本發(fā)明屬于金屬焊接質(zhì)量檢驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及一種焊接缺陷試板的制備工藝方法，該試板主要是用于焊接質(zhì)量無損檢測人員的培訓(xùn)。

背景技術(shù)：

目前無損檢測方法主要包括常規(guī)的射線檢驗(yàn)rt，超聲波檢驗(yàn)ut，磁粉檢驗(yàn)pt，滲透檢驗(yàn)mt以及新型檢測技術(shù)tofd檢驗(yàn)，相控陣檢驗(yàn)pavt等。檢驗(yàn)人員要準(zhǔn)確熟練地掌握上述檢驗(yàn)技術(shù)，需要進(jìn)行大量的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐訓(xùn)練，通過相應(yīng)組織機(jī)構(gòu)的考試并取得資格證書。在檢驗(yàn)人員的學(xué)習(xí)和技能培訓(xùn)過程中，需要一定數(shù)量的焊接缺陷試板供學(xué)員練習(xí)使用。這些缺陷試板中的缺陷要具有很好的隱蔽性，特別是焊道內(nèi)部的缺陷位置，尺寸大小以及類型都具有不可預(yù)見性，這樣檢驗(yàn)學(xué)員才能得到真實(shí)訓(xùn)練和考核。焊接過程中產(chǎn)生氣孔類缺陷是常見現(xiàn)象，由于焊接方法的不同，相應(yīng)地產(chǎn)生不同類型的氣孔。根據(jù)氣孔產(chǎn)生時(shí)的氣體種類和原理不同，可分為一氧化碳?xì)饪?、氫氣孔以及氮?dú)饪缀蜌鍤饪?。由于氬氣孔只是在穿孔等離子弧焊接中由于工藝參數(shù)不合適情況可能產(chǎn)生外，一般不會(huì)產(chǎn)生。因此，焊接試件中常出現(xiàn)一氧化碳?xì)饪?、氫氣孔和氮?dú)饪兹N。一氧化碳?xì)饪资欠磻?yīng)性氣孔，出現(xiàn)的原因是在熔池的結(jié)晶區(qū)域，由于氧化亞鐵與碳的反應(yīng)產(chǎn)生一氧化碳，而一氧化碳未能及時(shí)逸出滯留在焊縫中。一氧化碳?xì)饪锥嘣诤缚p內(nèi)部，沿結(jié)晶方向分布，以細(xì)小分散為多。當(dāng)焊接材料中有足夠的脫氧元素錳和硅時(shí)，氣孔就不會(huì)出現(xiàn)。氫氣孔是當(dāng)焊接過程中在電弧區(qū)域由于含氫物質(zhì)較高，受電弧熱分解或電離出的氫原子或質(zhì)子溶入焊接熔池中，在冷卻凝固時(shí)來不及逸出而產(chǎn)生的氣孔。氫氣孔屬于析出性氣孔，大多分布在焊縫表面，斷面為螺釘狀，內(nèi)壁光滑，上大下小呈喇叭形，氣孔的這種特征與焊縫熔池的液體金屬密度及冷卻速度有關(guān)，密度越大，氣體逸出速度越快，金屬結(jié)晶冷速越慢氣體越容易逸出，氣孔越易出現(xiàn)在焊縫表面。氮?dú)饪资窃诤附舆^程中由于對焊接電弧區(qū)保護(hù)不好，導(dǎo)致空氣進(jìn)入焊接熔池，而溶解的氮?dú)庠陔S后的冷卻中逸出不及時(shí)滯留在焊縫中。氮?dú)饪锥嘁悦芗啥殉霈F(xiàn)，形似蜂窩。因此，對于氣孔缺陷試板的制備方法需要根據(jù)氣孔產(chǎn)生的類型不同要有所不同。專利文獻(xiàn)中國專利201010202916.7以自制焊條藥皮中不添加脫氧合金元素實(shí)現(xiàn)一氧化碳?xì)饪椎漠a(chǎn)生。國內(nèi)文獻(xiàn)《青海電力》在2009年第9期介紹的《幾種典型焊接缺陷試板的制備》介紹了在焊接時(shí)通過在焊道上預(yù)設(shè)沾滿油漬的小鋼球?qū)崿F(xiàn)氫氣孔的制備方法。上述制備焊接氣孔缺陷的方法都成功地實(shí)現(xiàn)了氣孔缺陷的再現(xiàn)，但是，有些方法不能對焊接氣孔缺陷的氣孔數(shù)量以及缺陷位置要求實(shí)現(xiàn)定量控制，這樣限制了焊接缺陷試板的利用最大化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種帶有人工焊接氣孔缺陷試板的制作方法，根據(jù)氣孔產(chǎn)生不同原理，基于試板對具體類型的氣孔數(shù)量和位置要求，利用現(xiàn)有的焊接方法制備相應(yīng)的焊接氣孔缺陷：對于單個(gè)氣孔主要以氫氣孔產(chǎn)生為主要方式，通過增加焊接區(qū)域含氫物質(zhì)為主要?dú)鋪碓?，以通過定點(diǎn)缺口補(bǔ)焊位置來實(shí)現(xiàn)單個(gè)氣孔的數(shù)量和位置；對于群氣孔主要以氮?dú)饪桩a(chǎn)生為主要方式，通過在焊接過程中減小保護(hù)氣體流量降低保護(hù)效果使一定量的空氣進(jìn)入焊接區(qū)域來實(shí)現(xiàn)，以缺口補(bǔ)焊來確定群氣孔位置；對于微小彌散性氣孔主要以一氧化碳?xì)饪桩a(chǎn)生為主要方式，通過在焊接熔池結(jié)晶過程中減少脫氧合金量，增加碳與氧化鐵間的反應(yīng)性氣體一氧化碳的產(chǎn)生，氣孔位置定位以缺口補(bǔ)焊位置來確定。在實(shí)際制備過程中，可以分別制備不同類型的氣孔試板，也可以制備聚集于一塊試板上存在多種類型氣孔的復(fù)合缺陷試板。這樣的制備方式增加了試板制作的靈活性和多樣性。

利用上述工藝方法制備的焊接氣孔缺陷試板，缺陷數(shù)量和位置可控性好，且在焊道內(nèi)部的隱藏性好，相比人工鉆孔形成的氣孔更接近實(shí)際，非常適合于超聲波探傷的培訓(xùn)。

具體實(shí)施方式

一、焊接前的準(zhǔn)備：

1、焊接材料的準(zhǔn)備。根據(jù)氣孔產(chǎn)生方法準(zhǔn)備不同的焊材，對于氫氣孔產(chǎn)生用焊材，可以根據(jù)焊接試板材質(zhì)要求準(zhǔn)備若干根與其強(qiáng)度相匹配的堿性焊條，直徑為φ3.2，首先按照焊條使用要求進(jìn)行烘干處理，在距焊條的端部5mm處約5～10mm長的范圍內(nèi)用毛筆浸蘸廢棄機(jī)油涂刷于焊條藥皮四周，然后晾干待使用。對于氮?dú)饪椎闹谱?，需要?.2mm的h08mn2sia焊絲若干。對于一氧化碳?xì)饪仔枰獪?zhǔn)備φ3.0的h08a焊絲若干以及輔助焊劑乳液若干，其中輔助焊劑乳液是由丙酮液體與焊劑粉（焊劑粉是由氧化鐵粉（fe2o3）和碳粉（c）按質(zhì)量5:1比例均勻混合的粉體）混配成的乳液。

2、焊接方法及設(shè)備的準(zhǔn)備：根據(jù)氣孔產(chǎn)生方法選擇焊接設(shè)備，分別選定鎢極氬弧焊設(shè)備及其輔助工具一套，焊條電弧焊設(shè)備及工具一套，二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊設(shè)備及工具一套。焊接試板的準(zhǔn)備。按照設(shè)計(jì)要求選取一定尺寸的試板并加工出焊接坡口。根據(jù)試板的厚度可以加工成v、y或u型坡口。

二、試板制備過程：

1、組對并點(diǎn)固焊接試板。將事先準(zhǔn)備好坡口的試板可用焊條電弧焊點(diǎn)固，坡口間隙預(yù)留3mm。對于v型和y型坡口試樣，可預(yù)留3～5°的反變形。

2、打底焊，根據(jù)工藝要求，可采用焊條電弧焊或鎢極氬弧焊進(jìn)行打底焊。要保證試板背面焊縫熔合良好，成形美觀。焊條電弧焊時(shí)的焊條可選用e4303普通碳鋼焊條即可，焊條規(guī)格為φ3.2，焊接電流為110～130a。采用鎢極氬弧焊時(shí)，焊接參數(shù)為電流120a，焊絲直徑2.4mm，焊絲為ho8mn2si。

3、氣孔預(yù)制，在打底焊后，可根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)氣孔需要出現(xiàn)的位置要求在打底焊道上畫出位置標(biāo)線，之后在標(biāo)線內(nèi)利用角磨機(jī)磨出深度為2～3mm、寬度為5～10mm的溝槽；然后根據(jù)氣孔產(chǎn)生的原理利用相應(yīng)的焊接方法及工藝在溝槽進(jìn)行填充焊接，產(chǎn)生相應(yīng)的氣孔缺陷。

具體操作是：（1）利用焊條電弧焊工藝方法使用預(yù)備的特殊（強(qiáng)度相匹配的堿性焊條，直徑為φ3.2，首先按照焊條使用要求進(jìn)行烘干處理，在距烘干焊條的端部5mm處5～10mm長的范圍內(nèi)用毛筆浸蘸廢棄機(jī)油涂刷于焊條四周，然后晾干待使用）焊條進(jìn)行焊接產(chǎn)生氫氣孔，焊接電流為110～130a。（2）利用鎢極氬弧焊焊接產(chǎn)生一氧化碳?xì)饪?，在焊接之前首先利用毛筆涂蘸輔助焊劑乳液涂刷溝槽底部和側(cè)壁，使其均勻涂刷上輔助焊劑乳液。待乳液丙酮溶劑揮發(fā)完畢后對溝槽進(jìn)行氬弧填充焊接，填充焊絲為h08a。焊接電流為120～150a。（3）利用二氧化碳焊接方法對缺口溝槽進(jìn)行填補(bǔ)焊接，焊接條件是保護(hù)氣體流量為正常焊接的四分之一到三分之一氣體流量。上述三種焊接方法焊接時(shí)，需要根據(jù)溝槽尺寸選擇焊接速度和填充量以保證溝槽填充飽滿。如果填充金屬量超過要求，可將多余的金屬使用角磨機(jī)打磨掉。如果在焊接過程中產(chǎn)生的氣孔數(shù)量不能滿足要求時(shí)，可打磨后重新焊接產(chǎn)生缺陷。

4、焊道的填充及蓋面，預(yù)制好氣孔后，可以采用焊條電弧焊或鎢極氬弧焊進(jìn)行焊道的填充焊接和蓋面焊接，保證焊道正面的完整。焊條電弧焊可采用普通碳鋼焊條進(jìn)行焊接，填充焊可采用φ3.2焊條，蓋面焊可采用φ4.0，相應(yīng)電流為120～140a和140～180a。

5、如果設(shè)計(jì)氣孔在焊道表面，可以在蓋面焊道上劃線磨削相應(yīng)溝槽，仍然可采用步驟三進(jìn)行不同類型氣孔的預(yù)制。氣孔的深度可根據(jù)溝槽的深度來控制，氣孔的數(shù)量可有溝槽長度來控制。

試板制備實(shí)例：根據(jù)上述工藝方案先后為多家企業(yè)焊接制備試板80多塊，滿足市場需求，效果良好。