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螺旋焊管焊缝出现未熔合(未融合、层间未熔合)的原因有哪些?如何有效预防与控制?
昨天 19:24   浏览:6   作者:管道

前阵子去一家螺旋管厂,探伤员拿着 UT 报告直皱眉:一批 Φ720 的管子,内焊那一侧连续扫出好几处高波,定位一看,全在焊道和母材交界的那条线上。老师傅第一反应是"没焊透",切开来却不是根部的缝,而是焊缝金属压根没和坡口侧壁长在一起——典型的未熔合。返修磨掉重焊,一天产能就这么搭进去。这事让我觉得,未熔合这个缺陷,真值得单独掰开讲讲。

一、未熔合是什么,它和未焊透、夹渣不是一回事

未熔合(lack of fusion),说白了就是焊缝金属和母材之间、或者焊缝各层与层之间,没有真正"长"在一起,中间夹着一层没熔化的界面,有的还带着氧化膜。它和未焊透、夹渣常被混为一谈,其实三者的位置和样子差得很远。

未焊透是"没熔透到根或者层间留了缝",是一条该熔透却没熔透的空隙,多发生在单面焊的根部、双面焊的中部。未熔合则是"焊肉和母材没融合成一体",常贴着坡口侧壁、或者卡在层与层的界面上。夹渣是渣子被裹进了焊缝里,位置和形态又不一样。

打个比方:未焊透像两根该接上的水管中间断了一截;未熔合像两根管子已经挨着,但只是搭在一起、焊料没渗进缝里;夹渣就是缝里混进了沙子。三种缺陷在射线和超声底片上的长相完全不同,后面会专门说。

二、未熔合在螺旋焊管里常见的三种形态

第一种,层间未熔合。多道焊时,后一道没能和前一道彻底熔合,界面夹着没清干净的渣或者氧化膜。电流偏小、前一道余高过高、层间清渣马虎,都容易出这种问题。螺旋管外焊常用多丝埋弧,层道多,层间这块最该盯紧。

第二种,边缘未熔合,也叫侧壁未熔合。焊缝金属没和坡口侧壁熔为一体,贴着母材那一侧留了一条"冷缝"。多半是焊丝偏了、电弧偏吹,或者坡口角度太小、钝边太大,电弧够不着侧壁。螺旋管内焊操作空间窄,焊丝稍微偏一点就往一侧跑,侧壁未熔合在里边比外边更常见。

第三种,根部未熔合。和未焊透位置接近,但本质是根部附近焊肉与母材没熔合。壁厚大、热输入不够、钝边过厚时容易出现。螺旋焊管一般有内焊打底,根部状态主要靠内焊这道把关。

三、六大成因,一条一条拆

1. 热输入不足。焊接电流太小、电压偏低、焊速又快,熔池温度不够、搅拌不充分,熔深下不去,母材和前层都没充分熔化。这是层间和侧壁未熔合最普遍的根源。

2. 焊丝没对准、电弧偏吹。焊丝偏到坡口一侧,热量全压在一边,另一边母材"没被叫醒"就凝固了。螺旋管内焊空间受限,导电嘴磨损、送丝不均、剩磁引起的电弧偏吹,都会把焊丝带偏。厂里老师傅常说"焊偏一毫米,侧壁就留缝"。

3. 坡口和边缘质量差。坡口角度过小、钝边过厚、装配间隙不足,电弧穿透力被卡住;坡口若太大又不规整,两侧母材也熔不到一起。带钢刨边(milling)没处理好,边缘带着氧化皮、毛刺、油污,温度一不够就熔不进金属。

4. 清理不净。坡口和前一层表面的油、锈、氧化皮没清掉,或者多层焊时前道熔渣没敲干净,后续焊接温度不够把这些脏东西熔化,就直接挡在了金属之间,熔合被生生隔断。

5. 前道余高过高、焊缝局部急弯。前一道焊缝余高太高,后一道焊道覆盖不到根部,中间就空出未熔合。螺旋成型一旦失稳,焊缝会局部急弯,那段受热不均、加热不充分,未熔合就专挑弯得厉害的地方长。

6. 焊剂和设备状态。焊剂受潮、细粉多、颗粒不均,或者堆高、偏流异常,保护和热分配就乱;导电嘴磨损导致送丝速度忽快忽慢,弧长不稳,熔合也跟着时好时坏。

四、七项控制措施,照着做就能压住

1. 参数窗口化。按壁厚选够电流,再配匹配的电压和焊速。螺旋埋弧常见区间:内焊电流约 700–1100A、外焊约 800–1200A,电压 30–38V,焊速 1.0–2.0 m/min,热输入控制在 1.5–4.0 kJ/mm。别只盯电流,热输入才是熔合的真正开关。

2. 焊丝对中加角度。保证焊丝垂直、落在坡口正中间,偏差压在 ±1.0 mm 以内。偏吹厉害就换偏吹小的焊机,必要时上磁控消偏吹。内焊这道尤其要勤对中。

3. 坡口与边缘把关。带钢刨边保证边缘平直、无氧化皮毛刺;坡口角度取 60°–70°、钝边 2–3 mm、间隙合适。坡口大小按板厚定,别图省事做得不规整。

4. 层间和坡口彻底清。每道焊完用敲渣锤加钢丝刷把熔渣清干净再焊下一道;坡口和边缘的油锈氧化皮开工前清到位。内焊空间小,清渣更难,更得较真。

5. 控余高、稳成型。前道余高偏高就打磨;成型角稳定在 50°–75°(常用 60°±5°),递送速度和挤压量稳住,别让焊缝跑出急弯。

6. 焊剂管理。烧结焊剂 300–350℃ 烘干 2 小时,含水率压到 0.05% 以下;回收焊剂过筛除细粉,颗粒度和堆高按规矩来。

7. 首件确认加在线检测。每班内、外焊首件必做 UT(按 GB/T 11345 或 NB/T 47013),过程配自动跟踪,一旦扫出未熔合立即调参、返修复焊,别等整批干完才发现问题。

标准参考:螺旋焊管常用 SY/T 5037(低压流体)、GB/T 9711(石油天然气)及 API 5L;未熔合判定与验收按 GB/T 11345、NB/T 47013 等无损检测标准执行。

五、四个容易踩的误区

误区一:未熔合就是没焊透。一个是"没熔透到根或层间",一个是"焊肉和母材没长在一起",位置和处理方式完全不同,混为一谈会修错地方。

误区二:电流调大就万事大吉。电流过大容易烧穿、咬边、热影响区变宽、晶粒粗化,关键在电流、电压、焊速三者的匹配和热输入够不够。

误区三:外表漂亮就熔合了。未熔合常藏在层间和侧壁,表面看不出,必须靠 UT 或 RT 才能抓出来。光看焊缝外观过关,是给自己埋雷。

误区四:清一次渣管全程。多层多道焊每道都得清,尤其内焊那几道,空间小、清渣难,最容易被糊弄过去。

六、现场六步排查顺序

第一步,看位置和形态。用 RT/UT 定位:是层间、侧壁还是根部?连续还是断续?先把"长在哪"弄清楚。

第二步,查焊接参数。电流、电压、焊速、热输入够不够?有没有波动?参数不对先调参数。

第三步,查焊丝对中和偏吹。焊偏了没有?偏吹严不严重?内焊重点查,导电嘴磨损也顺手看一下。

第四步,查坡口和边缘。坡口角度、钝边、间隙合不合适?带钢边缘是不是带着氧化皮和毛刺?

第五步,查层间清理和余高。清渣彻不彻底?前道余高是不是太高?成型有没有急弯?

第六步,查焊剂和设备。焊剂烘没烘、含水高不高、细粉多不多?送丝均不均匀?定位到根因后调参复焊,再用 UT 复检确认。

常见问题(FAQ)

问:未熔合和未焊透到底有什么区别?

未焊透是焊缝根部或层间该熔透却没熔透,留下一条空隙,多在单面焊根部和双面焊中部。未熔合是焊缝金属和母材、或各焊层之间没熔成一体,中间夹着没熔化的界面,常贴着坡口侧壁或卡在层间。简单记:未焊透是"没熔透",未熔合是"没长在一起",两者位置和返修方式都不同。

问:螺旋焊管为什么更容易出现未熔合?

螺旋焊管是带钢按一定成型角卷成管坯再埋弧焊,内焊在管子里面操作空间窄,焊丝对中难、偏吹影响大,侧壁未熔合更常见。再加上成型一旦失稳,焊缝会局部急弯,那段受热不均、加热不充分,未熔合就专挑弯处长。多丝外焊层道多,层间清渣不到位也容易出层间未熔合。

问:未熔合在探伤底片上长什么样?

射线(RT)上,侧壁未熔合多表现为沿焊缝边缘的一条直而规则的黑色影像,轮廓比气孔锐利;层间未熔合常在层间位置呈断续或连续的暗线。超声(UT)上,未熔合回波高、定位清晰,侧壁型多在特定深度、沿焊缝侧向有尖而直的指示。它和未焊透、夹渣的影像位置与形态都要区分开,不能凭感觉判。

问:把焊接电流调大就能解决未熔合吗?

不能只靠加电流。电流过小确实会熔深不够,但电流过大又会烧穿、咬边、热影响区变宽。未熔合的根因往往是焊丝偏、坡口小、清渣差、前道余高高等,核心是电流、电压、焊速三者匹配出的热输入够不够,以及电弧有没有对准该熔的地方。先找准根因再调,比一味加电流管用。

问:现场怎么快速判断和处理未熔合?

先用 UT/RT 定位是层间、侧壁还是根部,再看焊接参数够不够、焊丝对中和偏吹正不正、坡口边缘干不干净、层间清渣和余高到不到位、焊剂和设备有没有问题,定位根因后调参复焊并 UT 复检。日常把首件 UT 确认和过程自动跟踪做扎实,比出了缺陷再返修省事得多。

数据来源:来自公开网络

钢管动力,关联公众号:钢标控

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