胡海文，潘 杰，苗 松，孟凡辉

（新乡市啄木鸟管道无损检测有限公司，新乡 45300）

1 问题的提出

濮北新区Ⅰ标段天然气管道工程管道材质为1Cr18Ni9Ti，管道规格为φ426mm×6mm，φ159mm×4.5mm，焊接方法为氩弧焊打底电焊盖面。在对其1Cr18Ni9Ti等奥氏体不锈钢的焊缝进行射线检验评片时，发现底片上出现了白色线状影像，笔者对此现象进行了试验分析并确定其成因。

2 分析试验

底片上产生白色影像可能是夹钨、夹杂类缺陷，也有可能是飞溅或射线衍射斑纹形成的。

首先从影像的形状分析：夹钨、夹杂类缺陷和焊接飞溅一般呈圆形或椭圆形，分布杂乱无章；而底片上产生的白色影像呈线状，位于底片上焊缝影像的中间，与焊缝走向基本一致；而且将焊缝表面飞溅清除干净后重透的底片上白色影像无变化，由此证明该白色影像并非夹钨、夹杂类缺陷或焊接飞溅。

凝固组织的晶体结构对射线的衍射是产生斑纹的原因，因此鉴别底片上白色影像是否为衍射斑纹，可采用将焊缝余高磨平和改变透照参数的方法。经对比试验该影像在底片中无明显变化，由此证明，该影像并非射线衍射产生的斑纹。

3 原因查找

3.1 白色影像的特点

（1）仅存在于奥氏体不锈钢的焊缝底片中，说明其与奥氏体不锈钢中所含特殊的合金元素有关。

（2）其影像呈白色，说明形成影像的合金元素的线衰减系数必然明显大于奥氏体不锈钢焊缝的线衰减系数。

（3）白色影像呈线形，长度较长，说明形成影像的合金元素在奥氏体不锈钢中的含量比较高。

由钢号手册［1］可知1Cr18Ni9Ti的化学成分为：C≤0.12%；Cr17%～19%；Ni8%～11%；Ti0.6%～0.8%；Si≤1.00%；Mn≤2.00%；S≤0.030%；P≤0.035%，从中可以看出，Cr，Ni，Fe，Mn为主要合金元素。

各种元素在不同射线能量（0.10，0.15，0.20，0.30MeV）下的质量衰减系数μm和线衰减系数μ如表1所示。

表1 各种元素的衰减系数

1Cr18Ni9Ti的密度为7.90g／cm3，根据下列公式可计算出1Cr18Ni9Ti在不同射线能量（0.10，0.15，0.20，0.30MeV）下的质量衰减系数和线衰减系数，详见表2（S、P含量较低，未考虑在内）。

式中：μm为物质的质量衰减系数；μ为物质的线衰减系数；αC，αCr，…，αFe为各种元素在物质中的含量百分比；ρ为物质的密度。

表2 1Cr18Ni9Ti的衰减系数

从表1可见：在1Cr18 Ni9Ti的各种主要元素中，只有Ni的线衰减系数明显大于1Cr18 Ni9Ti的线衰减系数，从而可以确定：奥氏体不锈钢在焊接冷却过程中，焊缝的中间部位产生了Ni的偏析，从而在射线底片上形成富含Ni或纯Ni组织的白色影像。

3.2 Ni的偏析原因

在1Cr18Ni9Ti中，Ni溶解于γ－Fe形成固溶体；由于Fe的熔点高于Ni，所以Ni的结晶要比Fe晚一些。当焊接熔池开始结晶时，如果冷却速度过快，Ni来不及均匀溶解于γ－Fe中，就会形成Ni的偏析。在焊缝冷却过程中，焊缝的中心总是最后结晶，因此富含Ni的晶体组织总是出现在焊缝的中心部位。

4 作为缺陷评定的依据

笔者认为从以下几个方面考虑，对于此种白色影像，必须作为缺陷评定的依据，而进行缺陷处理。

（1）Ni的主要作用是使钢材获得稳定的奥氏体组织，提高钢材的高温抗蠕变、抗腐蚀能力。当这种白色影像在射线底片上清晰地反映出来时，表明焊缝中Ni的偏析程度已十分严重，会导致焊缝中其他部位的Ni含量不足。当焊缝中Ni含量达不到设计最低要求时，对系统的运行安全和使用寿命影响非常大。

（2）Ni的金相组织、力学性能与奥氏体不锈钢的差异较大，抗拉强度较低，当钢中存在Ni的偏析时必将降低整个焊缝的承载能力。

（3）由于Ni与Fe熔点的差异，焊缝金属在凝固过程中可能会产生沿晶界开裂的热裂纹，而射线检验对微小裂纹的发现能力较差。

5 结语

评片是射线探伤工作环节中最重要的一环，因此评片人员必须在工作中勤于思考、不断更新知识，用科学严谨的态度确保探伤结论的准确性，从而保证设备安全可靠的运行。

［1］ 朱中平.中外钢号对照手段［M］.北京：化学工业出版社，2011：1－125.