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螺旋埋弧焊管焊偏量的探讨 摘要:介绍了螺旋埋弧焊管焊缝焊偏量的3种定义及其检测方法,在单丝焊和多丝焊条件下对不同检测方法所测得的焊偏量进行了分析和比较。比较结果认为,以内外焊缝至高点的间距为焊偏量较为合理。在测量焊偏量时,建议采用酸洗试样或金相试样测定螺旋埋弧焊管焊缝的焊偏量,应避免采用X光检测方法。 焊缝内外焊道偏移(简称焊偏)量超标是螺旋埋弧焊管生产过程中的常见缺陷,焊偏容易造成焊缝根部未焊透、未熔合缺陷,因此在管道工程的技术规范中对焊偏量有严格规定,一般要求焊偏量在3mm以内。由于目前各技术规范对焊偏量没有统一的定义,通过不同定义测量的焊偏量可能得到完全不同的结果,容易引起争议,笔者就目前较广泛使用的3种焊偏量定义进行探讨,通过对比提出较合理的定义。 1 焊偏量的定义与测量 1.1焊偏量的定义 目前,关于焊偏量的定义主要有:1内外焊缝至高点的距离;(4)内外焊缝焊趾中心线间的距离;(四)内外焊缝焊脊的距离。如图1所示,分别给出了不同定义的焊偏量示意图。 可以看出,在同一焊缝接头金相图中,不同焊偏定义下的焊偏量m是不同的。 1.2焊偏的测量 目前一般采用酸洗试样或是金相试样来测量焊偏量,通过酸洗试样或是金相试样可以做出如图1所示3种焊偏定义下的焊偏量,但酸洗试样和金相试样属于破坏性试验,因此对于管体的焊偏量一般采用X光工业电视显像方法检测,依据焊缝加强高度在屏幕显示出的影响灰度来判别内外焊缝的偏移量,这一检验方法测量的焊偏量其实是内外焊缝焊趾中心线间的距离,但随着内外焊道双丝焊被越来越广泛地使用,采用X光工业电视显像检测方法应用到双丝焊时,可能得到与应用酸洗试样或金相试样测量上述第1、(4)种定义下的焊偏量不同的结论。 2 焊偏定义的比较 随着管线钢管壁厚的增加,内外焊道双丝焊被越来越广泛使用,原来单丝焊焊偏量的测量方法在应用到双丝焊时也出现了问题。 2.1内外单丝焊 对于内外单丝焊螺旋管,焊缝的熔深、填充和盖面均由单丝来完成,整个焊缝的形貌也都由单丝决定,内外焊缝的焊脊直度较好,焊缝的中心线和焊缝边缘的偏移是同步的,所以由内外焊缝至高点、焊趾间距中心线和焊脊确定的焊缝中心线误差比较小,此时使用3种定义得到的焊偏量相差不多。 2.2 外焊双丝、内焊单丝采 用外焊双丝、内焊单丝时,对焊偏采用的定义不一致,对焊偏的判断将得到截然不同的结果。 (1)双丝焊前丝后丝焊缝中心重合,焊脊沿焊管径向成一条直线,这和内外焊缝均采用单丝焊时基本相同,所以不同定义判定焊偏时,得到的焊偏量基本相同,不会产生太大的歧义。 (2)双丝焊前丝熔深中心与内焊缝中心不偏移,而后丝焊缝中心与内焊缝中心偏移,此时,由于采用的焊偏定义不同,可能导致3种完全不同的结果。当采用焊缝至高点距离的定义进行判定时,由于前丝主要是保证焊缝熔深,则前丝焊熔深中心与内焊缝中心不偏移即是内外焊缝的至高点不发生偏移,从而得出焊缝的偏移量是合格的;当采用焊趾中心线距离来定义时,由于焊缝的盖面部分是由后丝来完成的,此时由于后丝焊缝中心与内焊缝中心偏移,得出的结论将是焊偏量超标;而采用内外焊缝的焊脊距离来定义焊偏时,由于外焊缝熔深附近的焊脊和焊缝表面的焊脊有一定的偏移量,整个焊脊是一条斜线,此时不同的检验人员来判断焊偏量甚至可能得到完全相反的结论。 (3)双丝焊前丝焊熔深中心与内焊缝中心偏移,后丝焊缝中心与内焊缝中心不偏移。此时当采用焊缝至高点距离的定义判定时,焊缝的焊偏量是超标的;当采用内外焊缝焊趾中心线间距离来定义时,由于后丝焊缝中心与内焊缝中心不偏移,得出的结论将是焊偏量符合要求;采用内外焊缝焊脊距离来定义焊偏时,由于外焊缝熔深附近的焊脊和焊缝表面的焊脊发生偏移,同样没办法准确做出一条既与焊脊重合又过焊管径向的直线,从而难以得出正确的唯一结论。 内外焊均是双丝焊时,采用不同的定义判定焊偏出现的情况与外焊双丝内焊单丝焊相类似,所以不再讨论。 3 结果讨论 焊缝偏移最大的危害就是造成焊缝的熔深不足,导致焊缝未焊透、未熔合,所以对焊偏的要求主要是为了保证焊缝能充分熔合。API SPEC 5L第43版7.8.3中规定:只要无损检验证实焊缝完全焊透并充分熔合,焊偏(焊缝偏移)不应作为拒收的依据[2]。然而,API SPEC 5L第44版9.13.3又对SAW和COW钢管的焊偏量作了新要求:偏移量在规定范围(对于钢管规定壁厚t=20mm(0.8 in)的钢管,焊缝最大焊偏量应不超过3 mm(0.1 in);对于钢管规定壁厚t20mm(0.8 in)的钢管,焊缝最大焊偏量不应超过4mm(0.16 in[3])且无损检测的结果表明焊缝完全焊透和熔合,SAW钢管和COW钢管焊缝的焊偏不应成为拒收的理由。可见,API对于焊偏要