丁 杰

(上海材料研究所，上海 200437)

2019年8月，國家標準委發(fā)布了GB/T 37910.2-2019《焊縫無損檢測 射線檢測驗收等級 第2部分: 鋁及鋁合金》。筆者從與此標準相關(guān)的射線檢測國家標準框架、射線檢測技術(shù)和評定要求等方面解析本標準。

1 標準體系構(gòu)成及發(fā)展現(xiàn)狀

焊縫無損檢測國際(ISO)標準體系較為完善，其中既有對檢測對象“焊縫”的質(zhì)量等級劃分和不同質(zhì)量等級下可驗收缺欠特征描述的標準，也有各種無損檢測的方法和驗收標準[1]。

按照國家裝備制造業(yè)重點領(lǐng)域國際標準轉(zhuǎn)化工作計劃安排，借助較為完善的焊縫無損檢測國際標準(ISO)體系，我國已初步構(gòu)建了焊縫無損檢測國家標準(GB)體系。鋁及鋁合金焊縫射線檢測的國家標準框架，如圖1所示。

圖1 鋁及鋁合金焊縫射線檢測的標準框架

GB/T 22087-2008《鋁及鋁合金的弧焊接頭 缺欠質(zhì)量分級指南》等同采用ISO 10042:2005Welding-Arc-weldedjointsinaluminiumanditsalloys-Qualitylevelsforimperfections。ISO 10042現(xiàn)行有效的版本是2018版。ISO 10042給出了基于鋁及鋁合金焊縫缺欠真實尺寸的3種焊縫質(zhì)量等級，質(zhì)量等級B對應(yīng)最高焊接質(zhì)量要求，質(zhì)量等級C對應(yīng)一般焊接質(zhì)量要求，質(zhì)量等級D對應(yīng)最低焊接質(zhì)量要求。

GB/T 34628-2017《焊縫無損檢測 金屬材料應(yīng)用通則》等同采用ISO 17635:2016Non-destructivetestingofwelds-Generalrulesforfusionweldsinmetallicmaterials。ISO 17635：2016也是現(xiàn)行ISO標準。針對鋁及鋁合金焊縫不同的質(zhì)量等級，GB/T 34628-2017規(guī)定了射線檢測膠片技術(shù)和使用數(shù)字化探測器的X和γ射線技術(shù)的檢測等級及其驗收等級的對應(yīng)關(guān)系。針對鋁及鋁合金焊縫檢測對象，結(jié)合GB/T 34628-2017附錄B標準體系框圖，鋁及鋁合金焊縫射線檢測的標準框架如表1所示(表中RT-S指計算機射線檢測，RF-D指采用數(shù)字陣列探測器的DR檢測)。ISO 10042不包含鋁及鋁合金焊縫缺欠如何檢出的內(nèi)容。檢測人員根據(jù)合同各方規(guī)定的焊縫質(zhì)量等級和無損檢測方法，根據(jù)ISO 17635推薦的焊縫質(zhì)量等級和無損檢測方法及驗收等級之間的對應(yīng)關(guān)系，明確驗收等級。

表1 膠片技術(shù)(RT-F)和使用數(shù)字化探測器的X和

2019年，國家標準委與GB/T 37910.2同期發(fā)布了2個焊縫射線檢測國家標準，分別為GB/T 3323.1-2019 《焊縫無損檢測 射線檢測 第1部分：X和伽瑪射線的膠片技術(shù)》(ISO 17636-1:2013，MOD)和GB/T 3323.2-2019 《焊縫無損檢測 射線檢測 第2部分：使用數(shù)字化探測器的X和伽瑪射線技術(shù)》(ISO 17636-2:2013，MOD)。ISO 17636-1:2013 《焊縫無損檢測 射線檢測 第1部分：X和伽瑪射線的膠片技術(shù)》和ISO 17636-2:2013 《焊縫無損檢測 射線檢測 第2部分：使用數(shù)字化探測器的X和伽瑪射線技術(shù)》均為現(xiàn)行標準。我國在轉(zhuǎn)化這兩項ISO標準中發(fā)現(xiàn)ISO原文多處存在圖文不一致的問題，經(jīng)與ISO 17636工作組專家聯(lián)系確認后修改了部分內(nèi)容，確保國內(nèi)實施正確的檢測技術(shù)。2019年4月，ISO開啟ISO 17636-1和ISO 17636-2的修訂工作(目前狀態(tài)為ISO/AWI ISO 17636-1和ISO/AWI ISO 17636-2)，中國已加入這兩項ISO標準的修訂工作組，將該標準在國內(nèi)轉(zhuǎn)化過程中發(fā)現(xiàn)的問題帶入工作組。

不論鋁及鋁合金焊縫采用何種射線檢測技術(shù)進行檢測，射線檢測結(jié)果驗收均使用GB/T 37910.2-2019。GB/T 37910.2-2019等同采用ISO 10675-2:2017Non-destructivetestingofwelds-Acceptancelevelsforradiographictesting-Part2:Aluminiumanditsalloys。ISO 10675-2:2017是現(xiàn)行版本，目前ISO正在籌備再次修訂ISO 10675-2的工作，修改部分技術(shù)內(nèi)容。

2 檢測方法和檢測技術(shù)的選擇

GB/T 34628-2017規(guī)定了鋁及鋁合金全熔透對接和T型接頭內(nèi)部不連續(xù)可接受的檢測方法，如表2所示。對接接頭常用射線檢測(RT)方法，T型角接接頭根據(jù)實際檢測對象特點可選用射線檢測或超聲檢測(RT)方法。

表2 全熔透對接和T型接頭內(nèi)部不連續(xù)可接受的

GB/T 3323.1-2019適用于膠片檢測技術(shù)。GB/T 3323.2-2019適用于使用數(shù)字化探測器的X和伽瑪射線技術(shù)。如果使用數(shù)字化探測器的X和伽瑪射線技術(shù)檢測等級的檢測圖像質(zhì)量達到膠片技術(shù)檢測等級的檢測圖像質(zhì)量，則可認為二者的技術(shù)等級具有同等缺欠檢測能力[4]。

在軟件設(shè)計時采用C語言，需要一個高級語言開發(fā)平臺，Atmel公司為開發(fā)使用AVR單片機提供了一套免費的集成開發(fā)平臺AVR Studio，在本設(shè)計中主要利用HP info Tech的Codevision AVR編譯器作為設(shè)計的開發(fā)軟件。在溫度控制算法中主要采用PID算法，將現(xiàn)場的各種擾動進行分析并補償，達到溫度控制的目的。

3 GB/T 37910.2-2019的主要內(nèi)容

3.1 缺欠分類

GB/T 11345-2013 《焊縫無損檢測 超聲檢測 技術(shù)、檢測等級和評定》、GB/T 29711-2013《焊縫無損檢測 超聲檢測 焊縫中的顯示特征》和GB/T 29712-2013 《焊縫無損檢測 超聲檢測 驗收等級》與焊縫超聲檢測ISO標準存在一致性對應(yīng)關(guān)系，與基于缺欠真實尺寸的焊縫質(zhì)量等級ISO標準有密切關(guān)系，但是焊縫超聲檢測結(jié)果的驗收等級評定還是基于顯示的波幅和長度等信息來判定的。相較超聲檢測而言，射線檢測的結(jié)果是圖形顯示，先根據(jù)圖形判斷顯示性質(zhì)，再判定顯示是否符合驗收等級，因此射線檢測結(jié)果的判定，與基于缺欠真實尺寸的焊縫質(zhì)量等級ISO標準的關(guān)聯(lián)性更大，相互引用的內(nèi)容更多。

GB/T 6417.1-2005《金屬熔化焊接頭缺欠分類及說明》(ISO 6520-1:1998，IDT)規(guī)定不論何種材料，金屬熔化焊接接頭缺欠分類規(guī)則都是一致的，且每一種缺欠均有明確的術(shù)語及其編號。焊縫射線檢測前應(yīng)按照GB/T 32259 《焊縫無損檢測 熔焊接頭目視檢測》進行目視檢測和評定，因此GB/T 37910.2-2019只規(guī)定了對接焊縫內(nèi)部顯示的驗收等級。GB/T 37910.2-2019中對接焊縫內(nèi)部顯示的分類符合GB/T 6417.1-2005的規(guī)定，如表3所示。

表3 對接焊縫內(nèi)部顯示的分類

3.2 3個驗收等級

GB/T 37910.2-2019規(guī)定了對接焊縫中顯示的驗收等級，分為1級、2級和3級。3個等級都不允許存在裂紋。1級不允許存在線性氣孔、未熔合和未焊透。2級不允許存在線性氣孔和未熔合。2級和3級可增加后綴“X”。驗收等級2X和3X，表示對接焊縫中顯示不僅滿足相應(yīng)的2級和3級要求，而且不允許存在長度超過25 mm的任何顯示。

焊縫的質(zhì)量等級一旦確定，意味著膠片技術(shù)和使用數(shù)字化探測器的X和伽瑪射線技術(shù)的檢測等級明確，同時也確定了焊縫的驗收等級。檢測人員按照方法標準(GB/T 3323.1-2019或GB/T 3323.2-2019)進行檢測，按照驗收標準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》或GB/T 37910.2-2019進行驗收。

特別注意的是，檢測人員不再像以往1級不符合看2級，2級不符合看3級的方法逐級評定，而是按照GB/T 37910.2-2019規(guī)定的相應(yīng)等級進行符合性判定。焊縫射線檢測結(jié)果符合相應(yīng)的驗收等級，即是該驗收等級下各種內(nèi)部缺欠的尺寸都應(yīng)在驗收等級給出的閾值內(nèi),只要有一種缺欠的尺寸超出驗收等級，則應(yīng)視為焊縫射線檢測結(jié)果不滿足該驗收等級。例如，如果檢測前明確是C級焊縫，那就意味著射線檢測結(jié)果按照2級驗收執(zhí)行:檢測人員只關(guān)注2級各類顯示允許的尺寸范圍,如果各類顯示的尺寸在2級規(guī)定的閾值內(nèi)，焊縫的射線檢測結(jié)果即判定為2級，即使被檢焊縫未發(fā)現(xiàn)任何顯示，也應(yīng)判定為2級；如果發(fā)現(xiàn)有任何一類顯示的尺寸超出2級規(guī)定的閾值，檢測結(jié)果即為不滿足2級要求。

3.3 單個缺欠的驗收評定

以球形氣孔為例，球形氣孔(2011)屬于單個缺欠。測量氣孔直徑，結(jié)合直徑和對接焊縫公稱厚度之間的比例關(guān)系，判斷球形氣孔尺寸是否滿足驗收等級。條形氣孔(2015)、蟲形氣孔(2016)、夾鎢(3041)等單個缺欠也按照相應(yīng)等級規(guī)定的閾值評定。

3.4 均布氣孔(2012)的驗收評定和缺欠面積占比

評定均布氣孔(2012)時應(yīng)計算缺欠面積占比。缺欠面積占比是缺欠投影面積總和在L×Wp區(qū)域中的百分比，見式(1)。

A=(n×Sd)/(L×Wp)

(1)

式中：A為缺欠面積占比；n為規(guī)定區(qū)域內(nèi)的缺欠數(shù)量；Sd為規(guī)定評定區(qū)域內(nèi)的各類缺欠面積總和，mm2；L為焊縫任意100 mm檢測長度，mm；Wp為焊縫寬度，mm。

GB/T 37910.2-2019附錄B給出了A=1%～20%時的均布氣孔缺欠面積占比示意圖，該示意圖僅供參考，沒有比對含義。檢測人員應(yīng)測量實際焊縫寬度，選擇均布氣孔分布最嚴重的100 mm焊縫檢測長度區(qū)域作為評定區(qū)域，計算評定區(qū)域內(nèi)各氣孔面積總和，按式(1)計算評定區(qū)域內(nèi)的缺欠面積占比，與驗收等級中規(guī)定的缺欠面積占比的閾值比較，給出符合驗收等級的評定。

以附錄B中圖B.1為例，焊縫寬度為40 mm，焊縫缺欠投影總長度為120 mm，該投影區(qū)域內(nèi)共發(fā)現(xiàn)15個半徑為1 mm的球形氣孔，如圖2所示。評定時，首先選擇均布氣孔分布最嚴重的100 mm焊縫檢測長度區(qū)域，即圖中橫坐標20～120 mm區(qū)域(紅色方框區(qū)域)，統(tǒng)計該區(qū)域內(nèi)共有12個半徑為1 mm的球形氣孔；其次，計算評定區(qū)域內(nèi)的12個球形氣孔的面積總和(n×Sd=37.69 mm2)和評定區(qū)域面積(L×Wp=4 000 mm2)；最后，計算缺欠面積占比A(約為1%)，與驗收等級中規(guī)定的缺欠面積占比閾值比較，給出符合驗收等級的評定。

圖2 缺欠面積占比示意(A=1%)

3.5 局部密集氣孔(2013)的驗收評定

局部密集氣孔(2013)由大小不一的符合驗收等級的球形氣孔(2011)組成。當發(fā)現(xiàn)評定區(qū)域內(nèi)符合驗收等級的球形氣孔(2011)分布較為密集時，則應(yīng)進一步判斷氣孔密集程度，即開啟局部密集氣孔(2013)評定。因此，在評定局部密集氣孔(2013)時，要確保各個小氣孔的尺寸全部滿足球形氣孔(2011)驗收要求。

圖3所示為焊縫100 mm檢測長度L內(nèi)兩個球形氣孔的分布示意。圖3中D為兩個球形氣孔的間距，dA1,dA2分別為兩個球形氣孔的直徑。只有當D不大于其中較小缺欠的主要尺寸時，兩氣孔才被視為密集氣孔(2013)。

圖3 焊縫100 mm檢測長度L內(nèi)兩個球形氣孔的分布

局部密集氣孔區(qū)域用包絡(luò)所有氣孔的直徑為dAc的圓表示，如圖4所示。局部密集氣孔包絡(luò)區(qū)域直徑的計算，如式(2)所示。

dAc=dA1+dA2+D

(2)

檢測人員應(yīng)選擇局部密集氣孔分布最嚴重的100 mm焊縫檢測長度區(qū)域作為評定區(qū)域，按式(2)計算局部密集氣孔包絡(luò)區(qū)域直徑，將包絡(luò)區(qū)域直徑數(shù)值與焊縫寬度Wp和指定數(shù)值(3級為25 mm，2級為20 mm，1級為15 mm)兩者較小值進行比較，給出符合驗收等級的評定。

圖4 密集氣孔包絡(luò)區(qū)域

在GB/T 37910.2-2019的制定過程中，起草小組修改了ISO 10675-2:2017中的圖C.2，用ISO 10042:2018中表1給出的密集包絡(luò)區(qū)域圖來替代該圖。ISO再次修訂ISO 10675-2時，也將采納中國建議，修改相應(yīng)圖示。

3.6 鏈狀氣孔(2014)的驗收評定

圖5所示為焊縫100 mm檢測長度L內(nèi)鏈狀氣孔的分布示意(圖中d1和d2為球形氣孔的直徑，D為兩個球形氣孔的間距)。1級和2級驗收時，不允許存在鏈狀氣孔(2014)。3級驗收時，焊縫任意100 mm檢測長度內(nèi)，鏈狀氣孔(2014)的長度l應(yīng)小于等于25 mm。鏈狀氣孔(2014)的長度l包含了氣孔直徑及間距。

圖5 焊縫100 mm檢測長度L內(nèi)鏈狀氣孔的分布

在評定鏈狀氣孔(2014)前，要確保鏈狀氣孔中可見的單一氣孔尺寸滿足球形氣孔(2011)3級驗收要求。圖5中如果D小于等于其中較小缺欠的主要尺寸，則兩氣孔被視為一個氣孔進行評定。該氣孔的尺寸應(yīng)滿足3級驗收要求。

3.7 條形氣孔(2015)和蟲形氣孔(2016)的驗收評定

圖6所示為焊縫100 mm檢測長度L內(nèi)條形氣孔(2015)和蟲形氣孔(2016)的分布示意(圖中l(wèi)2和l3為兩氣孔的長度，D為兩個氣孔的間距)。如果間距D小于等于其中較小氣孔的長度，則兩氣孔被視為一個氣孔進行評定。l2+l3+D之和與對接焊縫公稱厚度s的倍數(shù)(3級為0.4s，2級為0.3s，1級為0.3s)和指定數(shù)值(3級為6 mm，2級為4 mm，1級為3 mm)兩者較小值進行比較，給出符合驗收等級的評定。鋁及鋁合金焊縫評定中，不評定條形氣孔(2015)和蟲形氣孔(2016)的累計長度。

圖6 焊縫100 mm檢測長度L內(nèi)條形氣孔和蟲形氣孔的分布

4 結(jié)語

GB/T 37910.2-2019修改采用ISO 10675-2:2017，兩者技術(shù)內(nèi)容保持一致。在該標準的編制過程中，起草小組盡量使其與鋁及鋁合金焊接質(zhì)量等級和缺欠分類等ISO標準銜接，力爭保持內(nèi)容相同，以便于國內(nèi)外無損檢測標準的交流。不論是國際標準還是國家標準，標準應(yīng)用實施都是最重要的環(huán)節(jié)，只有在標準實施中才會發(fā)現(xiàn)標準的表述或應(yīng)用是否存在欠缺，希望文章能幫助無損檢測工作者了解并正確運用該標準，同時也希望無損檢測工作者反饋標準實施效果。