奧氏體不銹鋼焊縫熱裂紋缺陷的高精度預(yù)制和驗(yàn)證方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了奧氏體不銹鋼焊縫熱裂紋缺陷的高精度預(yù)制和驗(yàn)證方法，包括以下步驟：墊板堆焊焊接試件——環(huán)對(duì)接焊接試件——模擬焊條和環(huán)對(duì)接焊接試件的代表性驗(yàn)證——檢驗(yàn)熱裂紋缺陷特性是否相當(dāng)——檢驗(yàn)含熱裂紋的溶敷金屬力學(xué)性能是否相當(dāng)。本發(fā)明在奧氏體不銹鋼管道環(huán)對(duì)接焊縫溶敷金屬熱裂紋的高精度預(yù)制工藝研究過程中，獲知了奧氏體不銹鋼焊條熱裂敏感性的關(guān)鍵影響因素及程度，確定了熱裂紋的有效無損檢驗(yàn)方法，確定了熱裂紋高精度預(yù)制的驗(yàn)證方法。
【專利說明】奧氏體不銹鋼焊縫熱裂紋缺陷的高精度預(yù)制和驗(yàn)證方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種奧氏體不銹鋼焊縫熱裂紋缺陷的高精度預(yù)制和驗(yàn)證方法。

【背景技術(shù)】
[0002]熱裂紋(001: 0^1(^1118或是奧氏體不銹鋼一種常見焊接缺陷，由冶金因素、工藝因素及其相互作用產(chǎn)生。熱裂紋是奧氏體不銹鋼焊接過程可能產(chǎn)生的一種危害性較大的缺陷，也是奧氏體不銹鋼工藝焊接性的指標(biāo)。
[0003]為研究熱裂紋對(duì)奧氏體不銹鋼環(huán)對(duì)接焊縫(簡(jiǎn)稱環(huán)焊縫)溶敷金屬拉伸性能、疲勞累計(jì)損傷和斷裂力學(xué)行為的影響，為熱裂紋無損檢驗(yàn)靈敏度測(cè)試提供焊接模擬試件，并為制定使役管道環(huán)焊縫熱裂紋缺陷徹底處理方法提供依據(jù)，需制取符合既定技術(shù)規(guī)范要求的0 3.2皿￡3161-17手工電弧焊焊條，并在一定的焊接工藝條件下在奧氏體不銹鋼管道環(huán)焊縫溶敷金屬中預(yù)制出與使役管道缺陷實(shí)際情況相當(dāng)?shù)臒崃鸭y缺陷。國(guó)內(nèi)外只有美國(guó)焊接協(xié)會(huì)(1%) 2005年發(fā)表過熱裂紋綜合研究報(bào)告(11^502公告，2005),系采用在墊片上手工電弧堆焊制取含熱裂紋的溶敷金屬的技術(shù)，其中沒有奧氏體不銹鋼管道環(huán)對(duì)接手工電弧焊制取含熱裂紋的溶敷金屬的技術(shù)，也沒有按照給定的熱裂紋特性、采用手工電弧焊在奧氏體不銹鋼環(huán)焊縫溶敷金屬中預(yù)制熱裂紋這種高精度的熱裂紋缺陷預(yù)制技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種奧氏體不銹鋼焊縫中熱裂紋缺陷的高精度預(yù)制工藝。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為，一種奧氏體不銹鋼焊縫熱裂紋缺陷的高精度預(yù)制和驗(yàn)證方法，包括以下步驟:
[0006]步驟1，墊板堆焊焊接試件
[0007]步驟1.1，模擬焊條制取，制取藥皮類型與管道安裝使用焊條相同的模擬焊條，熱裂敏感元素？位于《壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則(卩⑶-…》(1993版)技術(shù)規(guī)范規(guī)定的上限，附、0位于規(guī)定的下限，采用規(guī)定的圖計(jì)算6鐵素體含量；
[0008]步驟1.2，選擇堆焊墊板，采用…1130禮奧氏體不銹鋼作為堆焊墊板；
[0009]步驟1.3，堆焊，在選定的墊板上堆焊，堆焊3層，底層6?8道，其余兩層6道，分別采用正常和偏離正常焊接工藝參數(shù)堆焊；
[0010]步驟1.4，對(duì)堆焊的溶敷金屬的熱裂紋采用超聲波檢驗(yàn)、射線照相檢驗(yàn)、液體滲透檢驗(yàn)、8鐵素體含量測(cè)定和微觀金相解剖，進(jìn)行熱裂敏感性檢驗(yàn)；
[0011]步驟1.4.1，對(duì)堆焊的溶敷金屬分別進(jìn)行包括超聲波檢驗(yàn)和射線照相檢驗(yàn)的無損體積性檢驗(yàn)；
[0012]步驟1.4.2，對(duì)堆焊的溶敷金屬進(jìn)行逐層打磨和逐層液體滲透檢驗(yàn)、微觀金相解剖檢驗(yàn)，8鐵素體含量測(cè)定；
[0013]步驟1.4.2.1，采用砂輪逐層打磨及液體滲透檢驗(yàn)，每層打磨深度0.5臟?0.6臟，每打磨一層之后進(jìn)行液體滲透檢驗(yàn)和3鐵素體含量測(cè)定，同時(shí)觀察和分析液體滲透檢驗(yàn)顯示的熱裂紋形貌；
[0014]步驟1.4.2.2，微觀金相解剖，對(duì)采用相同焊接工藝參數(shù)堆焊的溶敷金屬機(jī)械切割制取金相樣品，從表面和橫剖面兩個(gè)方向進(jìn)行熱裂紋形貌及分布的微觀金相分析；
[0015]步驟1.4.2.3，化學(xué)成分分析，從金相樣品取樣剩余溶敷金屬上取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析；
[0016]步驟1.5，確定模擬焊條，根據(jù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則I確定模擬焊條，若不滿足評(píng)價(jià)準(zhǔn)則I，則需調(diào)整模擬焊條焊芯和藥皮的化學(xué)成分，使其滿足評(píng)價(jià)準(zhǔn)則I ；評(píng)價(jià)準(zhǔn)則I為采用正常焊接工藝參數(shù)堆焊的溶敷金屬中沒有熱裂紋存在，采用偏離正常焊接工藝參數(shù)堆焊(單一或4個(gè)焊接工藝參數(shù)組合的偏離)的溶敷金屬中有熱裂紋存在，溶敷金屬化學(xué)成分中？位于尺0.025%)的上限，附、0位于尺規(guī)定(分別為12.00%?14.00%、18.00^^ 20.00%)的下限，8鐵素體含量2.0%?4.0% ；
[0017]步驟2，環(huán)對(duì)接焊接試件
[0018]步驟2.1，環(huán)對(duì)接焊接試件制取
[0019]步驟2.1.1，選擇環(huán)對(duì)接焊接的管段，采用使役管道安裝剩余的管材及規(guī)格；
[0020]步驟2.1.2，環(huán)對(duì)接焊，采用步驟1.5確定的模擬焊條進(jìn)行環(huán)對(duì)接焊接，分別采用正常和偏離正常焊接工藝參數(shù)進(jìn)行全位置氬電聯(lián)焊，坡口形式符合規(guī)定；首先采用0 1.的￡83161^焊絲進(jìn)行2層氬弧打底焊，其余焊層采用模擬焊條進(jìn)行手工電弧焊，環(huán)焊縫共由10個(gè)焊層組成，氬弧打底焊層總厚度5皿?6皿、手工電弧焊層平均厚度不超過模擬焊條直徑尺寸；
[0021]步驟2.2，環(huán)對(duì)接焊接試件溶敷金屬無損試驗(yàn)，
[0022]步驟2.2.1，對(duì)焊縫溶敷金屬表面拋光達(dá)到無損檢驗(yàn)表面粗糙度要求之后，依次進(jìn)行射線照相檢驗(yàn)和超聲波檢驗(yàn)；
[0023]步驟2.2.2，采用砂輪逐層打磨及液體滲透檢驗(yàn)，每層打磨深度0.5臟?0.6臟，每打磨一層之后進(jìn)行液體滲透檢驗(yàn)和3鐵素體含量測(cè)定，同時(shí)觀察液體滲透檢驗(yàn)顯示的熱裂紋形貌并與使役管道環(huán)焊縫溶敷金屬熱裂紋缺陷特性進(jìn)行比對(duì)，打磨持續(xù)到液體滲透檢驗(yàn)沒有檢出熱裂紋為止；
[0024]步驟2.3，對(duì)采用相同焊接工藝參數(shù)焊接的環(huán)對(duì)接焊接試件溶敷金屬機(jī)械加工制取金相樣品，對(duì)金相樣品從橫剖和縱剖兩個(gè)方向進(jìn)行熱裂紋形貌及分布的微觀金相分析；
[0025]步驟2.4，對(duì)金相樣品取樣剩余溶敷金屬取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析；
[0026]步驟2.5，根據(jù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則II確定模擬焊條，若不滿足評(píng)價(jià)準(zhǔn)則II，則需調(diào)整模擬焊條焊芯和藥皮的化學(xué)成分，評(píng)價(jià)準(zhǔn)則II為采用正常焊接工藝參數(shù)焊接的溶敷金屬中不能有熱裂紋存在，采用偏離正常焊接工藝參數(shù)焊接的溶敷金屬中有熱裂紋存在，溶敷金屬中熱裂紋與使役管道環(huán)焊縫溶敷金屬熱裂紋缺陷特性數(shù)據(jù)相當(dāng)，具體為:裂紋形貌為沿奧氏體柱狀晶晶間開裂，單條熱裂紋深度? 1.8皿，距焊縫外表面1皿?2皿，內(nèi)單位面積熱裂紋密度約2條/⑽2且熱裂紋密度在焊縫深度方向遞減，深度6皿之后基本沒有熱裂紋；溶敷金屬化學(xué)成分符合狐八5.4《手工電弧焊用不銹鋼焊條標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，其中？位于狐^5.4規(guī)定的上限，附、0位于八13八5.4規(guī)定的下限，6鐵素體含量與使役管道環(huán)焊縫溶敷金屬中的相當(dāng)；
[0027]步驟2.6，采用滿足評(píng)價(jià)準(zhǔn)則II的模擬焊條制取溶敷金屬中預(yù)制有熱裂紋的環(huán)對(duì)接焊接試件；
[0028]步驟2.7，預(yù)制有熱裂紋的溶敷金屬性能測(cè)試，按規(guī)定的取樣要求制取溶敷金屬性能測(cè)試樣品，進(jìn)行常溫下橫向和縱向拉伸試驗(yàn)和設(shè)計(jì)溫度下縱向拉伸試驗(yàn)，化學(xué)成分分析；
[0029]步驟3，模擬焊條和環(huán)對(duì)接焊接試件的代表性驗(yàn)證；針對(duì)經(jīng)步驟1確定的模擬焊條和步驟2確定的環(huán)對(duì)接焊接試件，從熱裂敏感性、熱裂紋無損檢驗(yàn)特性、溶敷金屬化學(xué)成分和5鐵素體含量、熱裂紋缺陷特性、拉伸性能方面綜合進(jìn)行比對(duì)；
[0030]步驟3.1，檢驗(yàn)?zāi)M焊條熱裂敏感性是否與使役管道環(huán)焊縫焊條熱裂敏感性相當(dāng)；即在環(huán)對(duì)接焊接試件制取時(shí)，采用正常焊接工藝參數(shù)焊接沒有產(chǎn)生熱裂紋，偏離正常焊接工藝參數(shù)則產(chǎn)生熱裂紋；如果模擬焊條熱裂敏感性與使役管道環(huán)焊縫焊條熱裂敏感性不相當(dāng)，貝1]返回步驟1 ；
[0031]步驟3.2，檢驗(yàn)熱裂紋無損檢驗(yàn)特性是否與使役管道環(huán)焊縫熱裂紋無損檢驗(yàn)特性相符；即體積性檢驗(yàn)和打磨前液體滲透檢驗(yàn)均不能發(fā)現(xiàn)熱裂紋缺陷；如熱裂紋無損檢驗(yàn)或打磨前液體滲透檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)熱裂紋缺陷，則返回步驟1 ；
[0032]步驟3.3，檢驗(yàn)化學(xué)成分和6鐵素體含量是否與使役管道焊縫的相當(dāng)；即模擬焊條環(huán)焊縫溶敷金屬化學(xué)成分滿足應(yīng)I 4規(guī)定，且模擬焊條環(huán)焊縫溶敷金屬化學(xué)成分和8鐵素體含量與使役管道焊縫溶敷金屬的相當(dāng)，即數(shù)據(jù)偏離值在5%以內(nèi)；如化學(xué)成分和8鐵素體含量與使役管道焊縫的不相當(dāng)，則返回步驟1 ；
[0033]步驟3.4，檢驗(yàn)熱裂紋缺陷特性是否相當(dāng)；即將模擬焊條環(huán)焊縫溶敷金屬中熱裂紋缺陷特性與使役管道環(huán)焊縫溶敷金屬中熱裂紋缺陷特性對(duì)比，均應(yīng)具有裂紋具有沿柱狀晶的晶間開裂的特征，為典型的熱裂紋；模擬焊條環(huán)焊縫溶敷金屬和使役管道環(huán)焊縫溶敷金屬中單條熱裂紋深度相當(dāng)，距焊縫外表面1皿?2皿內(nèi)單位面積熱裂紋密度約2條/⑽2且熱裂紋密度在焊縫深度方向遞減，深度6皿之后基本沒有熱裂紋；如檢驗(yàn)熱裂紋缺陷特性不相當(dāng)，則返回步驟1；
[0034]步驟3.5，檢驗(yàn)含熱裂紋的溶敷金屬力學(xué)性能是否相當(dāng)；即在滿足規(guī)定條件下，模擬焊條環(huán)焊縫溶敷金屬力學(xué)性能與使役管道環(huán)焊縫溶敷金屬力學(xué)性能相當(dāng)，即數(shù)據(jù)偏離值在5%以內(nèi)；如含熱裂紋的溶敷金屬力學(xué)性能不相當(dāng)，則返回步驟1 ；
[0035]上述步驟3.1?步驟3.5之間不要求先后順序。
[0036]所述步驟1.3中，正常焊接工藝參數(shù)電流100八、電壓2價(jià)、焊接速率200111111/1111I1、層間溫度=1001，偏離焊接工藝參數(shù)電流80八?120八、電壓2價(jià)?327、焊接速率150^/111111 ?250111111/111111、層間溫度 120。〇?190。〇。
[0037]所述步驟2.1.1，管材為…1130禮奧氏體不銹鋼，規(guī)格12英寸(￠32311111^28.58111111),環(huán)對(duì)接焊接的兩個(gè)管段長(zhǎng)度均為200臟。
[0038]所述步驟2.1.2，手工電弧焊正常焊接工藝參數(shù)電流85八?120八、電壓20乂?26乂、層間溫度含10000，偏離正常焊接工藝參數(shù)的焊接是在保證焊縫成形良好的基礎(chǔ)上，焊接電流和焊接電壓偏上限、焊接層間溫度提高到1601?1901。
[0039]本發(fā)明制取的模擬焊條的化學(xué)成分符合八13 45.4《手工電弧焊用不銹鋼焊條標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，但可在一定的焊接工藝參數(shù)范圍內(nèi)在堆焊和環(huán)對(duì)接焊縫溶敷金屬中產(chǎn)生熱裂紋，且預(yù)制的熱裂紋與既定情況即與使役管道環(huán)對(duì)接焊縫溶敷金屬中的相當(dāng)；本發(fā)明在奧氏體不銹鋼管道環(huán)對(duì)接焊縫溶敷金屬熱裂紋的高精度預(yù)制工藝研究過程中，獲知了奧氏體不銹鋼焊條熱裂敏感性的關(guān)鍵影響因素及程度，確定了熱裂紋的有效無損檢驗(yàn)方法，確定了熱裂紋高精度預(yù)制的驗(yàn)證方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1為堆焊示意圖。
[0041]圖2為堆焊的熔敷金屬在砂輪逐層打磨及液體滲透后顯示的熱裂紋示意圖。
[0042]圖3為溶敷金屬中熱裂紋微觀金相形貌。
[0043]圖4為環(huán)對(duì)接焊接試件的焊層構(gòu)構(gòu)造圖。

【具體實(shí)施方式】
[0044]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述。
[0045]一種奧氏體不銹鋼焊縫熱裂紋缺陷的高精度預(yù)制和驗(yàn)證方法，包括以下步驟:
[0046]步驟1，墊板堆焊焊接試件
[0047]步驟1.1，模擬焊條制取，制取藥皮類型與管道安裝使用焊條(￡3161-17,鈦酸型)相同的模擬焊條，熱裂敏感元素？位于《壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則⑶⑶-…》(1993版)技術(shù)規(guī)范規(guī)定的上限，附、0位于規(guī)定的下限，采用規(guī)定的0210如圖計(jì)算3鐵素體含量；
[0048]步驟1.2，選擇堆焊墊板，采用八31130禮奧氏體不銹鋼作為堆焊墊板，堆焊墊板尺寸為長(zhǎng)1 50麵X寬60麵X厚10麵；
[0049]步驟1.3，堆焊，在選定的墊板上堆焊，堆焊3層，底層6?8道，其余兩層6道，分別采用正常和偏離正常焊接工藝參數(shù)堆焊，如圖1所示，正常焊接工藝參數(shù)電流100八、電壓2價(jià)、焊接速率200臟?111、層間溫度蘭1001，偏離焊接工藝參數(shù)電流80八?120八、電壓24乂?327、焊接速率150臟加111?250臟?111、層間溫度1201?1901 ；
[0050]步驟1.4，熱裂敏感性試驗(yàn)；
[0051]步驟1.4.1，對(duì)堆焊的溶敷金屬分別進(jìn)行包括超聲波檢驗(yàn)和射線照相檢驗(yàn)的無損體積性檢驗(yàn)；由于熱裂紋比較細(xì)微，體積性檢驗(yàn)應(yīng)不能檢出熱裂紋；溶敷金屬([11(11111七6(1161(1 指沒有被焊接墊板或管道母材稀釋的焊接填充金屬；
[0052]步驟1.4.2，對(duì)堆焊的溶敷金屬進(jìn)行逐層打磨和逐層液體滲透檢驗(yàn)、微觀金相解剖檢驗(yàn)，8鐵素體含量測(cè)定；
[0053]步驟1.4.2.1，采用砂輪逐層打磨及液體滲透檢驗(yàn)，每層打磨深度0.5臟?0.6臟，如圖2所示，每打磨一層之后利用磁性法進(jìn)行液體滲透檢驗(yàn)和6鐵素體含量測(cè)定，同時(shí)觀察和分析液體滲透檢驗(yàn)顯示的熱裂紋形貌，；
[0054]步驟1.4.2.2，微觀金相解剖，對(duì)采用相同焊接工藝參數(shù)堆焊的溶敷金屬機(jī)械切割制取金相樣品，從表面和橫剖面兩個(gè)方向進(jìn)行熱裂紋形貌及分布的微觀金相分析，如圖3所示；
[0055]步驟1.4.2.3，化學(xué)成分分析，從金相樣品取樣剩余溶敷金屬上取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析；
[0056]步驟1.5，確定模擬焊條，根據(jù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則I確定模擬焊條，若不滿足評(píng)價(jià)準(zhǔn)則I，則需調(diào)整模擬焊條焊芯和藥皮的化學(xué)成分，使其滿足評(píng)價(jià)準(zhǔn)則I ；評(píng)價(jià)準(zhǔn)則I為采用正常焊接工藝參數(shù)堆焊的溶敷金屬中沒有熱裂紋存在，采用偏離正常焊接工藝參數(shù)堆焊(單一或4個(gè)焊接工藝參數(shù)組合的偏離)的溶敷金屬中有熱裂紋存在，溶敷金屬化學(xué)成分中？位于尺0.025%)的上限，附、0位于尺規(guī)定(分別為12.00%?14.00%、18.00%?20.00%)的下限，8鐵素體含量2.0%?4.0% ；
[0057]步驟2，環(huán)對(duì)接焊接試件
[0058]步驟2.1，環(huán)對(duì)接焊接試件制取
[0059]步驟2.1.1，選擇環(huán)對(duì)接焊接的管段，采用使役管道安裝剩余的管材及規(guī)格，管材為八31130禮奧氏體不銹鋼，規(guī)格12英寸(①323臟\ 28.58^),環(huán)對(duì)接焊接的兩個(gè)管段長(zhǎng)度均為200皿，使役管道即服役中管道；
[0060]步驟2.1.2，環(huán)對(duì)接焊，采用步驟1.5確定的模擬焊條進(jìn)行環(huán)對(duì)接焊接，分別采用正常和偏離正常焊接工藝參數(shù)進(jìn)行全位置氬電聯(lián)焊，即兩個(gè)管段水平固定的環(huán)對(duì)接焊接，坡口形式符合規(guī)定；首先采用0 1.6臟的現(xiàn)3161焊絲進(jìn)行2層氬弧打底焊，其余焊層采用模擬焊條進(jìn)行手工電弧焊，環(huán)焊縫共由10個(gè)焊層組成，氬弧打底焊層總厚度5皿?6.、手工電弧焊層平均厚度不超過模擬焊條直徑尺寸(=3.1.),如圖4所示，手工電弧焊正常焊接工藝參數(shù)電流85八?120八、電壓207?26乂、層間溫度含10000，偏離正常焊接工藝參數(shù)的焊接，是在保證焊縫成形良好的基礎(chǔ)上，焊接電流和焊接電壓偏上限、焊接層間溫度提高到160。。?190。。；
[0061]步驟2.2，環(huán)對(duì)接焊接試件溶敷金屬無損試驗(yàn)，
[0062]步驟2.2.1，對(duì)焊縫溶敷金屬表面拋光達(dá)到無損檢驗(yàn)表面粗糙度要求之后，依次進(jìn)行射線照相檢驗(yàn)和超聲波檢驗(yàn)，因熱裂紋比較細(xì)微，射線照相檢驗(yàn)和超聲波檢驗(yàn)應(yīng)不能檢出熱裂紋；
[0063]步驟2.2.2，采用砂輪逐層打磨及液體滲透檢驗(yàn)，每層打磨深度0.5臟?0.6臟，每打磨一層之后利用磁性法進(jìn)行液體滲透檢驗(yàn)和8鐵素體含量測(cè)定，同時(shí)觀察液體滲透檢驗(yàn)顯示的熱裂紋形貌并與使役管道環(huán)焊縫溶敷金屬熱裂紋缺陷特性進(jìn)行比對(duì)，打磨持續(xù)到液體滲透檢驗(yàn)沒有檢出熱裂紋為止；熱裂紋缺陷特性包括熱裂紋形貌、尺寸、沿焊縫深度方向熱裂紋密度變化；
[0064]步驟2.3，對(duì)采用相同焊接工藝參數(shù)焊接的環(huán)對(duì)接焊接試件溶敷金屬機(jī)械加工制取金相樣品，對(duì)金相樣品從橫剖和縱剖兩個(gè)方向進(jìn)行熱裂紋形貌及分布的微觀金相分析；
[0065]步驟2.4，對(duì)金相樣品取樣剩余溶敷金屬取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析；
[0066]步驟2.5，根據(jù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則II確定模擬焊條，若不滿足評(píng)價(jià)準(zhǔn)則II，則需調(diào)整模擬焊條焊芯和藥皮的化學(xué)成分，評(píng)價(jià)準(zhǔn)則II為采用正常焊接工藝參數(shù)焊接的溶敷金屬中不能有熱裂紋存在，采用偏離正常焊接工藝參數(shù)焊接的溶敷金屬中有熱裂紋存在，溶敷金屬中熱裂紋與使役管道環(huán)焊縫溶敷金屬熱裂紋缺陷特性數(shù)據(jù)相當(dāng)，具體為裂紋形貌為沿奧氏體柱狀晶晶間開裂，單條熱裂紋深度? 1.8111111，距焊縫外表面1111111?2111111內(nèi)單位面積熱裂紋密度約2條/⑽2且熱裂紋密度在焊縫深度方向遞減，深度6皿之后基本沒有熱裂紋；溶敷金屬化學(xué)成分符合八13八5.4《手工電弧焊用不銹鋼焊條標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，其中？位于八1345.4 規(guī)定(分別為 11.0%?14.0%、
17.0%?20.8鐵素體含量與使役管道環(huán)焊縫溶敷金屬中的相當(dāng)(3%左右，
磁性法測(cè)量)；
[0067]步驟2.6，采用滿足評(píng)價(jià)準(zhǔn)則II的模擬焊條制取溶敷金屬中預(yù)制有熱裂紋的環(huán)對(duì)接焊接試件；
[0068]步驟2.7，預(yù)制有熱裂紋的溶敷金屬性能測(cè)試，按規(guī)定的取樣要求制取溶敷金屬性能測(cè)試樣品，進(jìn)行常溫下橫向和縱向拉伸試驗(yàn)，設(shè)計(jì)溫度(3501)下縱向拉伸試驗(yàn)，化學(xué)成分分析；
[0069]步驟3，模擬焊條和環(huán)對(duì)接焊接試件的代表性驗(yàn)證；針對(duì)經(jīng)步驟1確定的模擬焊條和步驟2確定的環(huán)對(duì)接焊接試件，從熱裂敏感性、熱裂紋無損檢驗(yàn)特性、溶敷金屬化學(xué)成分和5鐵素體含量、熱裂紋缺陷特性(熱裂紋形貌、尺寸、沿焊縫深度方向熱裂紋密度變化?、拉伸性能方面綜合進(jìn)行比對(duì)；
[0070]步驟3.1，檢驗(yàn)?zāi)M焊條熱裂敏感性與使役管道環(huán)焊縫焊條熱裂敏感性是否相當(dāng)；即在環(huán)對(duì)接焊接試件制取時(shí)，采用正常焊接工藝參數(shù)焊接沒有產(chǎn)生熱裂紋，偏離正常焊接工藝參數(shù)則產(chǎn)生熱裂紋，焊接電壓偏高(即電弧偏長(zhǎng))和層間溫度偏高，使焊接熱裂傾向增大；如果模擬焊條熱裂敏感性與使役管道環(huán)焊縫焊條熱裂敏感性不相當(dāng)，則返回步驟1 ；
[0071]步驟3.2，檢驗(yàn)熱裂紋無損檢驗(yàn)特性是否與使役管道環(huán)焊縫熱裂紋無損檢驗(yàn)特性相符；由于熱裂紋比較細(xì)微，體積性檢驗(yàn)(超聲波檢驗(yàn)和射線照相檢驗(yàn))不能檢出熱裂紋缺陷；在打磨前液體滲透檢驗(yàn)一般也不能發(fā)現(xiàn)熱裂紋缺陷，這與使役管道環(huán)焊縫熱裂紋缺陷無損檢驗(yàn)的情況相同；如熱裂紋無損檢驗(yàn)或打磨前液體滲透檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)熱裂紋缺陷，則返回步驟1 ；
[0072]步驟3.3，檢驗(yàn)化學(xué)成分和6鐵素體含量是否與使役管道焊縫的相當(dāng)；即模擬焊條環(huán)焊縫溶敷金屬化學(xué)成分滿足瞧4規(guī)定，且模擬焊條環(huán)焊縫溶敷金屬化學(xué)成分和8鐵素體含量與使役管道焊縫溶敷金屬的(采用使役管道焊接焊條的焊接工藝評(píng)定結(jié)果數(shù)據(jù))相當(dāng)，即數(shù)據(jù)偏離值在5%以內(nèi)；如化學(xué)成分和8鐵素體含量與使役管道焊縫的不相當(dāng)，則返回步驟1 ；
[0073]步驟3.4，檢驗(yàn)熱裂紋缺陷特性是否相當(dāng)；即將模擬焊條環(huán)焊縫溶敷金屬中熱裂紋缺陷特性與使役管道環(huán)焊縫溶敷金屬中熱裂紋缺陷特性對(duì)比，均應(yīng)具有裂紋具有沿柱狀晶的晶間開裂的特征，為典型的熱裂紋；模擬焊條環(huán)焊縫溶敷金屬和使役管道環(huán)焊縫溶敷金屬中單條熱裂紋深度相當(dāng)，距焊縫外表面1皿?2皿內(nèi)單位面積熱裂紋密度約2條/⑽2且熱裂紋密度在焊縫深度方向遞減，深度6皿之后基本沒有熱裂紋；如檢驗(yàn)熱裂紋缺陷特性不相當(dāng)，則返回步驟1；
[0074]步驟3.5，檢驗(yàn)含熱裂紋的溶敷金屬力學(xué)性能是否相當(dāng)；即在滿足1^01-1993規(guī)定條件下，模擬焊條環(huán)焊縫溶敷金屬力學(xué)性能與使役管道環(huán)焊縫溶敷金屬力學(xué)性能相當(dāng)，即數(shù)據(jù)偏離值在5%以內(nèi)；如含熱裂紋的溶敷金屬力學(xué)性能不相當(dāng)，則返回步驟1 ；
[0075]上述步驟3.1?步驟3.5之間不要求先后順序。
[0076]上面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作了詳細(xì)說明，上述實(shí)施方式僅為本發(fā)明的最優(yōu)實(shí)施例，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種奧氏體不銹鋼焊縫熱裂紋缺陷的高精度預(yù)制和驗(yàn)證方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟1，墊板堆焊焊接試件 步驟1.1，模擬焊條制取，制取藥皮類型與管道安裝使用焊條相同的模擬焊條，熱裂敏感元素？位于《壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則⑶⑶-…》(1993版)技術(shù)規(guī)范規(guī)定的上限，附、0位于規(guī)定的下限，采用規(guī)定的圖計(jì)算6鐵素體含量；步驟1.2，選擇堆焊墊板，采用…1130禮奧氏體不銹鋼作為堆焊墊板； 步驟1.3，堆焊，在選定的墊板上堆焊，堆焊3層，底層6?8道，其余兩層6道，分別采用正常和偏離正常焊接工藝參數(shù)堆焊； 步驟1.4，對(duì)堆焊的溶敷金屬的熱裂紋采用超聲波檢驗(yàn)、射線照相檢驗(yàn)、液體滲透檢驗(yàn)、8鐵素體含量測(cè)定和微觀金相解剖，進(jìn)行熱裂敏感性檢驗(yàn)； 步驟1.4.1，對(duì)堆焊的溶敷金屬分別進(jìn)行包括超聲波檢驗(yàn)和射線照相檢驗(yàn)的無損體積性檢驗(yàn)； 步驟1.4.2，對(duì)堆焊的溶敷金屬進(jìn)行逐層打磨和逐層液體滲透檢驗(yàn)、微觀金相解剖檢驗(yàn)，5鐵素體含量測(cè)定； 步驟1.4.2.1，采用砂輪逐層打磨及液體滲透檢驗(yàn)，每層打磨深度0.5臟?0.6臟，每打磨一層之后進(jìn)行液體滲透檢驗(yàn)和3鐵素體含量測(cè)定，同時(shí)觀察和分析液體滲透檢驗(yàn)顯示的熱裂紋形貌； 步驟1.4.2.2，微觀金相解剖，對(duì)采用相同焊接工藝參數(shù)堆焊的溶敷金屬機(jī)械切割制取金相樣品，從表面和橫剖面兩個(gè)方向進(jìn)行熱裂紋形貌及分布的微觀金相分析； 步驟1.4.2.3，化學(xué)成分分析，從金相樣品取樣剩余溶敷金屬上取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析； 步驟1.5，確定模擬焊條，根據(jù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則I確定模擬焊條，若不滿足評(píng)價(jià)準(zhǔn)則I，則需調(diào)整模擬焊條焊芯和藥皮的化學(xué)成分，使其滿足評(píng)價(jià)準(zhǔn)則I ；評(píng)價(jià)準(zhǔn)則I為采用正常焊接工藝參數(shù)堆焊的溶敷金屬中沒有熱裂紋存在，采用偏離正常焊接工藝參數(shù)堆焊(單一或4個(gè)焊接工藝參數(shù)組合的偏離)的溶敷金屬中有熱裂紋存在，溶敷金屬化學(xué)成分中？位于規(guī)定(蘭0.025%)的上限，附、0位于規(guī)定(分別為12.00%?14.00^,18.00%?20.00%)的下限，6鐵素體含量2.0%?4.0% ； 步驟2，環(huán)對(duì)接焊接試件 步驟2.1，環(huán)對(duì)接焊接試件制取 步驟2.1.1，選擇環(huán)對(duì)接焊接的管段，采用使役管道安裝剩余的管材及規(guī)格； 步驟2.1.2，環(huán)對(duì)接焊，采用步驟1.5確定的模擬焊條進(jìn)行環(huán)對(duì)接焊接，分別采用正常和偏離正常焊接工藝參數(shù)進(jìn)行全位置氬電聯(lián)焊，坡口形式符合規(guī)定；首先采用0 1.的￡83161焊絲進(jìn)行2層氬弧打底焊，其余焊層采用模擬焊條進(jìn)行手工電弧焊，環(huán)焊縫共由10個(gè)焊層組成，氬弧打底焊層總厚度5皿?6皿、手工電弧焊層平均厚度不超過模擬焊條直徑尺寸； 步驟2.2，環(huán)對(duì)接焊接試件溶敷金屬無損試驗(yàn)， 步驟2.2.1，對(duì)焊縫溶敷金屬表面拋光達(dá)到無損檢驗(yàn)表面粗糙度要求之后，依次進(jìn)行射線照相檢驗(yàn)和超聲波檢驗(yàn)； 步驟2.2.2，采用砂輪逐層打磨及液體滲透檢驗(yàn)，每層打磨深度0.5臟?0.6臟，每打磨一層之后進(jìn)行液體滲透檢驗(yàn)和3鐵素體含量測(cè)定，同時(shí)觀察液體滲透檢驗(yàn)顯示的熱裂紋形貌并與使役管道環(huán)焊縫溶敷金屬熱裂紋缺陷特性進(jìn)行比對(duì)，打磨持續(xù)到液體滲透檢驗(yàn)沒有檢出熱裂紋為止； 步驟2.3，對(duì)采用相同焊接工藝參數(shù)焊接的環(huán)對(duì)接焊接試件溶敷金屬機(jī)械加工制取金相樣品，對(duì)金相樣品從橫剖和縱剖兩個(gè)方向進(jìn)行熱裂紋形貌及分布的微觀金相分析； 步驟2.4，對(duì)金相樣品取樣剩余溶敷金屬取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析； 步驟2.5，根據(jù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則II確定模擬焊條，若不滿足評(píng)價(jià)準(zhǔn)則II，則需調(diào)整模擬焊條焊芯和藥皮的化學(xué)成分，評(píng)價(jià)準(zhǔn)則II為采用正常焊接工藝參數(shù)焊接的溶敷金屬中不能有熱裂紋存在，采用偏離正常焊接工藝參數(shù)焊接的溶敷金屬中有熱裂紋存在，溶敷金屬中熱裂紋與使役管道環(huán)焊縫溶敷金屬熱裂紋缺陷特性數(shù)據(jù)相當(dāng)，具體為:裂紋形貌為沿奧氏體柱狀晶晶間開裂，單條熱裂紋深度? 1.8皿，距焊縫外表面1皿?2皿，內(nèi)單位面積熱裂紋密度約2條/⑽2且熱裂紋密度在焊縫深度方向遞減，深度6皿之后基本沒有熱裂紋；溶敷金屬化學(xué)成分符合龍3 45.4《手工電弧焊用不銹鋼焊條標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，其中？位于龍3 45.4規(guī)定的上限，附、0位于八13八5.4規(guī)定的下限，6鐵素體含量與使役管道環(huán)焊縫溶敷金屬中的相當(dāng)； 步驟2.6，采用滿足評(píng)價(jià)準(zhǔn)則II的模擬焊條制取溶敷金屬中預(yù)制有熱裂紋的環(huán)對(duì)接焊接試件； 步驟2.7，預(yù)制有熱裂紋的溶敷金屬性能測(cè)試，按規(guī)定的取樣要求制取溶敷金屬性能測(cè)試樣品，進(jìn)行常溫下橫向和縱向拉伸試驗(yàn)和設(shè)計(jì)溫度下縱向拉伸試驗(yàn)，化學(xué)成分分析； 步驟3，模擬焊條和環(huán)對(duì)接焊接試件的代表性驗(yàn)證；針對(duì)經(jīng)步驟1確定的模擬焊條和步驟2確定的環(huán)對(duì)接焊接試件，從熱裂敏感性、熱裂紋無損檢驗(yàn)特性、溶敷金屬化學(xué)成分和3鐵素體含量、熱裂紋缺陷特性、拉伸性能方面綜合進(jìn)行比對(duì)； 步驟3.1，檢驗(yàn)?zāi)M焊條熱裂敏感性是否與使役管道環(huán)焊縫焊條熱裂敏感性相當(dāng)；即在環(huán)對(duì)接焊接試件制取時(shí)，采用正常焊接工藝參數(shù)焊接沒有產(chǎn)生熱裂紋，偏離正常焊接工藝參數(shù)則產(chǎn)生熱裂紋；如果模擬焊條熱裂敏感性與使役管道環(huán)焊縫焊條熱裂敏感性不相當(dāng)，則返回步驟1； 步驟3.2，檢驗(yàn)熱裂紋無損檢驗(yàn)特性是否與使役管道環(huán)焊縫熱裂紋無損檢驗(yàn)特性相符；即體積性檢驗(yàn)和打磨前液體滲透檢驗(yàn)均不能發(fā)現(xiàn)熱裂紋缺陷；如熱裂紋無損檢驗(yàn)或打磨前液體滲透檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)熱裂紋缺陷，則返回步驟1 ； 步驟3.3，檢驗(yàn)化學(xué)成分和6鐵素體含量是否與使役管道焊縫的相當(dāng)；即模擬焊條環(huán)焊縫溶敷金屬化學(xué)成分滿足八1^5.4規(guī)定，且模擬焊條環(huán)焊縫溶敷金屬化學(xué)成分和6鐵素體含量與使役管道焊縫溶敷金屬的相當(dāng)，即數(shù)據(jù)偏離值在5%以內(nèi)；如化學(xué)成分和8鐵素體含量與使役管道焊縫的不相當(dāng)，則返回步驟1 ； 步驟3.4，檢驗(yàn)熱裂紋缺陷特性是否相當(dāng)；即將模擬焊條環(huán)焊縫溶敷金屬中熱裂紋缺陷特性與使役管道環(huán)焊縫溶敷金屬中熱裂紋缺陷特性對(duì)比，均應(yīng)具有裂紋具有沿柱狀晶的晶間開裂的特征，為典型的熱裂紋；模擬焊條環(huán)焊縫溶敷金屬和使役管道環(huán)焊縫溶敷金屬中單條熱裂紋深度相當(dāng)，距焊縫外表面1111111?內(nèi)單位面積熱裂紋密度約2條/挪2且熱裂紋密度在焊縫深度方向遞減，深度6皿之后基本沒有熱裂紋；如檢驗(yàn)熱裂紋缺陷特性不相當(dāng)，則返回步驟1； 步驟3.5，檢驗(yàn)含熱裂紋的溶敷金屬力學(xué)性能是否相當(dāng)；即在滿足規(guī)定條件下，模擬焊條環(huán)焊縫溶敷金屬力學(xué)性能與使役管道環(huán)焊縫溶敷金屬力學(xué)性能相當(dāng)，即數(shù)據(jù)偏離值在5%以內(nèi)；如含熱裂紋的溶敷金屬力學(xué)性能不相當(dāng)，則返回步驟1 ； 上述步驟3.1?步驟3.5之間不要求先后順序。
2.如權(quán)利要求1所述的一種奧氏體不銹鋼焊縫熱裂紋缺陷的高精度預(yù)制和驗(yàn)證方法，其特征在于步驟1.3中，正常焊接工藝參數(shù)為:電流100八、電壓2價(jià)、焊接速率200111111/111111、層間溫度寫1001，偏離焊接工藝參數(shù)電流80八?120八、電壓2價(jià)?32乂、焊接速率150^/111111 ?250111111/111111、層間溫度 120。〇?190。〇。
3.如權(quán)利要求1所述的一種奧氏體不銹鋼焊縫熱裂紋缺陷的高精度預(yù)制和驗(yàn)證方法，其特征在于步驟2.1.1，管材為…1130禮奧氏體不銹鋼，規(guī)格12英寸(￠32311111^28.58^),環(huán)對(duì)接焊接的兩個(gè)管段長(zhǎng)度均為200皿。
4.如權(quán)利要求3所述的一種奧氏體不銹鋼焊縫熱裂紋缺陷的高精度預(yù)制和驗(yàn)證方法，其特征在于步驟2.1.2，手工電弧焊正常焊接工藝參數(shù)電流85八?120八、電壓207?26乂、層間溫度含10000，偏離正常焊接工藝參數(shù)的焊接是在保證焊縫成形良好的基礎(chǔ)上，焊接電流和焊接電壓偏上限、焊接層間溫度提高到1601?1901。
【文檔編號(hào)】B23K9/235GK104416271SQ201310407889
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】張興田, 丁有元, 張濤, 王奇文, 戚屯鋒, 方江 申請(qǐng)人:中核核電運(yùn)行管理有限公司, 核電秦山聯(lián)營(yíng)有限公司