在Cr—Mo抗氢钢厚板多层埋弧焊缝中，曾出现距离焊缝表面下10～20mm处有长度为4～10毫米的微裂纹，当裂纹向上或向下扩展后，就会贯穿整个厚度。裂纹垂直于焊缝轴线，发生在最后一层焊缝的影响区即次层焊道上。这种裂纹一旦产生，整条焊缝可能就有多处。这种厚板多层焊的横向裂纹与氢浓度随焊缝层数的增加而增大，在表面下约10mm处，焊缝中氢的浓度为最大。钢板越厚，这个值就越大，同时焊缝中的残余应力在距表面10～20mm的位置也有最大值。由于该处扩散氢的浓度最高，且残余应力也最大，因此就为冷裂纹的产生创造了条件，当氢聚集于焊缝非金属夹杂物或空穴密度高的柱状晶的晶间时，开始形成晶间破断，并在残余应力作用下扩展。
要克服多层埋弧焊的横向裂纹，首先必须要降低焊缝中的氢的浓度，使氢含量小于产生裂纹的临界氢含量。具体到焊接工艺上，就要严格控制氢的来源。焊丝要清除油污，焊剂要严格烘干，一般应在350℃～400℃保温两个小时去除水汽，随着焊缝厚度的增加，预热温度与层间温度相应提高，同时焊后要及时进行中间退火处理，以消除应力和氢。
5．2埋弧焊道的中心热裂纹
Cr—Mo抗氢钢的埋弧自动焊，沿焊道中心的易出现纵向断续裂纹，这种裂纹多发生在下凹的焊道中，呈开放型。在对接坡口内焊接第一道焊道时，特别容易产生。通过金相检查，裂纹处于焊缝中心柱状晶的对生面上，长10～15mm，深2～5mm，焊接过程中，在较高的温度下取掉覆盖的渣壳，可立即看到裂纹，而且有的熔渣还留在裂纹中。由于裂纹呈开放型。解剖裂纹断口呈氧化颜色。根据这些特征，说明裂纹是在高温下形成的。焊道中心热裂纹的形成原因，可以解释为在结晶过程中，随着温度的下降，焊缝柱状晶产生，同时焊接应力也逐渐增大。一些低熔共晶成分被柱状晶推向焊缝中心，并在晶界上形成强度低的液体层，在焊接应力作用下，导致了开裂。因此低熔共晶的存在，是裂纹产生的主要因素。
Cr—Mo抗氢钢的埋弧自动焊，由于使用了不正确的焊接规范，同样会在焊缝中引起热裂纹。当形成窄而深的梨型焊道时，低熔共晶会聚集于焊道中心，从而导致焊道中心裂纹。
对这种裂纹的消除，主要采取了以下措施：
5．2．1尽量减少焊接材料的含S量
焊丝中的S控制在0．025％以下，焊剂的含S量也应严格控制，一般小于0．05％。此外，在满足强度要求的前提下，要尽量降低焊丝的含C量。
5．2．2增加焊剂的碱度，改善焊缝的高温力学性能
焊剂直接参加焊缝的冶金反应，对焊缝的化学成分与结晶过程有一定影响。碱性焊剂可以降低夹杂物的数量，而且可细化晶粒，提高高温力学性能，因此对焊缝金属的抗热裂纹是有利的。
5．2．3选用合适的焊接规范，来改善焊缝的结晶状况
焊接规范影响焊缝成形系数，影响焊缝的结晶形式和低熔共晶的聚集特征。当焊缝成型系数小时，焊缝窄而深，特别是在深坡口中，焊道有时呈下凹形，焊道截面近似梨形，这种焊道的成形系数如小于1．2～1．3时，就会出现中心热裂纹。此外，焊缝的坡口形式和焊道的排列也会影响焊缝金属成分和成型特征。当坡口的间隙较大时，第一道焊缝往往形成窄而深的截面有利于热裂纹产生。在深坡口中焊接，当咬边量大，母材熔化多，也容易出现裂纹。
6 Cr－Mo抗氢钢焊接接头性能的控制
焊接材料确定后，焊接接头的机械性能主要决定于焊接热输入和焊后热处理。因此控制焊接输入热，制定合理的焊后热处理规范是十分重要的。
6．1 Cr－Mo抗氢钢在焊接热循环下的组织和性能的变化
由于焊接热循环的作用，Cr—Mo抗氢钢焊接接头热影响区的组织是比较复杂的，可以分为过热粗晶区、细晶区、局部重结晶区和高温回火区等。其中粗晶区塑韧性低，是最薄弱的部分。焊接接头的组织与焊接热处理过程有密切的关系。在低输入热焊接时，热影响区变窄，但是冷速太快容易得到淬硬的马氏体组织。在较高的输入热情况下，可得贝氏体组织。如果输入热很大，甚至可得到粗大铁素体＋珠光体组织。对Cr—Mo钢处于高温回火区的部位，由于饱和固溶体的分解还会形成软化区，从而使接头强度降低。为了防止母材热影响区晶粒粗大，降低缺口韧性，限制焊接热输入是很重要的。Cr－Mo钢的软化行为受焊接热输入影响也较明显，因此焊接规范的选择就更为严格。Cr—Mo钢淬硬倾向大，为了防止冷裂，焊接区的冷却速度可以通过预热的办法来降低。因此焊接规范主要考虑减小热影响区，降低软化区，采用较小的焊接线能量。
除焊接热输入量外，控制多层焊的层间温度，亦是影响热影响区组织性能的重要因素。很高的层间温度使焊缝和热影响区的冲击韧性都有所降低。因此在控制焊接规范的同时，对层间温度也要加以限制。
6．2焊后热处理对焊接接头性能的影响
Cr—Mo抗氢钢制容器，自淬倾向大，焊后热影响区组织一般为贝氏体，硬度高、韧性低。为了改善组织和性能，同时消除焊接应力，焊后必须进行热处理。由于Cr－Mo。抗氢钢具有好的高温强度，因此规范都推荐采用比较高的热处理温度。焊接接头的性能在很大程度上取决于焊后热处理规范。当回火温度较低或保温时间不足时，焊缝及近缝区金属具有较高的强度，而塑性、韧性偏低。反之，提高回火温度时，焊缝及近缝区强度有所下降，而塑、韧性则随之提高。
“回火参数”为一定回火热处理温度和回火热处理保温时间的函数值，用［P］表示。 ［P］值的计算公式如下：
［P］＝T（20＋logt）×10（上标－3）
T—回火热处理的加热温度，单位为开氏度（°K）。
t—回火热处理的保温时间，单位为小时（h）。
°K＝℃＋273．15
此外，容器每条环缝焊完后，为了消除应力和氢，还要进行中间退火处理。
参考文献
［1］李平瑾，徐道荣．锅炉压力容器焊接技术及焊工问答［M］．机械工业出版社，2004
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［6］周振丰，张文钺．焊接冶金学［M］．机械工业出版社（2版），1988
作者简介：
张建晓，男，1971年9月20日出生。1996年7月毕业于甘肃工业大学，工程硕士，主要从事压力容器的焊接及焊接设备的研究工作。通讯地址：兰州兰石机械设备有限责任公司炼化公司技术部；邮编：730050；电话：0931—2335737。
变形铝合金方棒材的超声波探伤
岳月 吴凯
（1．国电兰州热电有限责任公司 兰州 730000
2．甘肃电力科学研究院 兰州 730000）
摘要：本文叙述了用超声波检测变形铝合金型材内部缺陷的方法，对发现的缺陷性质进行了解剖试验。并和射线探伤、渗透探伤、金相试验等结果进行了比较，叙述了各种探伤方法的优缺点。
关键词：变形 铝合金棒材 超声波 探伤
1概述
某科工贸公司给甲方供应一批LY12的铝合金方棒型材，规格有宽110mm、厚80mm和宽110mmm、厚50mm两种，长度在2m～3m左右。甲方在加工过程中发现有开裂现象，要求退货。为了分拣退货中的不合格产品，从材质、形状、缺陷性质、经济性等综合因素考虑采用超声波探伤方法进行分拣比较合理。
2超声波探伤方法的确定
由于退货量约在1．5t左右，数量不是很大及现场条件所限，故采用超声纵波直探头直接接触法探伤是切合实际的。
3超声波探伤标准的选用和对比试块的制备
3．1探伤标准的确定
由于科工贸公司未能提供对这批型材进行检查验收的标准，因此我们参考《变形铝合金产品超声波检验方法》（GB／T6519—2000）标准中的要求对这批型材进行探伤检查，以便拣出有缺陷的型材。
3．2对比试块的制备及探头的选用
GB／T6519—2000标准中要求对变形铝合金产品的锻件、板材、型材最好采用非聚焦型纵波直探头、双晶组合探头进行检查。我们从原材料上截取长220mm、宽110mm、厚80mm的一段制作平底孔对比试块，探头选用2．5MHZ，Ф14的纵波直探头。
4探伤面和耦合剂的选取
探伤面选型材的厚度面为主探伤面，宽度方向的面为辅助探伤面。耦合剂用机油。
5探伤灵敏度的确定
根据该批材料的用途以Ф2平底孔为探伤灵敏度是合适的。以对比试块上不同深度Ф2平底孔绘制距离－波幅曲线。
5．1对80mm厚和50mm厚的棒材探伤灵敏度选择
80mm厚的棒材以距探伤面深度为75mm的Ф2平底孔的反射波达到仪器荧光屏垂直高度80％作为探伤灵敏度，50mm厚的棒材以距探伤面深度50mm的Ф2平底孔反射波高达到仪器荧光屏80％作为其探伤灵敏度。扫查灵敏度再提高6dB。
5．2从宽度方向上探伤时灵敏度的选择
由于两种型材的宽度是一样的，均为110mm。因此以距探伤面深度为75mm的Ф2平底孔反射波高为80％时，仪器再提高10dB作为其扫查灵敏度。
6探头扫查方式
探头沿检测面全面扫查，发现缺陷后探头在缺陷附近前后左右移动，用6dB法确定缺陷的面积大小和当量。
7探伤结果
7．1缺陷反射波的特征
经过对两种规格型材的探伤，110～80mm的铝型材的质量要比110～50mm的铝型材质量差，合格率低。两种规格材料的缺陷具有相同的反射特征，即缺陷波和底波同时存在。缺陷波的动态波形包络平缓，起伏变化不大。静态波形陡峭尖锐，波根较宽。有时在底波前不同深度也有多个缺陷波存在。缺陷的位置大都在工件的中心，沿工件长度方向的长度较长，缺陷的宽度有宽有窄，有的缺陷宽度达到70～80mm左右。在110～50mm的型材中有一根存在较严重缺陷，仪器荧光屏上底波消失，只有缺陷反射波，且缺陷的反射波达到荧光屏满幅度。经测量缺陷距探测面的距离为19～20mm，位于型材的中心偏上部位，宽度约为20mm，长度约为250mm左右。其余部位的缺陷大都是缺陷波和底波同时存在。
7．2对缺陷性质的判断
根据缺陷波的动态波形和静态波形的特征，且探头在宽度方向上探伤时也有缺陷反射波出现，但探头稍一移动，缺陷波就会消失。结合变形铝合金型材多为热挤压成型的加工工艺综合分析，我们认为缺陷性质大多为夹层或夹杂，夹层平行于主探伤面。这些缺陷的产生，是由于原铸锭内存在着夹杂物或较大的气泡，经热挤压后而形成的。
7．3解剖实验
为了进一步验证超声波探伤结果和积累铝型材超声波探伤的经验，我们割取了110－50mm型材上底波消失，缺陷严重的一段（长度为40mm），进行解剖实验。分别进行了X射线透照拍片、渗透着色探伤和金相照相试验。
7．3．1 X射线透照拍片情况
X射线透照选用丹东XXG－2505射线机，X射线胶片选用天津－V型，从三个方向进行透照，即宽度方向、厚度方向和长度方向。透照焦距选600mm。依据透照的铝材厚度、铝和钢的透照系数进行换算，找出最佳的透照电压。
拍片结果发现，在宽度方向和厚度方向上透照的底片上，均未发现有缺陷影像。只有在长度方向上透照的底片上发现有一条长约18mm极像裂纹的缺陷（从长度方向上截取的试样长度为40mm）。对其他底波和缺陷波同时存在的缺陷部位进行透照后，底片上均未发现任何缺陷的影像。
7．3．2渗透着色检测情况
当截取试样后，将其沿长度方向纵向锯开，试样的两个横向截面和纵向截面用砂布打磨光亮进行着色探伤。按照常规的方法进行预清洗、渗透、清洗、干燥、显像、观察的操作步骤进行检测，经过多次的实验也未能发现有缺陷的显示。后用金相砂纸细磨，经10％的盐酸水溶液进行酸浸，然后再进行渗透检测，且渗透时间长达3个小时左右，才发现有缺陷的显示。从宏观看缺陷的形态就是裂纹显示。
7．3．3金相试验结果
在多次渗透检测没有检查出缺陷的情况下，我们对试样进行了细磨，经4％硝酸酒精溶液浸蚀后，在金相显微镜下放大100倍观察。发现渗透检测所观察到的裂纹缺陷实际上并不是裂纹，而是很明显的夹层。
8几种探伤方法灵敏度的比较
8．1射线探伤