CN104416271A - 奥氏体不锈钢焊缝热裂纹缺陷的高精度预制和验证方法 - Google Patents
奥氏体不锈钢焊缝热裂纹缺陷的高精度预制和验证方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104416271A CN104416271A CN201310407889.0A CN201310407889A CN104416271A CN 104416271 A CN104416271 A CN 104416271A CN 201310407889 A CN201310407889 A CN 201310407889A CN 104416271 A CN104416271 A CN 104416271A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- welding
- fire check
- deposited metal
- weld
- simulated electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
- B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
- B23K2103/04—Steel or steel alloys
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Abstract
本发明提供了奥氏体不锈钢焊缝热裂纹缺陷的高精度预制和验证方法，包括以下步骤：垫板堆焊焊接试件——环对接焊接试件——模拟焊条和环对接焊接试件的代表性验证——检验热裂纹缺陷特性是否相当——检验含热裂纹的溶敷金属力学性能是否相当。本发明在奥氏体不锈钢管道环对接焊缝溶敷金属热裂纹的高精度预制工艺研究过程中，获知了奥氏体不锈钢焊条热裂敏感性的关键影响因素及程度，确定了热裂纹的有效无损检验方法，确定了热裂纹高精度预制的验证方法。
Description
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种奥氏体不锈钢焊缝热裂纹缺陷的高精度预制和验证方法。
背景技术
热裂纹（Hot Cracking或Microfissure）是奥氏体不锈钢一种常见焊接缺陷，由冶金因素、工艺因素及其相互作用产生。热裂纹是奥氏体不锈钢焊接过程可能产生的一种危害性较大的缺陷，也是奥氏体不锈钢工艺焊接性的指标。
为研究热裂纹对奥氏体不锈钢环对接焊缝（简称环焊缝）溶敷金属拉伸性能、疲劳累计损伤和断裂力学行为的影响，为热裂纹无损检验灵敏度测试提供焊接模拟试件，并为制定使役管道环焊缝热裂纹缺陷彻底处理方法提供依据，需制取符合既定技术规范要求的Φ3.2mm E316L-17手工电弧焊焊条，并在一定的焊接工艺条件下在奥氏体不锈钢管道环焊缝溶敷金属中预制出与使役管道缺陷实际情况相当的热裂纹缺陷。国内外只有美国焊接协会（WRC）2005年发表过热裂纹综合研究报告（WRC502公告，2005），系采用在垫片上手工电弧堆焊制取含热裂纹的溶敷金属的技术，其中没有奥氏体不锈钢管道环对接手工电弧焊制取含热裂纹的溶敷金属的技术，也没有按照给定的热裂纹特性、采用手工电弧焊在奥氏体不锈钢环焊缝溶敷金属中预制热裂纹这种高精度的热裂纹缺陷预制技术。
发明内容
本发明的目的克服现有技术的缺陷，提供一种奥氏体不锈钢焊缝中热裂纹缺陷的高精度预制工艺。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为，一种奥氏体不锈钢焊缝热裂纹缺陷的高精度预制和验证方法，包括以下步骤：
步骤1，垫板堆焊焊接试件
步骤1.1，模拟焊条制取，制取药皮类型与管道安装使用焊条相同的模拟焊条，热裂敏感元素P位于《压水堆核岛机械设备设计和建造规则（RCC-M）》（1993版）技术规范规定的上限，Ni、Cr位于RCC-M规定的下限，采用RCC-M规定的DELONG图计算δ铁素体含量；
步骤1.2，选择堆焊垫板，采用ASTM304L奥氏体不锈钢作为堆焊垫板；
步骤1.3，堆焊，在选定的垫板上堆焊，堆焊3层，底层6～8道，其余两层6道，分别采用正常和偏离正常焊接工艺参数堆焊；
步骤1.4，对堆焊的溶敷金属的热裂纹采用超声波检验、射线照相检验、液体渗透检验、δ铁素体含量测定和微观金相解剖，进行热裂敏感性检验；
步骤1.4.1，对堆焊的溶敷金属分别进行包括超声波检验和射线照相检验的无损体积性检验；
步骤1.4.2，对堆焊的溶敷金属进行逐层打磨和逐层液体渗透检验、微观金相解剖检验，δ铁素体含量测定；
步骤1.4.2.1，采用砂轮逐层打磨及液体渗透检验，每层打磨深度0.5mm～0.6mm，每打磨一层之后进行液体渗透检验和δ铁素体含量测定，同时观察和分析液体渗透检验显示的热裂纹形貌；
步骤1.4.2.2，微观金相解剖，对采用相同焊接工艺参数堆焊的溶敷金属机械切割制取金相样品，从表面和横剖面两个方向进行热裂纹形貌及分布的微观金相分析；
步骤1.4.2.3，化学成分分析，从金相样品取样剩余溶敷金属上取样进行化学成分分析；
步骤1.5，确定模拟焊条，根据评价准则I确定模拟焊条，若不满足评价准则I，则需调整模拟焊条焊芯和药皮的化学成分，使其满足评价准则I；评价准则I为采用正常焊接工艺参数堆焊的溶敷金属中没有热裂纹存在，采用偏离正常焊接工艺参数堆焊（单一或4个焊接工艺参数组合的偏离）的溶敷金属中有热裂纹存在，溶敷金属化学成分中P位于RCC-M规定（≦0.025％）的上限，Ni、Cr位于RCC-M规定（分别为12.00％～14.00％、18.00％～20.00％）的下限，δ铁素体含量2.0％～4.0％；
步骤2，环对接焊接试件
步骤2.1，环对接焊接试件制取
步骤2.1.1，选择环对接焊接的管段，采用使役管道安装剩余的管材及规格；
步骤2.1.2，环对接焊，采用步骤1.5确定的模拟焊条进行环对接焊接，分别采用正常和偏离正常焊接工艺参数进行全位置氩电联焊，坡口形式符合RCC-M规定；首先采用Φ1.6mm的ER316L焊丝进行2层氩弧打底焊，其余焊层采用模拟焊条进行手工电弧焊，环焊缝共由10个焊层组成，氩弧打底焊层总厚度5mm～6mm、手工电弧焊层平均厚度不超过模拟焊条直径尺寸；
步骤2.2，环对接焊接试件溶敷金属无损试验，
步骤2.2.1，对焊缝溶敷金属表面抛光达到无损检验表面粗糙度要求之后，依次进行射线照相检验和超声波检验；
步骤2.2.2，采用砂轮逐层打磨及液体渗透检验，每层打磨深度0.5mm～0.6mm，每打磨一层之后进行液体渗透检验和δ铁素体含量测定，同时观察液体渗透检验显示的热裂纹形貌并与使役管道环焊缝溶敷金属热裂纹缺陷特性进行比对，打磨持续到液体渗透检验没有检出热裂纹为止；
步骤2.3，对采用相同焊接工艺参数焊接的环对接焊接试件溶敷金属机械加工制取金相样品，对金相样品从横剖和纵剖两个方向进行热裂纹形貌及分布的微观金相分析；
步骤2.4，对金相样品取样剩余溶敷金属取样进行化学成分分析；
步骤2.5，根据评价准则II确定模拟焊条，若不满足评价准则II，则需调整模拟焊条焊芯和药皮的化学成分，评价准则II为采用正常焊接工艺参数焊接的溶敷金属中不能有热裂纹存在，采用偏离正常焊接工艺参数焊接的溶敷金属中有热裂纹存在，溶敷金属中热裂纹与使役管道环焊缝溶敷金属热裂纹缺陷特性数据相当，具体为：裂纹形貌为沿奥氏体柱状晶晶间开裂，单条热裂纹深度＜1.8mm，距焊缝外表面1mm～2mm，内单位面积热裂纹密度约2条/cm2且热裂纹密度在焊缝深度方向递减，深度6mm之后基本没有热裂纹；溶敷金属化学成分符合AWS A5.4《手工电弧焊用不锈钢焊条标准》规定,其中P位于AWS A5.4规定的上限，Ni、Cr位于AWS A5.4规定的下限，δ铁素体含量与使役管道环焊缝溶敷金属中的相当；
步骤2.6，采用满足评价准则II的模拟焊条制取溶敷金属中预制有热裂纹的环对接焊接试件；
步骤2.7，预制有热裂纹的溶敷金属性能测试，按RCC-M规定的取样要求制取溶敷金属性能测试样品，进行常温下横向和纵向拉伸试验和设计温度下纵向拉伸试验，化学成分分析；
步骤3，模拟焊条和环对接焊接试件的代表性验证；针对经步骤1确定的模拟焊条和步骤2确定的环对接焊接试件，从热裂敏感性、热裂纹无损检验特性、溶敷金属化学成分和δ铁素体含量、热裂纹缺陷特性、拉伸性能方面综合进行比对；
步骤3.1，检验模拟焊条热裂敏感性是否与使役管道环焊缝焊条热裂敏感性相当；即在环对接焊接试件制取时，采用正常焊接工艺参数焊接没有产生热裂纹，偏离正常焊接工艺参数则产生热裂纹；如果模拟焊条热裂敏感性与使役管道环焊缝焊条热裂敏感性不相当，则返回步骤1；
步骤3.2，检验热裂纹无损检验特性是否与使役管道环焊缝热裂纹无损检验特性相符；即体积性检验和打磨前液体渗透检验均不能发现热裂纹缺陷；如热裂纹无损检验或打磨前液体渗透检验发现热裂纹缺陷，则返回步骤1；
步骤3.3，检验化学成分和δ铁素体含量是否与使役管道焊缝的相当；即模拟焊条环焊缝溶敷金属化学成分满足AWSA5.4规定，且模拟焊条环焊缝溶敷金属化学成分和δ铁素体含量与使役管道焊缝溶敷金属的相当，即数据偏离值在5%以内；如化学成分和δ铁素体含量与使役管道焊缝的不相当，则返回步骤1；
步骤3.4，检验热裂纹缺陷特性是否相当；即将模拟焊条环焊缝溶敷金属中热裂纹缺陷特性与使役管道环焊缝溶敷金属中热裂纹缺陷特性对比，均应具有裂纹具有沿柱状晶的晶间开裂的特征，为典型的热裂纹；模拟焊条环焊缝溶敷金属和使役管道环焊缝溶敷金属中单条热裂纹深度相当，距焊缝外表面1mm～2mm内单位面积热裂纹密度约2条/cm2且热裂纹密度在焊缝深度方向递减，深度6mm之后基本没有热裂纹；如检验热裂纹缺陷特性不相当，则返回步骤1；
步骤3.5，检验含热裂纹的溶敷金属力学性能是否相当；即在满足RCC-M规定条件下，模拟焊条环焊缝溶敷金属力学性能与使役管道环焊缝溶敷金属力学性能相当，即数据偏离值在5%以内；如含热裂纹的溶敷金属力学性能不相当，则返回步骤1；
上述步骤3.1～步骤3.5之间不要求先后顺序。
所述步骤1.3中，正常焊接工艺参数电流100A、电压24V、焊接速率200mm/min、层间温度≦100℃，偏离焊接工艺参数电流80A～120A、电压24V～32V、焊接速率150mm/min～250mm/min、层间温度120℃～190℃。
所述步骤2.1.1，管材为ASTM304L奥氏体不锈钢，规格12英寸（Ф323mm×28.58mm），环对接焊接的两个管段长度均为200mm。
所述步骤2.1.2，手工电弧焊正常焊接工艺参数电流85A～120A、电压20V～26V、层间温度≦100℃，偏离正常焊接工艺参数的焊接是在保证焊缝成形良好的基础上，焊接电流和焊接电压偏上限、焊接层间温度提高到160℃～190℃。
本发明制取的模拟焊条的化学成分符合AWS A5.4《手工电弧焊用不锈钢焊条标准》规定，但可在一定的焊接工艺参数范围内在堆焊和环对接焊缝溶敷金属中产生热裂纹，且预制的热裂纹与既定情况即与使役管道环对接焊缝溶敷金属中的相当；本发明在奥氏体不锈钢管道环对接焊缝溶敷金属热裂纹的高精度预制工艺研究过程中，获知了奥氏体不锈钢焊条热裂敏感性的关键影响因素及程度，确定了热裂纹的有效无损检验方法，确定了热裂纹高精度预制的验证方法。
附图说明
图1为堆焊示意图。
图2为堆焊的熔敷金属在砂轮逐层打磨及液体渗透后显示的热裂纹示意图。
图3为溶敷金属中热裂纹微观金相形貌。
图4为环对接焊接试件的焊层构构造图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
一种奥氏体不锈钢焊缝热裂纹缺陷的高精度预制和验证方法，包括以下步骤：
步骤1，垫板堆焊焊接试件
步骤1.1，模拟焊条制取，制取药皮类型与管道安装使用焊条(E316L-17，钛酸型)相同的模拟焊条，热裂敏感元素P位于《压水堆核岛机械设备设计和建造规则（RCC-M）》（1993版）技术规范规定的上限，Ni、Cr位于RCC-M规定的下限，采用RCC-M规定的DELONG图计算δ铁素体含量；
步骤1.2，选择堆焊垫板，采用ASTM304L奥氏体不锈钢作为堆焊垫板，堆焊垫板尺寸为长150mm×宽60mm×厚10mm；
步骤1.3，堆焊，在选定的垫板上堆焊，堆焊3层，底层6～8道，其余两层6道，分别采用正常和偏离正常焊接工艺参数堆焊，如图1所示，正常焊接工艺参数电流100A、电压24V、焊接速率200mm/min、层间温度≦100℃，偏离焊接工艺参数电流80A～120A、电压24V～32V、焊接速率150mm/min～250mm/min、层间温度120℃～190℃；
步骤1.4，热裂敏感性试验；
步骤1.4.1，对堆焊的溶敷金属分别进行包括超声波检验和射线照相检验的无损体积性检验；由于热裂纹比较细微，体积性检验应不能检出热裂纹；溶敷金属（Undiluted Weld Metal）指没有被焊接垫板或管道母材稀释的焊接填充金属；
步骤1.4.2，对堆焊的溶敷金属进行逐层打磨和逐层液体渗透检验、微观金相解剖检验，δ铁素体含量测定；
步骤1.4.2.1，采用砂轮逐层打磨及液体渗透检验，每层打磨深度0.5mm～0.6mm，如图2所示，每打磨一层之后利用磁性法进行液体渗透检验和δ铁素体含量测定，同时观察和分析液体渗透检验显示的热裂纹形貌，；
步骤1.4.2.2，微观金相解剖，对采用相同焊接工艺参数堆焊的溶敷金属机械切割制取金相样品，从表面和横剖面两个方向进行热裂纹形貌及分布的微观金相分析，如图3所示；
步骤1.4.2.3，化学成分分析，从金相样品取样剩余溶敷金属上取样进行化学成分分析；
步骤1.5，确定模拟焊条，根据评价准则I确定模拟焊条，若不满足评价准则I，则需调整模拟焊条焊芯和药皮的化学成分，使其满足评价准则I；评价准则I为采用正常焊接工艺参数堆焊的溶敷金属中没有热裂纹存在，采用偏离正常焊接工艺参数堆焊（单一或4个焊接工艺参数组合的偏离）的溶敷金属中有热裂纹存在，溶敷金属化学成分中P位于RCC-M规定（≦0.025％）的上限，Ni、Cr位于RCC-M规定（分别为12.00％～14.00％、18.00％～20.00％）的下限，δ铁素体含量2.0％～4.0％；
步骤2，环对接焊接试件
步骤2.1，环对接焊接试件制取
步骤2.1.1，选择环对接焊接的管段，采用使役管道安装剩余的管材及规格，管材为ASTM304L奥氏体不锈钢，规格12英寸（Ф323mm×28.58mm），环对接焊接的两个管段长度均为200mm，使役管道即服役中管道；
步骤2.1.2，环对接焊，采用步骤1.5确定的模拟焊条进行环对接焊接，分别采用正常和偏离正常焊接工艺参数进行全位置氩电联焊，即两个管段水平固定的环对接焊接，坡口形式符合RCC-M规定；首先采用Φ1.6mm的ER316L焊丝进行2层氩弧打底焊，其余焊层采用模拟焊条进行手工电弧焊，环焊缝共由10个焊层组成，氩弧打底焊层总厚度5mm～6mm、手工电弧焊层平均厚度不超过模拟焊条直径尺寸（≦3.1mm），如图4所示，手工电弧焊正常焊接工艺参数电流85A～120A、电压20V～26V、层间温度≦100℃，偏离正常焊接工艺参数的焊接，是在保证焊缝成形良好的基础上，焊接电流和焊接电压偏上限、焊接层间温度提高到160℃～190℃；
步骤2.2，环对接焊接试件溶敷金属无损试验，
步骤2.2.1，对焊缝溶敷金属表面抛光达到无损检验表面粗糙度要求之后，依次进行射线照相检验和超声波检验，因热裂纹比较细微，射线照相检验和超声波检验应不能检出热裂纹；
步骤2.2.2，采用砂轮逐层打磨及液体渗透检验，每层打磨深度0.5mm～0.6mm，每打磨一层之后利用磁性法进行液体渗透检验和δ铁素体含量测定，同时观察液体渗透检验显示的热裂纹形貌并与使役管道环焊缝溶敷金属热裂纹缺陷特性进行比对，打磨持续到液体渗透检验没有检出热裂纹为止；热裂纹缺陷特性包括热裂纹形貌、尺寸、沿焊缝深度方向热裂纹密度变化；
步骤2.3，对采用相同焊接工艺参数焊接的环对接焊接试件溶敷金属机械加工制取金相样品，对金相样品从横剖和纵剖两个方向进行热裂纹形貌及分布的微观金相分析；
步骤2.4，对金相样品取样剩余溶敷金属取样进行化学成分分析；
步骤2.5，根据评价准则II确定模拟焊条，若不满足评价准则II，则需调整模拟焊条焊芯和药皮的化学成分，评价准则II为采用正常焊接工艺参数焊接的溶敷金属中不能有热裂纹存在，采用偏离正常焊接工艺参数焊接的溶敷金属中有热裂纹存在，溶敷金属中热裂纹与使役管道环焊缝溶敷金属热裂纹缺陷特性数据相当，具体为裂纹形貌为沿奥氏体柱状晶晶间开裂，单条热裂纹深度（Depth）＜1.8mm，距焊缝外表面1mm～2mm内单位面积热裂纹密度约2条/cm2且热裂纹密度在焊缝深度方向递减，深度6mm之后基本没有热裂纹；溶敷金属化学成分符合AWS A5.4《手工电弧焊用不锈钢焊条标准》规定,其中P位于AWSA5.4规定（≦0.04％）的上限，Ni、Cr位于AWS A5.4规定（分别为11.0％～14.0％、17.0％～20.0％）的下限，δ铁素体含量与使役管道环焊缝溶敷金属中的相当（3％左右，磁性法测量）；
步骤2.6，采用满足评价准则II的模拟焊条制取溶敷金属中预制有热裂纹的环对接焊接试件；
步骤2.7，预制有热裂纹的溶敷金属性能测试，按RCC-M规定的取样要求制取溶敷金属性能测试样品，进行常温下横向和纵向拉伸试验，设计温度（350℃）下纵向拉伸试验，化学成分分析；
步骤3，模拟焊条和环对接焊接试件的代表性验证；针对经步骤1确定的模拟焊条和步骤2确定的环对接焊接试件，从热裂敏感性、热裂纹无损检验特性、溶敷金属化学成分和δ铁素体含量、热裂纹缺陷特性（热裂纹形貌、尺寸、沿焊缝深度方向热裂纹密度变化）、拉伸性能方面综合进行比对；
步骤3.1，检验模拟焊条热裂敏感性与使役管道环焊缝焊条热裂敏感性是否相当；即在环对接焊接试件制取时，采用正常焊接工艺参数焊接没有产生热裂纹，偏离正常焊接工艺参数则产生热裂纹，焊接电压偏高（即电弧偏长）和层间温度偏高，使焊接热裂倾向增大；如果模拟焊条热裂敏感性与使役管道环焊缝焊条热裂敏感性不相当，则返回步骤1；
步骤3.2，检验热裂纹无损检验特性是否与使役管道环焊缝热裂纹无损检验特性相符；由于热裂纹比较细微，体积性检验（超声波检验和射线照相检验）不能检出热裂纹缺陷；在打磨前液体渗透检验一般也不能发现热裂纹缺陷，这与使役管道环焊缝热裂纹缺陷无损检验的情况相同；如热裂纹无损检验或打磨前液体渗透检验发现热裂纹缺陷，则返回步骤1；
步骤3.3，检验化学成分和δ铁素体含量是否与使役管道焊缝的相当；即模拟焊条环焊缝溶敷金属化学成分满足AWSA5.4规定，且模拟焊条环焊缝溶敷金属化学成分和δ铁素体含量与使役管道焊缝溶敷金属的（采用使役管道焊接焊条的焊接工艺评定结果数据）相当，即数据偏离值在5%以内；如化学成分和δ铁素体含量与使役管道焊缝的不相当，则返回步骤1；
步骤3.4，检验热裂纹缺陷特性是否相当；即将模拟焊条环焊缝溶敷金属中热裂纹缺陷特性与使役管道环焊缝溶敷金属中热裂纹缺陷特性对比，均应具有裂纹具有沿柱状晶的晶间开裂的特征，为典型的热裂纹；模拟焊条环焊缝溶敷金属和使役管道环焊缝溶敷金属中单条热裂纹深度相当，距焊缝外表面1mm～2mm内单位面积热裂纹密度约2条/cm2且热裂纹密度在焊缝深度方向递减，深度6mm之后基本没有热裂纹；如检验热裂纹缺陷特性不相当，则返回步骤1；
步骤3.5，检验含热裂纹的溶敷金属力学性能是否相当；即在满足RCC-M-1993规定条件下，模拟焊条环焊缝溶敷金属力学性能与使役管道环焊缝溶敷金属力学性能相当，即数据偏离值在5%以内；如含热裂纹的溶敷金属力学性能不相当，则返回步骤1；
上述步骤3.1～步骤3.5之间不要求先后顺序。
上面对本发明的实施例作了详细说明，上述实施方式仅为本发明的最优实施例，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种奥氏体不锈钢焊缝热裂纹缺陷的高精度预制和验证方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1，垫板堆焊焊接试件
步骤1.1，模拟焊条制取，制取药皮类型与管道安装使用焊条相同的模拟焊条，热裂敏感元素P位于《压水堆核岛机械设备设计和建造规则（RCC-M）》（1993版）技术规范规定的上限，Ni、Cr位于RCC-M规定的下限，采用RCC-M规定的DELONG图计算δ铁素体含量；
步骤1.2，选择堆焊垫板，采用ASTM304L奥氏体不锈钢作为堆焊垫板；
步骤1.3，堆焊，在选定的垫板上堆焊，堆焊3层，底层6～8道，其余两层6道，分别采用正常和偏离正常焊接工艺参数堆焊；
步骤1.4，对堆焊的溶敷金属的热裂纹采用超声波检验、射线照相检验、液体渗透检验、δ铁素体含量测定和微观金相解剖，进行热裂敏感性检验；
步骤1.4.1，对堆焊的溶敷金属分别进行包括超声波检验和射线照相检验的无损体积性检验；
步骤1.4.2，对堆焊的溶敷金属进行逐层打磨和逐层液体渗透检验、微观金相解剖检验，δ铁素体含量测定；
步骤1.4.2.1，采用砂轮逐层打磨及液体渗透检验，每层打磨深度0.5mm～0.6mm，每打磨一层之后进行液体渗透检验和δ铁素体含量测定，同时观察和分析液体渗透检验显示的热裂纹形貌；
步骤1.4.2.2，微观金相解剖，对采用相同焊接工艺参数堆焊的溶敷金属机械切割制取金相样品，从表面和横剖面两个方向进行热裂纹形貌及分布的微观金相分析；
步骤1.4.2.3，化学成分分析，从金相样品取样剩余溶敷金属上取样进行化学成分分析；
步骤1.5，确定模拟焊条，根据评价准则I确定模拟焊条，若不满足评价准则I，则需调整模拟焊条焊芯和药皮的化学成分，使其满足评价准则I；评价准则I为采用正常焊接工艺参数堆焊的溶敷金属中没有热裂纹存在，采用偏离正常焊接工艺参数堆焊（单一或4个焊接工艺参数组合的偏离）的溶敷金属中有热裂纹存在，溶敷金属化学成分中P位于RCC-M规定（≦0.025％）的上限，Ni、Cr位于RCC-M规定（分别为12.00％～14.00％、18.00％～20.00％）的下限，δ铁素体含量2.0％～4.0％；
步骤2，环对接焊接试件
步骤2.1，环对接焊接试件制取
步骤2.1.1，选择环对接焊接的管段，采用使役管道安装剩余的管材及规格；
步骤2.1.2，环对接焊，采用步骤1.5确定的模拟焊条进行环对接焊接，分别采用正常和偏离正常焊接工艺参数进行全位置氩电联焊，坡口形式符合RCC-M规定；首先采用Φ1.6mm的ER316L焊丝进行2层氩弧打底焊，其余焊层采用模拟焊条进行手工电弧焊，环焊缝共由10个焊层组成，氩弧打底焊层总厚度5mm～6mm、手工电弧焊层平均厚度不超过模拟焊条直径尺寸；
步骤2.2，环对接焊接试件溶敷金属无损试验，
步骤2.2.1，对焊缝溶敷金属表面抛光达到无损检验表面粗糙度要求之后，依次进行射线照相检验和超声波检验；
步骤2.2.2，采用砂轮逐层打磨及液体渗透检验，每层打磨深度0.5mm～0.6mm，每打磨一层之后进行液体渗透检验和δ铁素体含量测定，同时观察液体渗透检验显示的热裂纹形貌并与使役管道环焊缝溶敷金属热裂纹缺陷特性进行比对，打磨持续到液体渗透检验没有检出热裂纹为止；
步骤2.3，对采用相同焊接工艺参数焊接的环对接焊接试件溶敷金属机械加工制取金相样品，对金相样品从横剖和纵剖两个方向进行热裂纹形貌及分布的微观金相分析；
步骤2.4，对金相样品取样剩余溶敷金属取样进行化学成分分析；
步骤2.5，根据评价准则II确定模拟焊条，若不满足评价准则II，则需调整模拟焊条焊芯和药皮的化学成分，评价准则II为采用正常焊接工艺参数焊接的溶敷金属中不能有热裂纹存在，采用偏离正常焊接工艺参数焊接的溶敷金属中有热裂纹存在，溶敷金属中热裂纹与使役管道环焊缝溶敷金属热裂纹缺陷特性数据相当，具体为：裂纹形貌为沿奥氏体柱状晶晶间开裂，单条热裂纹深度＜1.8mm，距焊缝外表面1mm～2mm，内单位面积热裂纹密度约2条/cm2且热裂纹密度在焊缝深度方向递减，深度6mm之后基本没有热裂纹；溶敷金属化学成分符合AWS A5.4《手工电弧焊用不锈钢焊条标准》规定,其中P位于AWS A5.4规定的上限，Ni、Cr位于AWS A5.4规定的下限，δ铁素体含量与使役管道环焊缝溶敷金属中的相当；
步骤2.6，采用满足评价准则II的模拟焊条制取溶敷金属中预制有热裂纹的环对接焊接试件；
步骤2.7，预制有热裂纹的溶敷金属性能测试，按RCC-M规定的取样要求制取溶敷金属性能测试样品，进行常温下横向和纵向拉伸试验和设计温度下纵向拉伸试验，化学成分分析；
步骤3，模拟焊条和环对接焊接试件的代表性验证；针对经步骤1确定的模拟焊条和步骤2确定的环对接焊接试件，从热裂敏感性、热裂纹无损检验特性、溶敷金属化学成分和δ铁素体含量、热裂纹缺陷特性、拉伸性能方面综合进行比对；
步骤3.1，检验模拟焊条热裂敏感性是否与使役管道环焊缝焊条热裂敏感性相当；即在环对接焊接试件制取时，采用正常焊接工艺参数焊接没有产生热裂纹，偏离正常焊接工艺参数则产生热裂纹；如果模拟焊条热裂敏感性与使役管道环焊缝焊条热裂敏感性不相当，则返回步骤1；
步骤3.2，检验热裂纹无损检验特性是否与使役管道环焊缝热裂纹无损检验特性相符；即体积性检验和打磨前液体渗透检验均不能发现热裂纹缺陷；如热裂纹无损检验或打磨前液体渗透检验发现热裂纹缺陷，则返回步骤1；
步骤3.3，检验化学成分和δ铁素体含量是否与使役管道焊缝的相当；即模拟焊条环焊缝溶敷金属化学成分满足AWSA5.4规定，且模拟焊条环焊缝溶敷金属化学成分和δ铁素体含量与使役管道焊缝溶敷金属的相当，即数据偏离值在5%以内；如化学成分和δ铁素体含量与使役管道焊缝的不相当，则返回步骤1；
步骤3.4，检验热裂纹缺陷特性是否相当；即将模拟焊条环焊缝溶敷金属中热裂纹缺陷特性与使役管道环焊缝溶敷金属中热裂纹缺陷特性对比，均应具有裂纹具有沿柱状晶的晶间开裂的特征，为典型的热裂纹；模拟焊条环焊缝溶敷金属和使役管道环焊缝溶敷金属中单条热裂纹深度相当，距焊缝外表面1mm～2mm内单位面积热裂纹密度约2条/cm2且热裂纹密度在焊缝深度方向递减，深度6mm之后基本没有热裂纹；如检验热裂纹缺陷特性不相当，则返回步骤1；
步骤3.5，检验含热裂纹的溶敷金属力学性能是否相当；即在满足RCC-M规定条件下，模拟焊条环焊缝溶敷金属力学性能与使役管道环焊缝溶敷金属力学性能相当，即数据偏离值在5%以内；如含热裂纹的溶敷金属力学性能不相当，则返回步骤1；
上述步骤3.1～步骤3.5之间不要求先后顺序。
2.如权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢焊缝热裂纹缺陷的高精度预制和验证方法，其特征在于步骤1.3中，正常焊接工艺参数为：电流100A、电压24V、焊接速率200mm/min、层间温度≦100℃，偏离焊接工艺参数电流80A～120A、电压24V～32V、焊接速率150mm/min～250mm/min、层间温度120℃～190℃。
3.如权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢焊缝热裂纹缺陷的高精度预制和验证方法，其特征在于步骤2.1.1，管材为ASTM304L奥氏体不锈钢，规格12英寸（Ф323mm×28.58mm），环对接焊接的两个管段长度均为200mm。
4.如权利要求3所述的一种奥氏体不锈钢焊缝热裂纹缺陷的高精度预制和验证方法，其特征在于步骤2.1.2，手工电弧焊正常焊接工艺参数电流85A～120A、电压20V～26V、层间温度≦100℃，偏离正常焊接工艺参数的焊接是在保证焊缝成形良好的基础上，焊接电流和焊接电压偏上限、焊接层间温度提高到160℃～190℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310407889.0A CN104416271B (zh) | 2013-09-09 | 2013-09-09 | 奥氏体不锈钢焊缝热裂纹缺陷的高精度预制和验证方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310407889.0A CN104416271B (zh) | 2013-09-09 | 2013-09-09 | 奥氏体不锈钢焊缝热裂纹缺陷的高精度预制和验证方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104416271A true CN104416271A (zh) | 2015-03-18 |
| CN104416271B CN104416271B (zh) | 2017-04-26 |
Family
ID=52966995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310407889.0A Active CN104416271B (zh) | 2013-09-09 | 2013-09-09 | 奥氏体不锈钢焊缝热裂纹缺陷的高精度预制和验证方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104416271B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104816070A (zh) * | 2015-05-15 | 2015-08-05 | 中国海洋石油总公司 | 奥氏体不锈钢管线焊接工艺 |
| CN104959719A (zh) * | 2015-07-15 | 2015-10-07 | 重庆大学 | 一种熔化焊焊缝中孔洞缺陷的快速无损检测方法 |
| CN105057854A (zh) * | 2015-09-11 | 2015-11-18 | 上海电气核电设备有限公司 | 一种控制熔深的不锈钢铸件表面堆焊方法 |
| CN105300324A (zh) * | 2015-09-16 | 2016-02-03 | 浙江工业大学 | 一种脆性材料表面在抛光前的评价方法 |
| CN106808062A (zh) * | 2017-01-12 | 2017-06-09 | 西南交通大学 | 厚壁结构件电弧填丝增材制造根部区熔透方法 |
| CN110722254A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-01-24 | 武汉一冶钢结构有限责任公司 | 具有裂纹缺陷的奥氏体不锈钢焊缝缺陷试板的制作方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101236180A (zh) * | 2007-01-29 | 2008-08-06 | 天津诚信达金属检测技术有限公司 | 超薄壁吹灰器外套管焊缝超声检测方法 |
| CN101832973A (zh) * | 2009-03-12 | 2010-09-15 | 上海船舶工艺研究所 | 一种船用钢焊缝相控阵超声波检测工艺方法 |
| CN103115959A (zh) * | 2012-12-27 | 2013-05-22 | 沪东重机有限公司 | 一种奥氏体不锈钢薄板焊缝的超声波探伤方法 |
-
2013
- 2013-09-09 CN CN201310407889.0A patent/CN104416271B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101236180A (zh) * | 2007-01-29 | 2008-08-06 | 天津诚信达金属检测技术有限公司 | 超薄壁吹灰器外套管焊缝超声检测方法 |
| CN101832973A (zh) * | 2009-03-12 | 2010-09-15 | 上海船舶工艺研究所 | 一种船用钢焊缝相控阵超声波检测工艺方法 |
| CN103115959A (zh) * | 2012-12-27 | 2013-05-22 | 沪东重机有限公司 | 一种奥氏体不锈钢薄板焊缝的超声波探伤方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张兴田等: "奥氏体不锈钢管道焊接热裂纹缺陷模拟方法", 《焊接》, no. 12, 31 December 2008 (2008-12-31) * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104816070A (zh) * | 2015-05-15 | 2015-08-05 | 中国海洋石油总公司 | 奥氏体不锈钢管线焊接工艺 |
| CN104959719A (zh) * | 2015-07-15 | 2015-10-07 | 重庆大学 | 一种熔化焊焊缝中孔洞缺陷的快速无损检测方法 |
| CN105057854A (zh) * | 2015-09-11 | 2015-11-18 | 上海电气核电设备有限公司 | 一种控制熔深的不锈钢铸件表面堆焊方法 |
| CN105057854B (zh) * | 2015-09-11 | 2017-06-16 | 上海电气核电设备有限公司 | 一种控制熔深的不锈钢铸件表面堆焊方法 |
| CN105300324A (zh) * | 2015-09-16 | 2016-02-03 | 浙江工业大学 | 一种脆性材料表面在抛光前的评价方法 |
| CN105300324B (zh) * | 2015-09-16 | 2018-06-01 | 浙江工业大学 | 一种脆性材料表面在抛光前的评价方法 |
| CN106808062A (zh) * | 2017-01-12 | 2017-06-09 | 西南交通大学 | 厚壁结构件电弧填丝增材制造根部区熔透方法 |
| CN110722254A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-01-24 | 武汉一冶钢结构有限责任公司 | 具有裂纹缺陷的奥氏体不锈钢焊缝缺陷试板的制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104416271B (zh) | 2017-04-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104416271A (zh) | 奥氏体不锈钢焊缝热裂纹缺陷的高精度预制和验证方法 | |
| Jacob et al. | Experimental and numerical investigation of residual stress effects on fatigue crack growth behaviour of S355 steel weldments | |
| CN107991455B (zh) | 一种检验与研究hic试样裂纹的可靠方法 | |
| CN111965030B (zh) | 一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法 | |
| Lavigne et al. | Microstructural and mechanical factors influencing high pH stress corrosion cracking susceptibility of low carbon line pipe steel | |
| CN102095793B (zh) | 一种管道对接焊缝根部缺陷定量漏磁检测方法 | |
| CN105196002B (zh) | 一种磁粉检测用带涂覆层人工裂纹缺陷试块的制作方法 | |
| Fairchild et al. | Full-Scale pipe strain test quality and safety factor determination for strain-based engineering critical assessment | |
| Kibey et al. | Full-scale test observations for measurement of tensile strain capacity of welded pipelines | |
| CN102147386A (zh) | 金属焊缝的无损检测方法 | |
| CN102950444A (zh) | 一种管道螺旋焊缝缺陷加工制作方法 | |
| Paradowska et al. | Stress relieving and its effect on life of welded tubular joints | |
| CN111595670A (zh) | 一种管道焊缝微区拉伸试样加工及测试方法 | |
| CN109490410A (zh) | 残余应力作用下的应力腐蚀裂纹多频涡流定量评价方法 | |
| CN113203509A (zh) | 一种具有窄焊缝特征的钢制薄焊板残余应力测试方法 | |
| Fonzo et al. | Techniques for fracture toughness testing of offshore pipelines | |
| Zhukov et al. | Evaluation of strength and microstructure of welded pipes with wall lamination | |
| CN108597623B (zh) | 一种缓解应力腐蚀开裂的重水堆主管道支管接头连接结构 | |
| Cathcart et al. | The variability in weld residual stress | |
| Kalyanam et al. | Mode mixity in the fracture toughness characterization of HAZ material using SEN (T) testing | |
| CN206420815U (zh) | 一种适用于焊缝区域检查的交流磁场探头 | |
| Faidy | Structural Integrity of dissimilar welds: ADIMEW project overview | |
| Lefevre et al. | Defect propagation from fatigue loading in 13% Cr pipelines. | |
| Ou et al. | Inspection and treatment for surface cracks of stainless steel surfacing layer in pressurized hydrogen environment | |
| CN114509318B (zh) | 一种导管架典型节点焊接横向冷裂纹敏感性定量评价方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |