1 未熔合缺陷的分類、形貌牲與實(shí)質(zhì)
?????? 未熔合是ERW鋼管的常見缺陷之一，對(duì)鋼管的強(qiáng)度和使用性能有很大的影響。按其特征可以分為以下三類（1）完全未熔合即鋼管焊縫整個(gè)壁厚均未熔合（2）部分未熔合即鋼管焊縫的局部的未熔合（3）未完全熔合即焊縫熔合不良，主要是冷焊。
完全未熔和部分未熔合區(qū)的宏觀牲一般呈黑色或深灰色，微觀形貌為粒狀氧化物。冷焊是未完全熔合的一種曲型牲，其宏觀牲呈灰色或深灰色，微觀為淺平韌窩，窩內(nèi)伴有氧化物，韌窩直徑較小，約為2微米，氧化物較小且分散分布于淺平韌窩內(nèi)。冷焊有時(shí)與未熔合共存，這時(shí)，未熔合區(qū)氧化物呈網(wǎng)片狀，冷焊區(qū)為微小韌窩，并伴有大量的氧化物。
???? 出現(xiàn)未熔合或冷焊時(shí)，往往伴隨著不合理的金屬流線分布。
經(jīng)X射擊隊(duì)線能譜儀和電子探針分析，未熔區(qū)含有鐵、氧等元素，主要為氧化鐵；冷焊區(qū)的氧化物主要為氧化鐵、氧化錳和二氧化硅等，是在焊接過程中形成的。
???? 鋼管在焊接前，帶鋼兩邊對(duì)焊表面均需要進(jìn)行機(jī)械加工，因此可以排除殘留氧化鐵的可能性。
在焊接過程中，對(duì)焊表面接觸的主要介質(zhì)是乳化液和空氣，即環(huán)境中存在足夠的水和氧氣。當(dāng)溫度大于570攝氏度時(shí)，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：
2Fe+O2=2FeO
Fe+H2O=FeO+H2
而且，在存在水的情況下，形成氧化鐵的速度很快。因此表面氧化鐵可在焊接加熱過程中很容易形成。如果工藝參數(shù)不當(dāng)或板邊形狀不良時(shí)，這種氧化物便會(huì)殘留于焊縫中。
應(yīng)當(dāng)指出的是，在冷焊斷口上，亦有二氧化硅和氧化錳等氧化物的存在。這是因?yàn)殇撝幸话憔幸欢〝?shù)量的硅，在高溫下可發(fā)知如下反應(yīng)：
2（FeO)+[Si]=(SiO2)+2[Fe]
反應(yīng)的結(jié)果，生成穩(wěn)定的二氧化硅。
同樣，高溫下變可生成錳的氧化物氧化錳，基反應(yīng)方程式如下：
（FeO)+[Mn]=(MnO)+[Fe]
另外，亦可開成氧化錳-二氧化硅或Fe(Mn)O-SiO2復(fù)合氧化物。鋼管殘留Al、Cr等元素在高溫下氧化傾向更大，也可產(chǎn)生Al2O3和Cr2O3氧化物。上述氧化物形成后，在焊接工藝參數(shù)不當(dāng)?shù)那闆r下，會(huì)殘留于焊縫中，造成熔合不良。
2 未熔合缺陷的產(chǎn)生原因
2.1 焊接熱輸入量和帶鋼邊緣形狀的影響
??? ERW 鋼管是用高頻電流來加熱進(jìn)行焊接的。焊接時(shí)，由于集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，對(duì)焊兩邊表面金屬在很短的時(shí)間內(nèi)被加熱到很高的溫度，在擠壓力的作用下，兩邊金屬被焊合在一起形成焊接接頭。在高頻電阻焊過程中，較高的加熱溫度是兩邊金屬結(jié)合以形成良好的焊接接頭的先決條件。正常加熱時(shí)，焊接熱輸入量充足，帶鋼邊緣被加熱到足夠的溫度，這是時(shí)不論帶鋼邊緣開狀如何，其整體溫度均較高，塑性變形易于進(jìn)行，在擠壓力作用下兩邊金屬很容易結(jié)合在一起，而且焊縫內(nèi)部雜質(zhì)在高溫下有較好的流動(dòng)性，易于清除。
2.2 帶鋼邊緣變形量的影響
??? 對(duì)出現(xiàn)未熔合的管子外表面檢查，?？砂l(fā)現(xiàn)焊縫內(nèi)凹形貌及規(guī)律分布的損傷，說明帶鋼邊緣變形量較大。正常焊后焊縫處金屬變形流動(dòng)的中心線與壁厚中心線基本一致即沿板厚中心基本對(duì)稱。但當(dāng)管坯對(duì)接邊緣呈V型或A型而出現(xiàn)未熔合管子時(shí)，焊縫橫向截面的金相分析結(jié)果表明，焊縫金屬變形流動(dòng)中心線與壁厚中心線相差一距離，金屬流動(dòng)中心線向外表面處偏移，偏移量最大達(dá)2-3mm，大部分金屬向內(nèi)表面處變形流動(dòng)。這種不合理的金屬流線的形成，表明在未熔合形成處必然有一由外表面向內(nèi)表面的彎曲力距在起作用，這表面在鋼管生產(chǎn)過程中，成型管坯邊緣彎曲變形過大且上壓輥壓力過大，從而使鋼管焊接后在焊縫外表面形成凹形貌。帶鋼邊緣過大的變形加強(qiáng)了當(dāng)焊接熱輸量不足時(shí)形成未熔合缺陷的傾向，同理當(dāng)管坯邊緣彎曲過小或上壓輥壓力不足時(shí)亦會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部熔合而外部未熔合的現(xiàn)象。
2.3 帶鋼月形彎的影響
???? 從出現(xiàn)未熔合管子焊縫外表面焊腳壓痕來看，易發(fā)現(xiàn)焊縫扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，即焊腳一邊在焊縫，而咖一邊在距焊縫一定距離處，這與帶鋼的月形彎有很大關(guān)系。焊縫扭轉(zhuǎn)造成焊腳偏移，是引起焊接熱輸入量不足的原因之一，對(duì)焊縫未熔合缺陷的產(chǎn)生有較大的促進(jìn)作用。
2.4 帶鋼邊級(jí)銹蝕的影響
???? 帶鋼邊緣生銹，會(huì)影響焊腳與管子觸點(diǎn)的導(dǎo)電性，易造成焊接加熱不足，產(chǎn)生各種未熔合缺陷。
3 未熔合對(duì)ERW管性能的影響
3.1 對(duì)機(jī)械性能的影響
???? 完全未熔合和部分未熔合由于缺陷部分失去強(qiáng)度，會(huì)嚴(yán)重影響焊縫的機(jī)械性能，未熔合缺陷尺寸越大，其影響便越大，反之亦然。
3.2 對(duì)使用性能的影響
???? 焊縫存在未熔合和冷焊缺陷時(shí)，一方面使焊縫有效承載面積減小，鋼管焊縫強(qiáng)度降低。另一方面，在缺陷處會(huì)產(chǎn)生高的應(yīng)力集中，這種管子若投入使用，有發(fā)生管道泄漏或斷裂事故的危險(xiǎn)。
??? 關(guān)于脆性斷裂問題。當(dāng)焊縫存在未熔合和冷焊缺陷時(shí)，一般均伴隨不良的顯微組織，加之缺陷處的應(yīng)力集中，因此有可能發(fā)生脆性斷裂。脆性斷裂是工作應(yīng)力達(dá)到材料發(fā)生脆斷的臨界應(yīng)力時(shí)發(fā)生。
關(guān)于疲勞斷裂問題，如果管道焊縫存在未熔合缺陷，在工作應(yīng)力作用下缺陷會(huì)發(fā)生疲勞擴(kuò)展。管介質(zhì)或多或少帶有一定的腐蝕性，因此，管道實(shí)際上面臨的是腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展問題。腐蝕疲勞與普通疲勞的顯著區(qū)別是無明顯疲勞極限，也就是說，它比普通疲勞更易發(fā)生。
4 結(jié)論
??? 綜上所述，未熔合缺陷，應(yīng)當(dāng)作為當(dāng)前影響ERW管產(chǎn)品質(zhì)量主要總題來抓，首先要加強(qiáng)焊縫的超聲波探傷，將第一、二類未熔鋼管抓出來，以提高鋼管的可靠性。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)焊接工藝及焊接溫度自動(dòng)控制和焊縫冷焊自動(dòng)報(bào)警裝置的研制和使用，以保證不產(chǎn)生第三類未熔合缺陷鋼管，提高焊管質(zhì)量。