奥氏体不锈钢焊缝热裂纹缺陷的高精度预制和验证方法
【专利摘要】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。
【专利说明】奥氏体不锈钢焊缝热裂纹缺陷的高精度预制和验证方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]热裂纹(001: 0^1(^1118或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。
[0003]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0 3.2皿￡3161-17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(1%) 2005年发表过热裂纹综合研究报告(11^502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】
[0004]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。
[0005]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:
[0006]步骤1，垫板堆焊焊接试件
[0007]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？位于《压水堆核岛机械设备设计和建造规则(卩⑶-…》(1993版)技术规范规定的上限，附、0位于规定的下限，采用规定的图计算6铁素体含量；
[0008]步骤1.2，选择堆焊垫板，采用…1130礼奥氏体不锈钢作为堆焊垫板；
[0009]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；
[0010]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、8铁素体含量测定和微观金相解剖，进行热裂敏感性检验；
[0011]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；
[0012]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，8铁素体含量测定；
[0013]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0.5臟?0.6臟，每打磨一层之后进行液体渗透检验和3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；
[0014]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；
[0015]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；
[0016]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？位于尺0.025%)的上限，附、0位于尺规定(分别为12.00%?14.00%、18.00^^ 20.00%)的下限，8铁素体含量2.0%?4.0% ；
[0017]步骤2，环对接焊接试件
[0018]步骤2.1，环对接焊接试件制取
[0019]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；
[0020]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，坡口形式符合规定；首先采用0 1.的￡83161^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5皿?6皿、手工电弧焊层平均厚度不超过模拟焊条直径尺寸；
[0021]步骤2.2，环对接焊接试件溶敷金属无损试验，
[0022]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；
[0023]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0.5臟?0.6臟，每打磨一层之后进行液体渗透检验和3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；
[0024]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；
[0025]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；
[0026]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? 1.8皿，距焊缝外表面1皿?2皿，内单位面积热裂纹密度约2条/⑽2且热裂纹密度在焊缝深度方向递减，深度6皿之后基本没有热裂纹；溶敷金属化学成分符合狐八5.4《手工电弧焊用不锈钢焊条标准》规定，其中？位于狐^5.4规定的上限，附、0位于八13八5.4规定的下限，6铁素体含量与使役管道环焊缝溶敷金属中的相当；
[0027]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；
[0028]步骤2.7，预制有热裂纹的溶敷金属性能测试，按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；
[0029]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5铁素体含量、热裂纹缺陷特性、拉伸性能方面综合进行比对；
[0030]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，贝1]返回步骤1 ；
[0031]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 ；
[0032]步骤3.3，检验化学成分和6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應I 4规定，且模拟焊条环焊缝溶敷金属化学成分和8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8铁素体含量与使役管道焊缝的不相当，则返回步骤1 ；
[0033]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1皿?2皿内单位面积热裂纹密度约2条/⑽2且热裂纹密度在焊缝深度方向递减，深度6皿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；
[0034]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 ；
[0035]上述步骤3.1?步骤3.5之间不要求先后顺序。
[0036]所述步骤1.3中，正常焊接工艺参数电流100八、电压2价、焊接速率200111111/1111I1、层间温度=1001，偏离焊接工艺参数电流80八?120八、电压2价?327、焊接速率150^/111111 ?250111111/111111、层间温度 120。〇?190。〇。
[0037]所述步骤2.1.1，管材为…1130礼奥氏体不锈钢，规格12英寸(￠32311111^28.58111111),环对接焊接的两个管段长度均为200臟。
[0038]所述步骤2.1.2，手工电弧焊正常焊接工艺参数电流85八?120八、电压20乂?26乂、层间温度含10000，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1601?1901。
[0039]本发明制取的模拟焊条的化学成分符合八13 45.4《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。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1为堆焊示意图。
[0041]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。
[0042]图3为溶敷金属中热裂纹微观金相形貌。
[0043]图4为环对接焊接试件的焊层构构造图。
【具体实施方式】
[0044]下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
[0045]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:
[0046]步骤1，垫板堆焊焊接试件
[0047]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(￡3161-17,钛酸型)相同的模拟焊条，热裂敏感元素？位于《压水堆核岛机械设备设计和建造规则⑶⑶-…》(1993版)技术规范规定的上限，附、0位于规定的下限，采用规定的0210如图计算3铁素体含量；
[0048]步骤1.2，选择堆焊垫板，采用八31130礼奥氏体不锈钢作为堆焊垫板，堆焊垫板尺寸为长1 50麵X宽60麵X厚10麵；
[0049]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100八、电压2价、焊接速率200臟?111、层间温度兰1001，偏离焊接工艺参数电流80八?120八、电压24乂?327、焊接速率150臟加111?250臟?111、层间温度1201?1901 ；
[0050]步骤1.4，热裂敏感性试验；
[0051]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([11(11111七6(1161(1 指没有被焊接垫板或管道母材稀释的焊接填充金属；
[0052]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，8铁素体含量测定；
[0053]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0.5臟?0.6臟，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6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，；
[0054]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；
[0055]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；
[0056]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？位于尺0.025%)的上限，附、0位于尺规定(分别为12.00%?14.00%、18.00%?20.00%)的下限，8铁素体含量2.0%?4.0% ；
[0057]步骤2，环对接焊接试件
[0058]步骤2.1，环对接焊接试件制取
[0059]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，管材为八31130礼奥氏体不锈钢，规格12英寸(①323臟\ 28.58^),环对接焊接的两个管段长度均为200皿，使役管道即服役中管道；
[0060]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，坡口形式符合规定；首先采用0 1.6臟的现3161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5皿?6.、手工电弧焊层平均厚度不超过模拟焊条直径尺寸(=3.1.),如图4所示，手工电弧焊正常焊接工艺参数电流85八?120八、电压207?26乂、层间温度含10000，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。。；
[0061]步骤2.2，环对接焊接试件溶敷金属无损试验，
[0062]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；
[0063]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0.5臟?0.6臟，每打磨一层之后利用磁性法进行液体渗透检验和8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；
[0064]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；
[0065]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；
[0066]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? 1.8111111，距焊缝外表面1111111?2111111内单位面积热裂纹密度约2条/⑽2且热裂纹密度在焊缝深度方向递减，深度6皿之后基本没有热裂纹；溶敷金属化学成分符合八13八5.4《手工电弧焊用不锈钢焊条标准》规定，其中？位于八1345.4 规定(分别为 11.0%?14.0%、
17.0%?20.8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)；
[0067]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；
[0068]步骤2.7，预制有热裂纹的溶敷金属性能测试，按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(3501)下纵向拉伸试验，化学成分分析；
[0069]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5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；
[0070]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 ；
[0071]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 ；
[0072]步骤3.3，检验化学成分和6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瞧4规定，且模拟焊条环焊缝溶敷金属化学成分和8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8铁素体含量与使役管道焊缝的不相当，则返回步骤1 ；
[0073]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1皿?2皿内单位面积热裂纹密度约2条/⑽2且热裂纹密度在焊缝深度方向递减，深度6皿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；
[0074]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1^01-1993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 ；
[0075]上述步骤3.1?步骤3.5之间不要求先后顺序。
[0076]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。
【权利要求】
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？位于《压水堆核岛机械设备设计和建造规则⑶⑶-…》(1993版)技术规范规定的上限，附、0位于规定的下限，采用规定的图计算6铁素体含量；步骤1.2，选择堆焊垫板，采用…1130礼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、8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，5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0.5臟?0.6臟，每打磨一层之后进行液体渗透检验和3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？位于规定(兰0.025%)的上限，附、0位于规定(分别为12.00%?14.00^,18.00%?20.00%)的下限，6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，坡口形式符合规定；首先采用0 1.的￡83161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5皿?6皿、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0.5臟?0.6臟，每打磨一层之后进行液体渗透检验和3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? 1.8皿，距焊缝外表面1皿?2皿，内单位面积热裂纹密度约2条/⑽2且热裂纹密度在焊缝深度方向递减，深度6皿之后基本没有热裂纹；溶敷金属化学成分符合龍3 45.4《手工电弧焊用不锈钢焊条标准》规定，其中？位于龍3 45.4规定的上限，附、0位于八13八5.4规定的下限，6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3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6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八1^5.4规定，且模拟焊条环焊缝溶敷金属化学成分和6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8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1111111?内单位面积热裂纹密度约2条/挪2且热裂纹密度在焊缝深度方向递减，深度6皿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100八、电压2价、焊接速率200111111/111111、层间温度写1001，偏离焊接工艺参数电流80八?120八、电压2价?32乂、焊接速率150^/111111 ?250111111/111111、层间温度 120。〇?190。〇。
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…1130礼奥氏体不锈钢，规格12英寸(￠32311111^28.58^),环对接焊接的两个管段长度均为200皿。
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85八?120八、电压207?26乂、层间温度含10000，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1601?1901。
【文档编号】B23K9/235GK104416271SQ201310407889
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】张兴田, 丁有元, 张涛, 王奇文, 戚屯锋, 方江 申请人:中核核电运行管理有限公司, 核电秦山联营有限公司