拉伸試驗不通過的主要原因。其中在施焊過程中先打底再焊的主要目的是控制變形和焊縫成型好，先用適當的電流和焊材打底。焊縫成型后,焊縫反面成形良好，這對于單面焊雙面成型非常重要，然后再用稍大的電流進行填充，這樣成型好，速度快。如果不打底就度直接填充，這樣有可能出現焊穿或是未焊透和產生焊接燒損的情況，影響焊縫力學性能和焊接質量。