X7NI9钢板X射线底片中出现黑点的分析

摘 要：在X7NI9钢板对接焊缝焊接完成后，在X射线底片上产生黑点现象时，會被误认为焊接缺陷。本文针对这种情况，采取了一系列的检测手段，确定产生黑点现象的成因和危害进行有益的探讨。

关键词：X7NI9钢;X射线底片;黑点

在某项目的液化储罐的二次底环板（边缘板）对接焊缝的施工中，底环板材质X7NI9，现场采用的工艺为背部加垫板（X7NI9材质），正面使用φ3.2焊条（E NiCrMo-6）进行打底、填充、盖面，背部磨掉垫板并打磨至与母材齐平，X射线底片显示大量黑点。

拍其余5条焊缝，结果显示大面积出现连续疑似黑点。出现缺陷后，分析原因，从焊条烘干的角度，环境湿度都进行了分析，焊条烘烤没问题，烘干温度300℃，烘干发放记录都齐全，罐内环境湿度也达标40%左右。后来采取采用碳弧气刨将背面刨开，打磨，采用氩弧焊填充、盖面，拍片结果显示疑似黑点数量减少，不过仍达不到合格标准。

继续进行验证性的试验，将同批次的X7NI9钢板拿到罐内采用同样的工艺（使用φ3.2焊条进行打底、填充盖面，背部清根，盖面），同样的焊机，焊接了一块试板，拍片结果显示仍有较多疑似黑点。将二次底环板的16条焊缝中的一条背面采用碳弧气刨清根后，使用氩弧焊丝填充，再将正面磨开（肉眼找不到缺陷），使用φ3.2的焊条填充盖面，结果显示仍有大量黑点。

1 试验过程及原因分析

1.1黑点现象

针对此项目液化储罐的二次底环板（边缘板）对接焊缝拍片底片上出现的所谓黑点，类似于由于胶片的保管不当而产生的霉点，数量较多，黑点伪缺陷影像虽然与点状类缺陷（气孔、夹渣等）的影像特征相似，但只要仔细观察还是易于区分的。可以从以下几方面区分：

a）黑点分布范围广，位置不固定，在焊缝和母材上均会出现。

b）黑点直径小，通常在0.1mm左右，需用放大镜才可看到，而且大小基本相同。

c）黑点黑度一般均小于点状类缺陷的黑度。

1.2 试验过程

为查找黑点产生的原因，进行了验证性试验，将同批次的X7NI9钢板拿到罐内采用了四种焊接工艺进行了试板焊接。

3.2手把焊打底、填充盖面、背部清根、手把焊填充 2.5手把焊打底、填充盖面、背部清根、手把焊填充

通过对比四种工艺试板，发现底片中的黑点并没有减少，于是联系焊接与无损检测专家来现场帮忙分析可能的原因。专家建议考虑“伪缺陷”的原因，于是改变思路。

将同一块试板一半打磨，一半不打磨。射线检测拍出来对比发现，打磨过的区域明显有黑点分布，不打磨的区域未发现黑点分布，接着将另一块试板进行了同样的试验，发现结果一样，都是呈现出打磨过的区域明显有黑点的分布，经过现场试验与理论分析结合我们分析并得出结论，黑点并不是焊缝缺陷，而是打磨引起的底片“伪缺陷”。这也就能解释为什么我们现场考试试板并没有“黑点”，而后来焊接的现场二次底环板对接焊缝大面积出现黑点的原因。

为进一步验证，我们怀疑是否与焊工的手法和电流有关，我们从其它项目现场运到本项目相同厂家焊材让不同焊工重复上述过程，同样是在罐内焊接，对于镍九材质的板材焊接电流范围为105-150A，焊工焊接时喜欢电流调大一些，这样工作效率也会提高。我们试着把电流调到最低范围内，拍片显示黑点有所减少，说明电流大小不是产生黑点的主要原因。

我们同时也怀疑问题是否出在胶片上：

a） 不同的胶片生产厂家所生产的胶片其性能有所差别，有的厂家生产的胶片防静电性能好，适合于在北方等干燥地区使用;有的厂家生产的胶片防湿性能好，适合于在温度较高的南方地区使用，而本项目所用胶片为防静电胶片，因而此原因可排除。

b） 如果所用胶片过期，胶片上有霉点，在底片上就可能产生黑点，本项目所使用的胶片都是新购置胶片，全部在有效期内，不存在此原因。

c） 环境湿度大，胶片使用保管不善。当环境湿度较大而胶片又保管不善时会在胶片上产生霉点，反映到底片上就是黑点。而本项目位于中国北方内陆，又临近冬季，气候较干燥，所以也不存在受周围潮湿环境的影响。

d） 铅箔增感屏对底片质量的影响。由于该储罐内罐是用含X7Ni9的低温钢板，焊缝与母材的合金元素（镍、铬、钼）含量存在较大差异，密度差别较大，在焊缝余高磨平情况下射线底片上的焊缝与两侧母材的黑度差值较大;如果采用常规X射线检测方法，其单张底片的母材黑度或焊缝黑度通常不能同时满足标准要求（通常主母材黑度过大或焊缝黑度过小），不能满足焊接接头（焊缝与热影响区）质量的评定要求，故一个片位要分别进行两次透照，使一张底片的母材黑度和另一张底片的焊缝黑度分别满足标准要求。并且分别评定来达到焊接接头质量的评定目的。厚度越大对消除散射线越好，所得到的底片对比度越好，但增感系数越低，为得到相同黑度的底片就需要更大的曝光量。增感屏折裂时，底片上的相应部位就会出现黑影。所以增感屏对底片黑点不会造成直接影响。经试验发现用0.1mm的增感屏替换原先使用的0.05mm增感屏时，底片上的黑点现象有所减少，这说明增感屏厚度有利于减小底片上黑点现象的发生。为了保证每张底片的灵敏度均满足标准要求，故本工程采用双胶片法进行射线检测，本工程的胶片，增感屏的组合型式见下图，这样使胶片能够紧贴焊缝表面，减小散射线和几何不清晰度。

增感屏厚度：前屏、中间屏均为0.03mm，后屏均为0.1mm;

胶片型号：AGFA-C4，胶片尺寸300*80mm胶片;

e） 洗片时所用水的影响及人员的手法影响。如果使用末经过净化处理的水在自动洗片机处理胶片的过程中也可能会对胶片药膜造成磨损，从而在底片上产生黑点。而本项目所用水为经过滤的民用饮用水，说明该条因素也不是导致底片产生黑点的主要原因。对以上原因排除后，于是我们更换不同检测单位对上面试板重新拍片，底片黑点现象仍末减少，检测单位的工程师根据经验认为出现黑点的原因可能是NI元素分布不均而呈现在底片上。于是我们联系某研究所继续进一步做理化实验分析，以判断它的力学性能是否满足规范要求。

2 试件理化实验分析

根据底片上出现的情况，寻找焊缝中黑点产生的原因，是否对工程质量有影响，首先对焊缝截面（图1）进行了金相观察，分别对基体组织300倍和2000倍金相观察（见图2、图3），热影响区组织300倍和2000倍金相观察（见图4、图5），焊缝组织300倍和2000倍金相观察（见图6、图7），在委托某研究所进行研究测试分析后确认，黑点为NI元素分布不均而呈现在底片上。

3 研究测试结果

利用检测设备金相显微镜NIM100，对焊缝进行了金相观察，在500倍浸蚀剂3：1盐酸加硝酸溶液显示焊缝组织为奥氏体。

4 结束语

X射线底片上的黑点现象的产生并非个别现象，通过对导致这种现象发生的各种可能因素逐个排查，得出以下结论：

（1）周围环境因素影响，包括工人手法，焊接时的环境湿度和焊条存放不当都可导致引起这种现象的发生。

（2）底片黑点现象的出现，有时也受胶片本身的因素影响包括存放胶片和冲洗胶片等。

（3）板材本身因素，本文使用材质为X7NI9材质，此次出现在X射线底片上产生的黑点

属于元素NI分布不均匀，呈现在X射线底片上就是黑点，经过实验室检测在用于低温储罐中其低温冲击等性能均满足要求。希望通过本文能给同行提供解决此问题的思路和做法以及其它检测公司的一些良好经验，供同行们借鉴。

参考文献

[1]刘保平，大口径长输管道X射线底片黑斑的产生原因及预防措施，无损探伤[M]，2012.12;

[2]刘毅，对川气东送管道工程射线检测中部分底片产生黑点现象的原因分析，无损探伤[M]，2009.2;

[3]窦金然，林振华，射线底片黑点的成因及防止措施，无损检测[M]，1991.5;

[作 者 简 介]孟庆政（1978-），男，山东菏泽曹县人，本科，结构工程师，现从事海洋石油工程结构设计及项目管理。