1 未熔合缺陷的分類、形貌牲與實質(zhì)
?????? 未熔合是ERW鋼管的常見缺陷之一，對鋼管的強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)。冷焊有時與未熔合共存，這時，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，往往伴隨著不合理的金屬流線分布。
經(jīng)X射擊隊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，帶鋼兩邊對焊表面均需要進行機械加工，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。當溫度大于570攝氏度時，會發(fā)生如下反應：
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)不當或板邊形狀不良時，這種氧化物便會殘留于焊縫中。
應當指出的是，在冷焊斷口上，亦有二氧化硅和氧化錳等氧化物的存在。這是因為鋼中一般均含有一定數(shù)量的硅，在高溫下可發(fā)知如下反應：
2（FeO)+[Si]=(SiO2)+2[Fe]
反應的結果，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?shù)那闆r下，會殘留于焊縫中，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行焊接的。焊接時，由于集膚效應和鄰近效應，對焊兩邊表面金屬在很短的時間內(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合以形成良好的焊接接頭的先決條件。正常加熱時，焊接熱輸入量充足，帶鋼邊緣被加熱到足夠的溫度，這是時不論帶鋼邊緣開狀如何，其整體溫度均較高，塑性變形易于進行，在擠壓力作用下兩邊金屬很容易結合在一起，而且焊縫內(nèi)部雜質(zhì)在高溫下有較好的流動性，易于清除。
2.2 帶鋼邊緣變形量的影響
??? 對出現(xiàn)未熔合的管子外表面檢查，常可發(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的中心線與壁厚中心線基本一致即沿板厚中心基本對稱。但當管坯對接邊緣呈V型或A型而出現(xiàn)未熔合管子時，焊縫橫向截面的金相分析結果表明，焊縫金屬變形流動中心線與壁厚中心線相差一距離，金屬流動中心線向外表面處偏移，偏移量最大達2-3mm，大部分金屬向內(nèi)表面處變形流動。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了當焊接熱輸量不足時形成未熔合缺陷的傾向，同理當管坯邊緣彎曲過小或上壓輥壓力不足時亦會產(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，對焊縫未熔合缺陷的產(chǎn)生有較大的促進作用。
2.4 帶鋼邊級銹蝕的影響
???? 帶鋼邊緣生銹，會影響焊腳與管子觸點的導電性，易造成焊接加熱不足，產(chǎn)生各種未熔合缺陷。
3 未熔合對ERW管性能的影響
3.1 對機械性能的影響
???? 完全未熔合和部分未熔合由于缺陷部分失去強度，會嚴重影響焊縫的機械性能，未熔合缺陷尺寸越大，其影響便越大，反之亦然。
3.2 對使用性能的影響
???? 焊縫存在未熔合和冷焊缺陷時，一方面使焊縫有效承載面積減小，鋼管焊縫強度降低。另一方面，在缺陷處會產(chǎn)生高的應力集中，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。
??? 關于脆性斷裂問題。當焊縫存在未熔合和冷焊缺陷時，一般均伴隨不良的顯微組織，加之缺陷處的應力集中，因此有可能發(fā)生脆性斷裂。脆性斷裂是工作應力達到材料發(fā)生脆斷的臨界應力時發(fā)生。
關于疲勞斷裂問題，如果管道焊縫存在未熔合缺陷，在工作應力作用下缺陷會發(fā)生疲勞擴展。管介質(zhì)或多或少帶有一定的腐蝕性，因此，管道實際上面臨的是腐蝕疲勞裂紋擴展問題。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 結論
??? 綜上所述，未熔合缺陷，應當作為當前影響ERW管產(chǎn)品質(zhì)量主要總題來抓，首先要加強焊縫的超聲波探傷，將第一、二類未熔鋼管抓出來，以提高鋼管的可靠性。同時應加強焊接工藝及焊接溫度自動控制和焊縫冷焊自動報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。