一種不銹鋼焊接接頭應變強化非勻質(zhì)變形的檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于焊接檢測技術領域，具體涉及一種不銹鋼焊接接頭應變強化非勻質(zhì)變形的檢測方法。
【背景技術】
[0002]在實際生產(chǎn)和生活中，材料的非勻質(zhì)性問題是不可忽略的，尤其是關鍵零部件的薄弱區(qū)域是人們最為關注的焦點。焊接接頭是由焊縫、熔合區(qū)和熱影響區(qū)三部分組成的非勻質(zhì)體，它存在著不同程度的組織性能非均勻性。焊接接頭的非勻質(zhì)性是材料使用焊接性所涉及的重要問題之一，其中薄弱區(qū)的性能決定了整個焊接件的性能，故對焊接接頭的非勻質(zhì)性進行準確的檢測一直受到關注。
[0003]不銹鋼以其良好的耐腐蝕性及焊接性而被廣泛應用于建筑、釀造、化工、醫(yī)療等領域，其中奧氏體不銹鋼因具有優(yōu)良的低溫韌性和較高的抗脆性斷裂能力而被廣泛用于制造低溫液體用壓力容器。與常規(guī)設計方法相比，應用應變強化設計的奧氏體不銹鋼焊接壓力容器，可以減小容器的壁厚，實現(xiàn)輕量化生產(chǎn)，達到低碳經(jīng)濟的目標。然而應變強化過程中材料的非勻質(zhì)變形是設計人員最為關注的問題，尤其是奧氏體不銹鋼焊接接頭處的非勻質(zhì)變形對壓力容器的安全性有著至關重要的影響。
[0004]目前，由于不銹鋼焊接接頭區(qū)應變強化非勻質(zhì)變形的復雜性，現(xiàn)有的計算機有限元模擬不能真實反映多因素影響下的焊接接頭非勻質(zhì)變化；利用應變片進行檢測也難以實現(xiàn)檢測位置的連續(xù)性；微拉伸試驗只能給出任意方向選取的微小區(qū)域的非勻質(zhì)變形性質(zhì)，難以反應真實尺寸下工件的非勻質(zhì)變形特性，并且微小試樣法的準備過程和操作較為復雜，對試樣的要求較高，后續(xù)處理繁瑣，難以在實際工程中應用。中國發(fā)明專利(201110433604.1)提出的冷軋鋼帶變形檢測的定點標記方法，需要在定點位置鉆出通孔，此方法對試樣有破壞性；中國發(fā)明專利(201210550221.7)提出的奧氏體不銹鋼塑性變形量的無損檢測方法，是采用直流磁化的方法，通過對比奧氏體不銹鋼塑性變形前后變形量與剩磁場強度的標定關系曲線來得出實際變形量，但這種檢測技術并沒給出針對不銹鋼焊接接頭非勻質(zhì)變形的檢測方法。
[0005]因此，不銹鋼焊接接頭應變強化非勻質(zhì)變形的準確無損檢測對于不銹鋼焊接容器的安全生產(chǎn)和質(zhì)量控制有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術的不足，提出了一種不銹鋼焊接接頭應變強化非勻質(zhì)變形的檢測方法，該方法適用于檢測奧氏體不銹鋼壓力容器焊接接頭應變強化過程中的非勻質(zhì)變形，能夠獲得焊接接頭應變強化的薄弱區(qū)位置及非勻質(zhì)變形的趨勢，為焊接結構的應變強化提供安全保證。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案為:
[0008]一種不銹鋼焊接接頭應變強化非勻質(zhì)變形的檢測方法，包括如下步驟:
[0009](I)對焊接后不銹鋼試板的變形進行矯正校平；
[0010](2)采用高壓水射流對校平后的焊件沿垂直于焊縫方向進行切割，得到若干條長條狀焊件試樣；
[0011]采用高壓水射流進行切割是為了防止焊件切割過程中過高的溫度影響組織和性會K。
[0012](3)對所有的焊件試樣的兩個切割面進行精加工，保證焊件試樣的寬度和兩個切割面的表面粗糙度為設定值，焊件試樣的焊縫表面及焊縫底部表面均保持焊后狀態(tài)；
[0013](4)在所述焊件試樣的切割面，以焊件試樣的焊縫中心線為起點，向焊縫的兩側(cè)進行等間距劃線，同時進行標距劃定，保證標距關于焊縫對稱；
[0014](5)將焊接試樣沿垂直于焊縫方向進行應變強化；根據(jù)預定的整體應變率和步驟
(4)中劃定的標距計算出拉伸后的標距長度，將參照物的設定長度調(diào)為拉伸后標距長度，對拉伸過程中標距變化進行觀察，當標距變?yōu)閰⒄瘴锏脑O定長度時，則停止拉伸，保持5?8s后進行卸載；
[0015](6)將所有焊件試樣相鄰劃線之間的間隔均分為上、中、下三部分，然后分別測量各個部分拉伸后的距離，然后計算各個焊件試樣之間的相應劃線之間相應部分的距離的平均值，得到上、中、下三個部分拉伸后的距離的平均值，相鄰劃線之間的各個部分的平均值相加，得到相鄰劃線拉伸后的間隔距離。
[0016](7)利用公式εχ= (X’-D)/D計算焊接接頭距焊縫中心不同距離區(qū)域的應變率(εΑ，εΒ，……)，然后作出應變率-位置的坐標圖，得到不銹鋼焊接接頭各區(qū)域非勻質(zhì)變形的趨勢。
[0017]優(yōu)選的，步驟(I)中，所述矯正校平的步驟為:將焊件固定于兩支撐件之間，將焊縫背面朝上，并使焊縫與兩支撐件之間的中心線重合，再對焊件施加向下的壓力，使其產(chǎn)生與焊接變形相反的塑性變形，補償原來的焊接變形。矯正校平有利于調(diào)節(jié)試板內(nèi)殘余應力的分布以及減小殘余應力。
[0018]優(yōu)選的，步驟⑵中，所述高壓水射流的切割速度為80?120mm/min。
[0019]優(yōu)選的，步驟(2)中，所述焊件試樣的寬度為10?11mm，長度不大于300mm。
[0020]優(yōu)選的，步驟⑵中，所述焊件試樣的個數(shù)不少于3條。
[0021]優(yōu)選的，步驟(3)中，所述精加工的方式為銑削或磨削。
[0022]優(yōu)選的，步驟(3)中，所述焊件試樣寬度的設定值為10?10.5mm，焊件試樣的兩個切割面的表面粗糙度的設定值為1.2?1.5 μ m。
[0023]優(yōu)選的，步驟(4)中，焊縫上不少于2個等分區(qū)域，相鄰劃線間的距離為2.50?5.00mm，所述每條劃線一次完成。
[0024]優(yōu)選的，所述參照物為游標卡尺。
[0025]優(yōu)選的，步驟(5)中，所述應變速率為(3?5) X 10_4/s，整體應變率為7%?16%，加載速率為0.1?0.4kN/s，應變強化拉伸過程的溫度為15?20°C。
[0026]優(yōu)選的，步驟(5)中，加載速率在拉伸初始階段調(diào)節(jié)為0.4kN/s，在拉伸最終階段調(diào)為 0.lkN/so
[0027]優(yōu)選的，步驟(7)中，所述應變率-區(qū)域位置的坐標圖的做法為:以焊縫中線為原點，選取正方向，以各區(qū)域中心點距離焊縫中心的距離為橫坐標，以各區(qū)域的應變率為縱坐標，作出應變率_位置的坐標圖。
[0028]結果表明焊接接頭應變強化中焊縫和母材的應變率較小，而熱影響區(qū)的應變率最大，可達標距整體應變率的3?4倍；應變強化壓力容器焊接接頭的熱影響區(qū)是整個工件的薄弱區(qū)。
[0029]本發(fā)明的有益技術效果為:
[0030](I)本發(fā)明中采用高壓水射流進行切割，能夠有效防止焊件切割過程中過高的溫度影響組織和性能，檢測的準確性。
[0031](2)在應變強化前對不銹鋼焊接接頭進行間隔劃線，劃線間隔距離能夠根據(jù)接頭尺寸進行靈活調(diào)節(jié)，劃線過程對焊件無損傷，可實現(xiàn)不銹鋼焊接接頭應變強化非勻質(zhì)變形的無損檢測。
[0032](3)對應變強化后的劃線區(qū)域進行測量時，考慮了每個間隔區(qū)的上、中、下三個位置間距變化，取其平均值利于減少偶然性，更真實反應每個區(qū)域的變形差異。
[0033](4)本發(fā)明針對不銹鋼焊接接頭應變強化非勻質(zhì)變形的無損檢測方法，能夠闡明焊接接頭非勻質(zhì)變形的規(guī)律，焊縫中心的應變率較低，熱影響區(qū)是焊接接頭應變強化過程中最薄弱的位置，其應變率能達到焊件整體應變率的3?4倍。薄弱區(qū)位置的確定能夠為應變強化不銹鋼容器的使用安全提供理論和試驗數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明的等間隔區(qū)域劃分和標距劃分示意圖；
[0035]圖2為不銹鋼等離子弧焊接接頭應變強化的非勻質(zhì)變形分布；
[0036]圖3為不銹鋼等離子弧+鎢極氬弧組合焊接接頭應變強化的非勻質(zhì)變形分布；
[0037]圖4等間隔距離非勻質(zhì)變形的測量及應變前后對比。
【具體實施方式】
[0038]下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0039]實施例1
[0040]厚度為1mm的304奧氏體不銹鋼板，試板尺寸為180mmX 160mmX 10mm，試板米用等離子弧焊進行焊接，其化學成分為C 0.06%, Si 0.40%, Mn 1.62%, P 0.026%, S
0.012%, Ni 8.14%, Cr 18.03%，F(xiàn)e 余量。
[0041](I)檢測前準備
[0042]利用壓力機針對焊接后不銹鋼試板的變形進行矯正校平，將焊件固定于兩支撐之間，焊縫背面朝上，并使焊縫與兩支撐中心線重合，再對焊件施加向下的壓力，使其產(chǎn)生與焊接變形相反的塑性變形，補償原來的焊接變形，利于調(diào)節(jié)試板內(nèi)殘余應力的分布以及減小殘余應力。
[0043]為防止焊件切割過程中過高的溫度影響組織和性能，采用高壓水射流對校平后的焊件沿垂直于焊縫方向進行切割，切割速度120mm/min，將焊件切割成寬度為10?Ilmm的長條狀試樣。為避免偶然性，選取3個長條狀試樣進行后續(xù)的劃線、拉伸、測量、計算等。采用表面銑削的方式將試樣兩個切割面進行精加工，保證試樣寬度10mm，表面粗糙度艮為
1.2 μ m，試樣的焊縫表面及焊縫底部表面均保持焊后狀態(tài)，不進行加工，試樣高度為10_，試樣長度280mm。
[0044](2)檢測
[0045]如圖1所示，用劃針在試樣精加工的表面上進行劃線，以焊縫中心線為起點，向兩側(cè)進行等間距劃線，等間距線應保持平行；采用游標卡尺確定間隔距離(D)，接頭區(qū)取間隔距離2.50mm共16份，母材部分取間隔距離4.0Omm共6份；等間隔區(qū)域依次記為A，B，C，……，同時進行標距劃定，保證標距