设备管理与维修2021翼1
（上
崔先超，张伟福，丰振军，郑玉申
（石油管工程技术研究院北京隆盛泰科石油管科技有限公司，陕西西安
710100）
摘要：2205双相不锈钢管线环焊缝内表面内窥镜检测缺陷图谱与RT 底片相比，在缺陷评定的定性、定位和部分定量方面有相同
点，在形貌和氧化识别上具有一定的优势；不足之处是不能准确量化缺陷在壁厚方向上的尺寸偏差。通过收集、梳理、分析、分类实际应用案例中2205双相不锈钢管线环焊缝典型缺陷，出缺陷产生的原因，为焊接施工质量控制积累经验。
关键词：2205双相不锈钢；内窥镜检测；典型缺陷图谱；质量控制中图分类号：TG457文献标识码：
B DOI ：
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10.16621/jki.issn1001-0599.2021.01.700引言
2205双相不锈钢管线内窥镜检测环焊缝内表面焊接缺陷
的图谱判读，直观易懂。内窥镜检测缺陷图谱和RT （Radio原
graphic Testing ，
射线检测）底片相比，在缺陷评定的定性、定位和部分定量方面有相同点，在形貌和氧化识别上具有一定的优势。2018—2019年，内窥镜检测技术在国内2205双相不锈钢管线建设首次引入和应用，被实践证明是行之有效的质量控制方法之一，该应用对焊工形成了有效约束，在2205双相不锈钢管线建设质量控制方面起到了独特的作用。
2205双相不锈钢钢管材料耐腐蚀性能优良，但造价较高，在国内管线建设中用得较少，因此，管线焊接过程中，对管线环
焊缝焊接质量的评定和控制显得尤其重要。2205双相不锈钢直缝钢管管线内窥镜检测，是无损检测的一种目视检测，实质上还是对焊接接头内表面缺陷的评定。国内的应用现状是：小管径管线（OD臆508mm ）受限于传统检测工具的原因，内表面外观质量的检测尚未有效开展。自2018年9月以来，内窥镜检测在
2205双相不锈钢直缝钢管OD406mm伊12mm 管线的首次应用，弥补了这项空白。准确地判读缺陷图谱，有益于检测单位的
数据积累和人才培养，有利于施工方针对性整改、修偏，以提高管线环焊缝焊接质量控制。
1缺陷评判方法1.1图像质量要求
由内窥镜机器人成像原理和无损检测知识可知，影响内窥镜检测图像质量的因素有照射角度、照度和焦点距离等。图像
采集是内窥镜原始视频（录像）在计算机播放过程中，由操作者按录像时间点（或者按缺陷存在位置）逐张剪图获得。图像分辨率由内窥镜机器人录像设置参数的分辨率决定，实践中，OD508mm 及以下管径，焊口环焊缝内窥摄像剪图数量以不少4张为宜，单张图像规格为70mm （宽）伊56mm
（高）。4张剪图的内容分别为环焊缝的起弧收弧处、纵缝连接处、缺陷处
等有代表性的位置，以尽可能多的信息显现焊缝焊接质量。
1.2一般评判方法和缺陷评定技巧1.
仿洞石涂料2.1一般评判方法
2205管线环焊缝内窥镜检测是一种环焊缝内表面外观质
量检测方法。在焊接接头焊接质量评定过程中，外观质量评定主要由外观形貌、颜和几何尺寸检查组成。
（1）外观缺陷评定主要表述方法是定性、定量和定位。定性时可用“成型不良”“咬边”“错边”“未焊透”等；定量时可用“轻微”“轻深”“轻长”等词表述。（2）焊接接头颜的判定，比如氧化分级，应结合“2205双相不锈钢环焊判定”中的典型颜分级要求和焊缝解剖实物对比进行，对检测对象进行客观描述。（3）缺陷几何尺寸评定时，量化由长度、宽度、高度（厚度）的测量数据得来。淤实际检验中，缺陷长度和宽度测量通过测量显示屏显示的缺陷长度，根据规范进行评判；于厚度方面的量化，现阶段国内内窥镜机器人镜技术尚不能准确测量，比如错边量和内凹深度，摔坑、麻坑、划伤、压痕的深度等；盂缺陷的定位可用钟点表述。
1.2.2内窥镜缺陷评定技巧
新金瓶酶因操作规程对各种缺陷有相对明确的要求，结合实践经验，
评定顺序可根据先定性、再定量，最后定位的顺序进行评定。这
样的评定顺序有利于节省评定时间、提高评定效率。比如，对于“裂纹”“未熔合”“未焊透”等缺陷完成定性后，按照规定，整个焊口即予拒收处理，不需要准确定量定位。而对于“咬边”“内凹”等需要定量的缺陷，可在定性后进行定量判定，以确定是否超标。准确定位的意义主要是便于返修，或者作为改进工艺提供缺陷位置的参考依据。
1.2.3准确判读缺陷图谱的意义
便于业主、监理等相关方阅读，督促施工方整改；也有益于
内窥镜检测单位、其他NDT （Nondestructive Testing ，无损检测）检查单位和技术支持单位经验积累；更为数字化管网的质量构
建收集第一手素材，为后期管线评价积累数据。
1.3特殊情况下的判定
一般情况下，内窥镜检测单位在当期检测报告中应给出明确的评定意见，即该环焊缝焊口是否接受的结论。特殊情况下，内窥镜检测单位对极个别缺陷不能准确评定时，可借助于其他无损检测方式（射线照相检验、超声检测等）确定。因现场检测报告的时效性较强，
检测人员应力求准确评判。
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（上
）内表面焊接缺陷
评判
评定内容RT 底片
内窥镜图像定性能能，直观准确定位
能定量（几何尺寸）
长度能能，直观准确
宽度能深度
能不能外观形貌能能，直观准确颜（氧化等）
黑白
彩，所见即所得
缺陷评定
外观质量评定
1.4
内窥镜缺陷图像和RT 底片的异同和优缺点
内窥镜缺陷图像和RT （Radiographic Testing ，射线检测）底片所显示的缺陷相比，两者的异同点和优缺点如下：（1）相同点：对缺陷的定性相同，在缺陷定位上均按照钟点法表示。
（2）不同点：对缺陷的几何尺寸评定（测量上）、缺陷在长度和宽度的定量上两者大体相同；在厚度的定量上，内窥镜不能准确量化厚度方向的偏差。比如内凹缺陷，RT 常用阶梯型试块，通过RT 底片的黑度显示量化厚度方面的差别，内窥镜图像尚不能准确量化。
（3）优缺点：内窥镜图像在表面缺陷形貌和氧化识别上有一定的优势，比RT 底片图像更直观易懂，不需要评定者根据射线原理对影像进行平面图形到立体图形的还原过程，仅需要考虑检测设备的放大系数和细微的差显示影响即可。两者的图像显示特点见表1。
表1内窥镜图像和RT 底片的特点对比
1.5
内窥镜图像的作用
2205双相不锈钢管线内窥镜图像和录像数据资料，
实时地记录了管道焊缝焊接质量的形成过程，为管道安全性评价提供了原始资料。管道内窥镜检测报告所提供的照片和录像数据资料，为业主科学决策提供了依据，为施工队伍改进工艺提供支持，为无损检测单位评判提供参考和佐证，为焊接设备供应商和内窥镜设备供应商持续改进设备功能提供了有益的素材，为管线质量起到了保障安全的作用。
2缺陷类型图谱判读、
分类、成因及防止2.1评定依据
通常情况下，2205不锈钢管线环焊缝内窥镜图像的评判依据为该内窥镜检测项目的操作规程和相关专业技术要求等（如“2205双相不锈钢环焊判定”）。2.2
焊接方式
本文所述2205不锈钢管线环焊缝内窥镜检测应用案例的焊接方式为手动焊：GTAW （Gas Tungsten Arc Weld ，钨极惰性气体保护）+SMAW （Shielded Metal Arc Welding ，焊工资格证书）；自动焊和半自动焊：GTAW 。焊管材料规格：2205D323.9伊10mm 、2205
D406.4伊12mm ；焊材：ER2209椎1.0mm 、椎2.4mm 、椎3.2mm 。
2.3典型缺陷图谱分类、
成因及防止单张缺陷图谱内表面焊接质量评判，应按照“焊缝中心线到焊缝两边寅热影响区寅管道母材内壁”的顺序进行评判，评定结果在检测报告中按规定的格式给出评定结论。本文通过梳理实
际应用中的环焊缝内表面典型缺陷，将2205双相不锈钢管线焊接中的缺陷分为8种，分别是：淤凹坑、内凹或未填满；于未焊
透；盂氧化发蓝、发灰、发黑及氧化过烧；榆咬边；虞气孔；愚修磨过度、修磨过宽、毛刺和倒刺；舆母材损伤、划伤、压痕和麻坑；余管道内壁异物、电弧烧伤、纵缝间距及其他。
图1自动焊和半自动焊凹坑
图2自动焊和半自动焊凹坑示意评判
手工焊环焊缝内表面凹坑多数在焊接起弧和收弧处。形成原因：起收弧时，焊条停留时间过短，对口器、焊缝和管体内壁所形成的密闭腔体内的压力过高。
评判中，对长度较短者，多数以凹坑定性、以剩余壁厚的百分比作为量化指标（比如，凹坑深度不超过母管公称壁厚的12.5%）；如果以内凹评判，则以长度作为量化指标，量化标准以操作规程和相应的技术要求为准。实际操作中，
凹坑、内凹或未焊满在长度方面可以量化，壁厚方向的数值多用目测法预估
产生原因凹坑：收弧时焊条未作短时间停留造成。内凹或未焊满：填充金属不足，规范取得过小，焊条过细，运条不当危害
两者均减小了焊缝的有效截面积。凹坑处容易出现弧坑裂纹和弧坑缩孔。内凹或未焊满消弱了焊缝强度，也会产生应力集中。同时，由于冷却速度增大，
易产生气孔、裂纹等防范措施
凹坑：尽量选用平焊，选用合适的焊接规范，收弧时让焊条在熔池内作短时间停留或环形摆动，填满弧坑。内凹或未填满缺陷：加大焊接电流，
焊缝加盖面焊项目定义
内容
凹坑、内凹或未焊满：均指焊缝表面局部低于母材的部分；一般凹坑长度较短，
内凹较长表2凹坑、
内凹或未焊满缺陷分析及防范措施
设备管理与维修2021翼1
（上
）图5手动焊氧化发蓝、发灰、发黑及氧化过烧
图6手动焊氧化发蓝、发灰、发黑
表4氧化发蓝、发灰、发黑及氧化过烧的分析及防范措施
评判
根据内窥镜检测项目操作规程和相关专业要求等（如
“2205双相不锈钢环焊判定”），将实物影像中的颜与标准图谱进行比较，得出接受与否的结论
产生原因惰性气体保护不良，造成氧化
危害焊接接头中氧化发蓝、发灰、发黑及氧化过烧的部位，是环缝产生疲劳的源头，有失效风险
防范措施
利用工装等设备加强焊接过程中的惰性气体保护措施，防止焊接接头氧化发蓝、发灰、发黑及氧化过烧现象发生
项目
定义
内容
过烧：过热组织温度进一步升高，时间延长，使晶界氧化
或局部熔化，就会产生过烧组织。过烧是不可逆转的。过烧与过热不同。过热：规范不合理，热影响区长时间在高温下停留，使晶粒变得粗大，可通过热处理逆转
图3手动焊未焊透
图4手动焊未焊透示意表3未焊透的分析及防范措施
评判未焊透应视为缺陷，不允许存在
产生原因
接电流小，熔深浅；坡口和间隙尺寸不合理，钝边太大；产生磁偏吹现象；焊条偏心度太大；层间焊根清理不良危害减少了焊缝的有效截面积，产生应力集中，降低焊缝的疲劳强度，易发展成裂纹
线切
防范措施
大焊接电流；合理设计坡口并加强清理；采用短弧焊
项目定义内容
未焊透：母材金属未熔化，焊缝金属未进入焊接接头根
部的现象
2.3.1凹坑、
内凹或未焊满自动焊和半自动焊的凹坑、内凹和未填满现象如图1所示，示意图见图2。定义、评判、产生原因、危害和防范措施等见表2。
2.3.2未焊透
拼接处理器
手动焊未焊透现象如图3所示，示意图见图4。定义、评判、产生原因、危害和防范措施等见表3。
2.3.3氧化发蓝、
发灰、发黑及氧化过烧手动焊氧化发蓝、发灰、发黑及氧化过烧现象如图5、图6所示。定义、评判、产生原因、危害和防范措施等见表4。
2.3.4咬边
自动焊和半自动焊的咬边现象如图7所示，手动焊的咬边
现象如图8所示，咬边示意见图9。定义、评判、产生原因、危害和防止措施等见表5。
2.3.5气孔
自动焊和半自动焊的气孔现象如图10所示，
手动焊的气孔
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（上
）评判按照操作规程或者技术要求中相关规定进行评判，按点数进行分级，给出接受与否的结论
产生原因母材或填充金属表面有锈、油污；焊条未烘干；锈、油污及焊条中的水分在高温下分解产生
成分的气体，会增加高温金属中气体的含量；焊接线能量过小，熔池冷却速度大，不利于气体逸出危害气孔减小焊缝承载的有效截面积，
使焊缝金属疏松，从而降低焊接接头的强度，降低塑性，
还会引起泄漏；气孔也是引起应力集中的因素防范
措施清除焊条、坡口及其附近表面的锈斑、
油污、水分和杂质；采用碱性焊条，并彻底烘干；焊前预热，减缓冷却速度
项目形成
机理内容
气孔形成机理：熔池金属在凝固过程中有大量气体从金属中
逸出，当金属凝固速度大于气体逸出速度时，
就形成气孔图7自动焊和半自动焊咬边图8手动焊咬边
图9咬边示意
表5咬边的分析及防范措施
评判
咬边：咬边是焊道附近壁厚方向上的表面熔化、造成的钢管壁厚的减薄。咬边容易发现和测量。一般规定：钢管内或外焊缝的微小咬边，不经修磨允许存在；微小的咬边规
定为：淤任意0.30m 焊缝长度上，最大深度0.79mm ，且最大长度为1/2壁厚的咬边不多于2个；于任意长度、最大深度为0.40mm 的咬边。长度大于1/2壁厚，深度为0.40耀0.79mm ，
但不超过规定壁厚12.5%的咬边应修磨。深度大于0.79mm 的咬边应视为缺陷
产生原因电流过大，电弧拉得太长以及焊条角度不当时均会造成咬边危害
咬边减少了母材的有效截面积，造成应力集中，会成为裂纹源
防范措施电流和焊速适当，焊条角度和运条方法正确，电弧不要太长
项目定义
内容
咬边：是沿焊趾的母材部位被电弧熔化时所形成的沟槽或凹陷。由于工件被熔化去一定深度，而填充金属又未能
及时流过去补充所致
现象如图11所示。形成机理、评判、产生原因、
危害和防范措施
表6气孔的形成分析及防范措施
图10自动焊和半自动焊气孔
图11
手动焊的气孔
设备管理与维修2021翼1
（上
）图16
自动焊和半自动焊母材压痕和麻坑
图12自动焊和半自动焊焊缝两边修磨过宽
图13手动焊修磨过度
图14自动焊和半自动焊修磨后形成倒刺或毛刺图15手动焊焊缝两边修磨过宽
表7修磨过度、修磨过宽、毛刺和倒刺的分析及防范措施
评判
修磨过度：从钢管内表面计算，深度大于公称壁厚的
12.5%的修磨部位，
应视为缺陷。焊缝两边修磨过宽、修磨后形成毛刺和倒刺，应按照检验规程的相关规定进行评判，给出接受与否的结论
产生原因打磨方法操作不当，焊接后未进行抛光处理危害修磨处易形成腐蚀源头，
减少管线使用寿命防范措施
做好焊前组对，保证组对质量，减少焊后修磨量；如修磨不可避免，应对修磨处做抛光处理
bopp-yt项目
定义
内容
磨过度、修磨过宽、毛刺和倒刺：2205不锈钢焊接接头
内表面修磨处的厚度、宽度，超出检验规程的相关规定；被修磨处没有抛光，
在外观上有明显的倒刺或毛刺
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