一种焊材熔敷金属SOHIC试件的制备方法与流程

本发明属于高硫化氢气田抗硫焊料耐腐蚀性能检测试件的制备和性能评价领域，具体涉及焊材熔敷金属sohic耐腐蚀试件的制备方法。
背景技术：
：目前评价抗硫材料耐腐蚀性能采用的主要手段就是按照nacetm0177-2005(h2s环境下金属抗硫化物应力腐蚀开裂和抗应力腐蚀开裂的实验室试验方法)和nacetm0284-2005(管道、压力容器用钢抗氢致开裂评价的试验方法)的标准对抗硫材料进行标准液的硫化物应力开裂试验(ssc)和氢致开裂(hic)试验，以通过这两个试验为标准来确定材料的抗硫性能。但是，氢致开裂试验(hic)只能检测和评价材料在无应力状态下的腐蚀、开裂情况，而实际生产中管道、设备等的材料在使用过程中不可避免地会存在各种应力，这种时候单一地通过对材料进行hic试验就不能准确评价材料的实际耐腐蚀性能。而且，研究发现，一些低硫材料在没有外界应力条件下进行hic试验观察时，只有很少或没有hic引起的缺陷，但是在拉伸负荷下，一些低硫钢表现出对sohic具有敏感性。因此，对于具有很好的抗hic性能的焊接材料、钢材，由于它们的焊接性能、冶炼过程及其形成的显微结构仍可具有对sohic的敏感性，因此，sohic较hic更能体现材料的真实耐腐蚀性能，有必要对其进行sohic试验以便更准确评价材料的耐腐蚀性能。另外，当前国内外相应的材料标准、规范只规定了抗硫管材、板材及其焊接接头进行应力导向氢致开裂(sohic)耐腐蚀试件的制备方法，对焊材熔敷金属应力导向氢致开裂(sohic)耐腐蚀试验件的制备方法没有规定。由于对抗硫焊材没有明确的制样方法，所以抗硫焊材目前暂时无法通过耐腐蚀试验来确定其在应力条件下的抗sohic性能是否能够满足实际要求。如何综合地检测抗硫焊材的耐腐蚀性能一直是制约抗硫材料使用的技术瓶颈。技术实现要素：针对上述现有技术中存在的问题，本发明的一个目的是提供一种焊材熔敷金属sohic试件的制备方法。克服现有技术存在的抗硫焊材无法通过耐腐蚀试验来确定其在应力条件下的抗硫性能是否能够满足实际要求的问题，根据抗硫焊材抗应力导向氢致开裂(sohic)的机理，结合常规抗硫管材、板材料进行应力导向氢致开裂(sohic)耐腐蚀试验标准试件制备的方法。为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种焊材熔敷金属sohic试件的制备方法，具体步骤为：1)选择试板，并将试板进行表面清理；2)将试板预热，在试板表明进行堆焊，下一层的焊接方向与上一次焊接方向相反，得到焊材熔覆层；3)去除焊材熔敷层的表面金属层，按照标准切割取样。优选的，步骤1)中所述试板为低合金高强钢板。选择低合金高强钢板是为了保证在堆焊过程中试板不出现明显的变形，影响焊材熔敷金属的力学性能，同时避免过多的杂质元素混入焊材熔敷金属中，从而影响对焊材抗sohic性能的客观评价。优选的，步骤1)中利用砂轮机进行表面清理。优选的，步骤1)中所述试板为(400-500)×(250-350)×(25-35)mm，抗拉强度大于490mpa。试板的抗拉强度值大于490mpa为了防止焊接变形影响以后的试样制取，堆焊试板必须有足够的抗拉强度和试板厚度，以保证堆焊试板具有足够强度和刚性降低焊接变形产生的概率。优选的，步骤2)中试板预热的温度为100-150℃。优选的，步骤2)中堆焊的焊道为10-15层。此处的堆焊层数为经过不断的试验得到的，对于具有sohic敏感的材料焊接时必须严格控制焊接热输入，避免形成晶粒粗大的组织。因此，一方面是通过限定堆焊层数来达到对焊接热输入的控制，另一方面，通过限定焊接参数和层间温度等限定热输入量。优选的，步骤2)中堆焊的过程控制层间温度＜250℃。优选的，步骤2)中堆焊的过程每层的焊接方向相同，每层焊道从中间向两边进行焊接。通过采用这种焊接方式，打乱柱状晶的生长方向，结合控制层间温度，以得到较为均匀的熔敷金属组织，便于客观地进行评价其抗sohic性能。优选的，步骤2)中堆焊的熔敷金属的厚度为22-25mm；宽度为150-160mm；长度短于试件的长度并大于320mm。足够的熔敷金属焊肉厚度是为了减少试板基材对焊材熔敷金属稀释的影响，尺寸要求主要是为了便于割取sohic试样，全尺寸sohic试样规格为305×38×13mm。优选的，步骤3)中去除的表面金属层的厚度为2.5-3.5mm。优选的，步骤3)中切割的方向垂直于焊接方向。sohic试件取样之所以选择垂直于焊接方向，主要是考虑与实际管道环焊缝的受力情况相一致。采用待检焊材在钢板上堆焊的方式，焊接一定厚度的化学成份均匀、组织结构稳定、晶粒大小适中的焊材熔敷金属，然后按照nacetm0103-2003(评价湿硫化氢环境下钢板的抗应力导向氢致开裂性能的实验室试验方法)和nacetm0177-2016(h2s环境中抗特殊形式的环境开裂材料的实验室试验方法)的标准，制取焊材熔敷金属的应力导向氢致开裂(sohic)试验的试件，通过对焊材熔敷金属进行标准液的应力导向氢致开裂(sohic)试验，来检验抗硫焊材的耐腐蚀性能。本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的应力导向氢致开裂(sohic)耐腐蚀试验标准试件制备的方法所具有的有益效果是：在一定强度等级的试板上对称堆焊一定厚度的焊材熔敷金属，通过多层焊接、控制焊接方向、控制焊接应力和变形等措施，使堆焊在试板上的焊材熔敷金属化学成份、组织结构、晶粒大小、力学性能等技术指标接近试验焊材的实际性能，然后按照nacetm0103-2003(评价湿硫化氢环境下钢板的抗应力导向氢致开裂性能的实验室试验方法)和nacetm0177-2016(h2s环境中抗特殊形式的环境开裂材料的实验室试验方法)的标准制取焊材熔敷金属的应力导向氢致开裂(sohic)试验的试件。通过这种方法制备的试样，在普光气田地面集输工程进行了9种焊材、三家耐腐蚀试验室的13组焊材熔敷金属的耐腐蚀对比试验结果表明，基本上真实的反映抗硫焊材自身的抗硫性能。通过后期跟踪观察，按照本发明进行抗sohic性能试验评估合格的焊材应用于普光气田高含硫气田的建设施工，自2008年投产至今，管道安全运行，未产生与焊缝有关的质量问题。本发明通过实践检验，证明其在焊材抗sohic性能评价中具有一定的指导意义，填补了当前国内、外缺乏对焊接材料进行抗sohic评价的空白。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为本发明堆焊试板、堆焊层尺寸及堆焊方向示意图；图2为焊材熔敷金属应力导向氢致开裂(sohic)取样示意图；其中，1、堆焊层，2、基板。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
技术领域：
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。下面结合实施例对本发明进一步说明实施例1如图1所示试板为低合金高强钢板q345r，试板的规格为450×300×30mm；选择堆焊的试板，使用砂轮机对试板表面进行彻底清理，使用火焰将试板加热到100-150℃在试板上进行水平位置堆焊焊接，焊接过程中要严格控制焊接线能量，在试板一侧焊接一层焊道以后，控制层间温度不高于250℃，每层焊道从中间向两边对称进行焊接，每层焊道的焊接方向全部一致，上层焊道的焊接方向与下层焊道的焊接方向相反。试板每面需要焊接焊道10-15层，焊材熔敷金属厚度在22-25mm之间、宽度在150-160mm、长度在320mm以上，去除焊材熔敷金属表面3mm，垂直焊接方向采用机加工的方式制取耐腐蚀试件。采用水平位置进行堆焊，降低操作难度，降低热输入，减少合金元素的烧损，保证焊材熔敷金属的组织均匀。以试板中心为分界线，从中间向两边对称进行堆焊，即从中心线左边焊接第一道焊道，再在中心线右边焊接第二道焊道，以此类推；通过对称焊接来降低焊接产生的应力和变形；第一层焊材熔敷金属采用从左向右的方向进行焊接，第二层焊材熔敷金属采用从右向左的方向进行焊接，通过交错焊接方向，保证晶粒粗细均匀。堆焊焊道为10层。堆焊的焊材熔敷金属的厚度22mm，宽度在150mm，长度为320mm。如图2所示，制取试样前在堆焊试件上表面去除3mm左右的容易出现成分偏析的焊材熔敷金属，然后垂直焊接方向从试板中心部位向两侧切割焊材熔敷金属的应力导向氢致开裂(sohic)耐腐蚀试件。实施例2焊材熔敷金属的耐腐蚀试验试样的检测方法：对实施例1得到的焊材耐腐蚀试件进行sohic试验，实验后清理试样表面，用10倍以上的放大镜进行视觉检查，观察试样表面的开裂和鼓泡情况。将视觉检查之后的样品沿垂直于狭槽方向作两个剖面，并进行磨光检查，放大100倍对两个试件的4个剖面进行sohic扩展程度测定，包括ccl(连续开裂长度)、dcl(不连续开裂长度)、tcl(总开裂长度)，是否满足设计要求。通过sohic、hic(氢致开裂)、ssc(硫化物应力开裂)等试验，对所选焊材能否适应高含硫状态下管道的焊接，作出准确、客观的判断。应用实施例1的方法对普光气田地面集输工程进行了9种焊材、三家耐腐蚀试验室的13组焊材熔敷金属的利用上述方法进行耐腐蚀对比试验，结果表明如下表所示。表1不同种类的焊材的抗硫性能测试结果焊材的种类sohichicssc碳钢焊条lb-52rc满足满足满足碳钢焊条foxev50满足满足满足金属粉芯焊丝metalloy71满足满足满足金属粉芯焊丝metalloy71sg满足满足满足碳钢金属粉芯焊丝metalloy80n1不满足满足满足碳钢金属粉芯焊丝mc460vd-h1不满足满足满足碳钢氩弧焊丝eml5满足满足满足碳钢气保焊丝emk6不满足满足满足碳钢焊条j507fe-1不满足满足满足碳钢焊条j507sh不满足满足满足碳钢焊条conarc49c满足满足满足碳钢焊条conarc52c不满足满足满足碳钢氩弧焊丝lnt26不满足满足满足试验结果表明，对于不同材质的焊材，真实的反映抗硫焊材自身的抗硫性能，解决了抗硫焊材无法通过耐腐蚀试验来确定其应力条件下的抗sohic性能的问题。以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。当前第1页12