专利名称：用于确定再热裂纹敏感性的方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于确定材料中再热裂纹敏感性的系统和方法，更具体而言，
涉及用于确定材料中再热裂纹敏感性的机制和技术。
背景技术：
在精炼和石化工业中，各种应用需要在反应器内部使用高温和高压，以用于去除硫或者实现其他期望的化学反应。因此，反应器的壁不仅必须经得住反应器内部化学物的破坏特性，而且必须经得住变化的条件，例如温度、压力等。特殊材料被用来制造反应器的壁，像含有各种合金的不锈钢。 在过去一些年中，常规的低合金的铬-钼2. 25Cr-lMo钢已被广泛用于反应器容器。反应器通常在低于45(TC的温度和高于10MPa的氢分压下工作。更高服役温度/压力的需求的增长迫使增大反应器尺寸，从而在反应器的服役期间产生与建造、运输和高温氢蚀有关的问题。 为了至少解决上述最后一个问题，开发了新一代钒增强Cr-Mo钢，并且NuovoPignone(位于意大利佛罗伦萨的通用电气公司的业务部门)建造了用于石化工业的第一座2. 25Cr 1Mo 0. 25V反应器，其经得住高温和高氢气压。该反应器的壁厚超过250mm，直径高达6m，长度高达60m，重量高达2000吨。图1示出这样的反应器10。该反应器可在高温高压氢气氛中工作。为了高效地实施例如脱硫反应，服役温度和压力被增大，从而引起厚度增大以及整个反应器尺寸按比例增加。因此，反应器10的大的部件12和14必须在接合区域20处被焊接在一起。 使用反应器的壁的该材料(2. 25Cr 1Mo 0. 25V)是因为它显示出用于氢脆、高温
氢蚀和堆焊层剥离的适当特性、在低温下良好的韧性、以及改进的抗回火脆性。 因为反应器的大尺寸，所以组成反应器的壁的许多部件必须如图1所示那样被焊
接在一起。焊接过程在接合区域产生残余应力(这是由于在这类过程期间产生的热)，并且
应力通过高的壁厚而增大。 图2示出焊接区域30的更近的视图，其包括在焊接区域20处接合在一起的部件12和14。部件12和14的这些区域(其特性受到在焊接过程期间产生的热的影响)被称为热影响区(HAZ)，并且被指示为区域22和24。因此，热影响区是基础材料的区域22和24，其微观结构和特性为焊接所改变。来自焊接过程以及随后的再冷却的热导致围绕焊缝的区域中的这种变化。特性变化的范围和大小主要取决于基础材料、焊接填充金属、以及在焊接过程期间热输入的量和浓度。为了减少在焊接过程期间产生的应力，可应用如由美国石油学会(API)、美国试验与材料协会(ASTM)、以及美国机械工程师协会(ASME)所指示的消除应力热处理。 将(i)在反应器的壁的内部焊接期间所形成的残余应力与(ii)消除应力热处理相结合，导致再热裂纹现象的出现。再热裂纹现象主要发生在上述例如图2的区域20中的热处理的应用期间。当边界区域的晶粒在升高温度期间相比于远离边界区域的晶粒显示出更少或稍微更弱的延性特性时，发生再热裂纹(蠕变断裂破坏机制)。 存在各种用于测量再热裂纹的严重程度的试验。 一种这样的试验是Gleeble试 验，其提供关于给定结构的延性的定性指示。该试验是基于下述思想，即对热裂最敏感的区 域是母体材料的HAZ区域，其中，在晶粒边界处捕捉的污染物形成液体膜或低强度固体膜， 而晶粒变得硬且强。还发现，如果这种弱的膜在固化之后在大的温度范围内存在，则焊接材 料在HAZ区域中显示出热裂纹。为了确定倾向于热裂的焊接HAZ区域的范围，引入了一种零 强度温度的概念以作为脆性范围的更高温度，并且设计了适当的附件来对其进行测量。脆 性范围的较低温度(所谓的零延性温度)然后被视为在热拉伸试样上出现面积5%的减少 量的温度。 Gleeble试验过程需要大量的试样来以代表各种焊接方法(热输入)的应变速率 进行热拉伸试验。因此， 一种更简单的试验即Varestraint试验被提出，并被应用以研究焊 接合金的热裂敏感性。Varestraint试验包括，弯曲试验板，同时在该板的长轴上形成焊道。 最初的Varestraint试验具有一些限制，例如，在弯曲的外表面控制实际应变量的困难，这 是由于弯曲的中性轴的位置而引起的，所述位置取决于在弯曲期间试样的热部分和冷部分 之间的强度和应变分配而发生变化。 然而，上面讨论的试验以及其他试验都面临它们只提供定性结果而不提供破坏原 因的选择性响应这一事实，即这些试验不能再现在建造期间使用的实际的热处理(在时 间、温度和应力方面)。 虽然这些定性试验在过去已能确保建造过程的质量，但是在欧洲近来的发展表 明，2. 25Cr 1Mo 0. 25V反应器面临再热裂纹问题，并且现有的试验不再够用。因此，期望利 用一种能够定量地(而不仅仅是定性地)确定再热裂纹的范围的试验方法来支持实际部件 的制造过程。 因此，将期望提供能够克服上述限制并提供用于确定材料对显示出再热裂纹的敏 感性的试验的系统和方法。
发明内容
根据一个示例性实施例，一种用于确定至少一种材料的试样对再热裂纹的敏感性 的方法，该试样包括焊接区域。该方法包括测量试样的长度；对试样施加第一应力以使试 样达到预先确定的伸长；对伸长的试样进行预定义的热处理；对试样施加第二应力，直到 试样至少破裂成两个不同的部分；以及确定破裂的试样对再热裂纹的敏感性。
根据另一个示例性实施例，一种用于确定至少一种材料的试样对再热裂纹的敏感 性的系统，该试样包括焊接区域。该系统包括接口，该接口被配置成接收来自测量试样的 长度的长度测量装置的第一数据；接收来自应力施加和测量装置的第二数据，该应力施加 和测量装置被配置成对试样施加第一应力以使试样达到预先确定的伸长，以及确定试样中 的应力；接收来自加热装置的第三数据，该加热装置被配置成对伸长的试样进行预定义的 热处理；以及接收来自应力施加和测量装置的第四数据，该应力施加和测量装置被配置成 对试样施加第二应力，直到试样至少破裂成两个不同的部分。该系统还包括处理器，该处理 器被连接至接口 ，并被配置成控制长度测量装置、应力施加和测量装置、以及加热装置，还 被配置成基于从长度测量装置、应力施加和测量装置、以及加热装置接收到的信息来确定破裂的试样对再热裂纹的敏感性。 根据又一个示例性实施例，一种用于存储计算机可执行指令的计算机可读介质， 其中，指令在被处理器执行时，控制处理器来确定至少一种材料的试样对再热裂纹的敏感 性，该试样包括焊接区域。该指令包括测量试样的长度；对试样施加第一应力以使试样达 到预先确定的伸长；对伸长的试样进行预定义的热处理；对试样施加第二应力，直到试样 至少破裂成两个不同的部分；以及确定破裂的试样对再热裂纹的敏感性。
附图被结合到说明书中并构成说明书的一部分，其说明了一个或多个实施例，并 且与描述一起来解释这些实施例。在附图中
图l是反应器的示意图； 图2是图1的反应器的两个焊接部件的示意图； 图3是根据一个示例性实施例的焊接区域的说明； 图4是根据一个示例性实施例的焊接区域的试样的示意图； 图5是说明根据一个示例性实施例的用于确定试样的再热裂纹敏感性的方法的 各步骤的流程图； 图6-8示出根据示例性实施例的可以对试样应用的各种热处理； 图9是根据一个示例性实施例的破裂的试样和所分析的试样的剖面的示意图； 图10-12示出在试样中可能出现的各种类型的断裂； 图13-16示出根据各种示例性实施例的试样的试验结果； 图17示出所试验的试样与实际反应器的断裂表面及其微观结构的对比； 图18和图19是示出根据示例性实施例的试样的破坏与热处理和粗微观结构的相
关性的图； 图20是示出根据一个示例性实施例的试样的破坏与耗材的相关性的图；
图21是根据一个示例性实施例的断裂的表面的示意图； 图22是说明根据一个示例性实施例的用于确定材料对再热裂纹的敏感性的各步 骤的流程图；以及 图23是计算系统的示意图。
具体实施例方式
后面对示例性实施例的描述参考了附图。相同的附图标记在不同的图中标识相同 或类似的元件。后面的详细描述并不限制本发明。代之以，本发明的范围由所附权利要求 来限定。为了简单起见，后面的实施例是关于化学反应器的术语和结构来讨论的。然而，下 面将要讨论的实施例不限于该反应器，而是可以适用其他反应器或焊接部件。
在整个说明书中提到的"一个实施例"或"实施例"是指，结合一个实施例所描述的 特定的特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，在整个说明书的不同地方出现 的短语"在一个实施例中"或"在实施例中"不一定是指相同的实施例。此外，特定的特征、 结构或特性可以以任何合适的方式被组合在一个或多个实施例中。 对于各种反应器(例如加氢裂化反应器)，在焊接接头中检测到再热裂纹破坏。这
6些反应器的特征在于具有厚的焊缝的重壁。这些接头是通过例如使用基础材料2. 25Cr IMo 0.25V的埋弧焊(SAW)方法制造的。在反应器的600-80(TC温度范围的热处理期间再热裂 纹裂缝成核。 当前并不知道减轻这种危险的可行的或有效的方法。后面的示例性实施例给出能 够提供关于裂纹成核的定性数据的试验过程，其支持实际的部件生产而不影响研制周期。 因此，根据一个示例性实施例，所提出的试验方法能够模拟焊接接头在再热裂纹现象的敏 感性方面的实际行为。该试验可通过对在如在实际反应器中那样对试样进行热处理和加压 之后而直接从焊接接头获得的试样使用破坏性方法来执行，以便尽可能接近地模拟反应器 的实际部件的实验条件。 基于稍后将更详细地讨论的试验，有可能选择对再热裂纹不大敏感的焊接材料， 优化焊接参数(例如热输入、电流类型、双丝或单丝、丝直径等等)，以及优化热处理参数， 例如使用2. 25Crl Mo 0. 25V作为基础材料。因此， 一个或多个示例性实施例的一些优点包 括，生产的反应器免于由于再热裂纹破坏而导致的昂贵且困难的修理，以及获得对产品质 量的高信心，因为在反应器建成之后，再热裂纹裂缝通常难以等同于非破坏性试验。
可以执行在示例性实施例中所提出的试验而不干扰生产过程，因为这些试验是 "在线的"，并且可以在每当材料供应或焊接参数和热输入发生变化时使用。而且，利用这些 试验，有可能在开始生产反应器之前，检验材料对再热裂纹的敏感性并防止制造反应器的 已破坏部件。 根据一个示例性实施例，如图3所示，从实际焊接接头20选择将被试验的试样26。 试样26可全部取自焊接接头20内。 一个这样的试样26在图4中被示出。图4所示的试 样26可具有矩形棱柱形状。该试样的平坦表面可被用来支撑应变仪和/或热电偶，以用于 对试样施加期望的伸长和温度。这些元件可被连接到计算机接口以便由计算机系统控制。 可替换地，这些元件可由操作者控制。另外，可通过计算机系统或者通过操作者收集这些元 件的输出，以提供包括对试样施加的温度和应力的数据库。然而，也可使用其他形状。根据 一个示例性实施例，图4所示的试样26的平坦表面28可与材料的晶粒取向平行。
接下来讨论根据一个示例性实施例的用于确定试样(探针)对再热裂纹的敏感性 的过程。如图5所示，在步骤50中测量试样26的尺寸。试样26的尺寸例如可利用千分尺 或利用可由计算机系统控制的光电装置来测量。试样可被安装在例如支撑试样的支架(未 示出)中。本领域技术人员所知的各种机械装置可被用来将试样固定到支架上，从而当通 过液压装置施加应力时，试样不会相对于支架移动。试样的尺寸可在机械装置将试样固定 到支架中之后被重新测量。步骤50的第一或第二测量子步骤之一可在一个示例性实施例 中省略。 在步骤52可通过液压装置对试样26施加预载荷。预载荷是由于热处理而在发生 应力松弛之前施加的载荷，该预载荷的值可以接近或低于试样的屈服强度值或在实际的焊 接部件上测量的残余应力值。屈服强度值对于基础材料和焊接材料的每种组合是特定的， 即该值取决于试样中包括的焊接材料，因为残余应力取决于焊接过程/参数以及所应用的 热处理。根据一个示例性实施例，对试样26施加的预载荷使得这类试样达到0. 3至0. 4mm 的伸长。试样的长度可在50至500mm范围内。这种伸长打算是示例性的，而不是限制示例 性实施例。事实上，这种伸长是基于试样的长度计算的。
在施加预载荷之后，从支架移除力施加装置，并且重新测量试样的长度以检验是 否获得了期望的伸长值。试样26的期望的伸长可以是试样长度的0.2%至0.3%。如果还 未获得期望的伸长值，则可以重复步骤52和54，直至达到期望的伸长。 一旦达到了期望的 伸长，则从支架移除试样，并可将其插入生热装置(例如加热室)中以便进行加热，正如接 下来将讨论的那样。 如接下来讨论的那样，对于试样可以应用三个不同的热处理分布图。然而，也可应 用其他热处理，并且所讨论的这三种热处理不是对示例性实施例的限制，也不是穷举的。所 述热处理之一在步骤56中被应用于试样。这三种热处理在图6-8中被示出。图6示出一 种具有慢斜坡的热处理，所述慢斜坡在临界温度具有步骤I，图7示出中间斜坡，以及图8示 出具有过冲的双斜坡。T^可以是675t:，斜坡可以具有的斜率在5和2(rC/h之间，支撑部 分可以延伸超过5至10小时，以及临界温度可以是65(TC。然而，本领域技术人员将会认识 到，这些值是示例性的，并且不适用于所有基础材料。这些特定的值在该示例性实施例中适 用于基础材料2. 25Cr 1Mo 0. 25V。 在步骤56中可以再次测量试样26的长度，并且随后，在步骤58中对试样施加另 一力，直到试样破裂。试样可在施加该第二力期间以下述多种方式之一而断裂裂开，穿晶 延性断裂，沿晶纯脆性或沿晶延性断裂，或者其他机制。断裂可与延性的存在一起发生或不 一起发生。在图5的步骤60中分析破裂的试样26的这些特征。根据一个示例性实施例， 对每一试样考虑三种不同的金相剖面。剖面Sl和S3是纵向剖面，剖面S2是横向剖面，如 图9所示。然而，根据另一个示例性实施例，至少使用两个剖面，即S1和S2。根据一个示例 性实施例，在试样26的相同部分30上考虑这三个剖面。对这些剖面Sl到S3的显微表面 执行各种试验，例如，在Sl和S3上检查再热裂纹破坏位置，以及在S2上检查晶粒结构的类 型。图9所示的试样26的剖面40可被用来分析断裂表面，例如，在扫描电子显微镜(SEM) 的帮助下比较脆性表面与延性表面。 沿晶断裂是一种沿着材料的晶粒边界的断裂。如果材料具有多个晶格组织，则当 一个晶格结束并且另一晶格开始时，断裂就改变方向以便沿着新晶粒。这导致具有凹凸边 缘的相当参差不齐的外观的断裂。沿晶断裂还可被描述为类似于沿着材料的晶粒边界发生 的裂纹。可看见晶粒的直边和有光泽的表面。 穿晶断裂是一种沿着晶粒材料中晶格边缘的断裂，其忽略了各个晶格中的晶粒。 这导致与沿着变化的晶粒的断裂相比，具有更不尖锐的边缘的相当平滑的外观的断裂。穿 晶断裂可被描述为类似于具有晶粒显示的木制七巧板件，但是每件具有的晶粒在不同方向 上延伸。相反，沿晶断裂沿着七巧板件的边缘，其忽略了木头中的晶粒。
这些不同类型的断裂可通过SEM分析来确定，其或者通过操作者执行，或者由上 述的计算机系统自动地执行。各种可能的断裂在图10-12中被示出。图10示出没有延性 的100%沿晶裂纹破坏的断裂表面。图11示出没有延性的沿晶裂纹破坏的区域(A)、有延 性的沿晶裂纹破坏的区域(B)、以及有延性的穿晶断裂的区域(C)的混合的断裂表面。图 12示出有延性的100%穿晶断裂的断裂表面。 在室温下，断裂表面通常只呈现出穿晶延性，以及沿晶特征的存在是在热处理期 间的高温下发生了某种破坏的指示，并被视为破坏。图13-16示出根据一个示例性实施例 的试样26的试验结果。图13示出在断裂表面(横向剖面)中的沿晶裂纹。图14示出氧化层覆盖的沿晶裂纹。图15示出具有脆性沿晶外观的断裂表面。图16示出通过光学显微 镜分析的显微纵向剖面，其中检测到在断裂表面下的多个平行沿晶裂纹和在晶粒边界的裂 纹扩展。 所执行的试验的结果类似于在反应器中观察到的实际的再热裂纹。试样中三种不
同微观结构的存在通过分析试样来识别(a)精细等轴晶粒结构(晶粒较小且随机取向)，
(b)粗等轴晶粒结构(晶粒较粗但仍然随机取向)，以及(c)柱状晶粒结构(晶粒较粗且定
向取向)。为了确保试验的有效性，应该存在45%的量的粗晶粒结构。所试验的试样与实
际反应器裂纹的断裂表面及其微观结构的比较在图17中被示出。试样与反应器裂纹之间
的这种匹配表明，根据一个示例性实施例，在准备阶段期间对试样施加的应力和热处理是
合适的，从而显示出所讨论的方法的再现对实际部件的再热裂纹破坏的能力。 为了定量地评价对试样的热处理的效果，根据一个示例性实施例，热处理剧烈程
度指数(SI)被引入并且对于每次热处理进行计算。剧烈程度指数可基于蠕变破坏、蠕变应
变积累、或其他技术来计算。 根据一个示例性实施例，基于对热处理的温度曲线进行近似的各种温度分布图来 计算用于破裂的试样的第一剧烈程度指数。更具体而言，热处理的实际温度利用步进温度 曲线来近似，并且剧烈程度指数被计算为对于步进温度曲线的各步计算的步进剧烈程度指 数的总和。 根据另一示例性实施例，第二剧烈程度指数可基于对热处理的温度曲线进行近似 的相同的温度分布图来计算。在这方面，破裂的试样的破坏参数通过利用步进温度曲线对 热处理的实际温度进行近似、并且将第二剧烈程度指数计算为步进温度曲线的各步的剧烈 程度指数的总和来评价。 根据一个示例性实施例，试样的破坏量与脆性面积相关联，并且其可以通过图像 分析软件来测量。剧烈程度指数SI(基于蠕变破坏)和试样的粗微观结构的函数是对照着 破坏量绘制的，如图18所示。基于该图，注意到破坏随着热处理的剧烈程度指数并且也随 着粗晶粒尺寸的百分比而增加。试样的破坏还对照着剧烈程度指数SI (基于蠕变应变累 积)和热输入(在焊接过程期间产生的热能)被绘制，如图19所示。基于该图，注意到破 坏随着热输入值而增加。然而，来自以上参数的破坏百分比的相关性可被改变，这取决于在 焊接过程期间使用的填充材料(耗材)。在这方面，图20示出来自不同供应商的几种耗材 显示出不同的破坏百分比。 基于在图18-20中所总结的结果，本发明的发明人已经推断出，试样的微观结构 (在粗晶粒尺寸方面)有助于由试样所显示的破坏量。因此，柱状晶粒结构量的减少改进了 材料抵抗再热裂纹的机会，即使对于合适的耗材在高百分比的粗晶粒结构不能促进再热裂 纹破坏的情况下也是如此。此外，已经观察到，耗材的影响可能支配其他因素。在这方面， 根据一个示例性实施例，与焊接耗材的影响相比，焊接参数和热处理可以具有第二次序的 影响。然而，焊接参数和热处理可减轻再热裂纹，即使这些参数对于不同的焊剂可能是不同 的。 根据另一示例性实施例，所研究的试样对再热裂纹的敏感性基于评价在分析的剖 面中所发现的脆性表面的面积。例如，如图21所示，断裂表面可显示与再热裂纹破坏无关 的快速断裂的第一区域D、以及由再热裂纹现象产生的裂纹破坏的第二区域E (沿晶延性断口分析路径)。第二区域E可包括纯脆性裂纹破坏的区域F，其对该实例可以基本上是第二 区域的15%。在区域F中未检测到在晶粒边界的延性断口分析路径。这种材料可被视为在 下列条件中的至少一个被满足的情况下对再热裂纹敏感区域F比区域E大0X，或者区域 E比上面讨论的特定试样的总断裂表面(区域D和E)大大约10%。然而，这些百分比对于 其他材料可能是不同的。 因此，基于关于图21讨论的估计的破坏和/或区域E和F的范围，在步骤60中预 测所研究的试样对再热裂纹的敏感性(参见图5)。如果破坏在预先确定的阈值之下，则试 样被认为对再热裂纹不敏感，并且试样中所使用的材料可在大规模生产中被使用。然而，如 果试样中的破坏超出了预先确定的阈值，则试样中所使用的材料被认为不适于反应器的大 规模生产。预先确定的阈值是材料(耗材)相关的。对于在以上示例性实施例之一中讨论 的反应器，即2. 25Cr lMoO. 25V，预先确定的阈值对区域F是0% ，以及对区域E是最大10% 的总断裂表面。 根据图22所示的一个示例性实施例，一种用于确定至少一种材料的试样对再热 裂纹的敏感性的方法，该试样包括焊接区域。该方法包括测量试样的长度的步骤2200， 对试样施加第一应力以使试样达到预先确定的伸长的步骤2210，对伸长的试样进行预定义 的热处理的步骤2220，对试样施加第二应力直到试样至少破裂成两个不同的部分的步骤 2230，以及确定破裂的试样对再热裂纹的敏感性的步骤2240。 该方法可在包括计算机系统的系统中实施，所述系统具有被配置成从例如应力施 加和测量装置、热电偶、长度测量装置、SEM显微镜等等接收数据的接口。这种装置或者用 于配置计算机系统的计算机指令的技术效果是确定试样对显示出再热裂纹的敏感性。
根据一个示例性实施例，计算机系统可被用来自动地执行上面在各个示例性实施 例中讨论的测量和计算，从而测量试样的长度，施加预载荷和载荷，应用热处理，以及确定 区域E和F的范围。因此，为了说明而非限制的目的，在图23中示出一个能够执行根据示 例性实施例的操作的代表性计算系统的实例。然而，应当认识到，本示例性实施例的原理同 样适用于标准计算系统。硬件、固件、软件或它们的结合可被用来执行在此描述的各种步骤 和操作。 适合用于执行在示例性实施例中所描述的动作的示例计算装置2300可包括服务 器2301。这种服务器2301可包括中央处理器(CPU) 2302，其与随机存取存储器(RAM) 2304 和只读存储器(ROM) 2306相耦合。ROM 2306还可以是用于存储程序的其他类型的存储介 质，例如可编程ROM (PROM)、可擦除PROM (EPROM)等等。处理器2302可与其他内部和外部的 部件通过输入/输出(I/O)电路2308和总线2310进行通信，以提供控制信号等等。处理 器2302执行本领域所知的多种功能，正如由软件和/或固件指令所命令的那样。
服务器2301还可包括一个或多个数据存储装置，包括硬盘和软盘驱动器2312、 CD-ROM驱动器2314、以及能够读取和/或存储信息的其他硬件(例如DVD)等等。在一个 实施例中，用于执行上面讨论的步骤的软件可被存储和分布在CD-ROM 2316、磁盘2318、或 其他形式的能够便携式存储信息的介质上。这些存储介质可被插入到诸如CD-ROM驱动器 2314、磁盘驱动器2312等等之类的装置中并由其进行读取。服务器2301可被耦合到显示 器2320，该显示器2320可以是任何类型的已知显示器或呈现屏幕，例如LCD显示器、等离子 显示器、阴极射线管(CRT)等等。用户输入接口 2322被提供，其包括一个或多个用户接口机构，例如鼠标、键盘、麦克风、触摸板、触摸屏、声音识别系统等。 服务器2301可通过网络与其他计算装置耦合，例如陆线和/或无线终端以及相关
联的监控应用。服务器可是大型网络配置的一部分，如在诸如因特网2328之类的全球区域
网络(GAN)中那样，其允许最终连接到各种陆线和/或移动客户端装置。 所公开的示例性实施例提供用于识别试样对再热裂纹的敏感性的服务器、方法以
及计算机程序产品。应该理解，该描述不打算限制本发明。相反，示例性实施例打算覆盖可
替换物、修改物以及等同物，这些被包括在如由所附权利要求所限定的本发明的精神和范
围中。而且，在示例性实施例的详细描述中，陈述了众多的特定细节以便提供对所要求保护
的本发明的全面理解。然而，本领域技术人员将会理解，可以实行各种实施例而不用这样的
特定细节。 本领域技术人员还将认识到，示例性实施例可被体现为服务器、方法或计算机程 序产品。因此，示例性实施例可采取完全硬件的实施例的形式、或者采取结合了硬件和软件 方面的实施例的形式。此外，示例性实施例可采取存储在计算机可读存储介质上的计算机 程序产品的形式，该计算机可读存储介质具有在该介质中包含的计算机可读指令。可以利 用任何合适的计算机可读介质，包括硬盘、CD-R0M、数字通用盘(DVD)、光存储装置，或磁存 储装置(例如软盘或磁带)。计算机可读介质的其他非限制性实例包括闪速类型的存储器 或其他已知的存储器。 虽然本示例性实施例的特征和元件以特定的组合在实施例中被描述，但是每个特 征或元件可单独使用而不需要实施例的其他特征和元件，或者可与或不与在此公开的其他 特征和元件以各种组合来使用。本申请中提供的方法或流程图可以被实施在计算机程序、 软件或固件中，其被有形地包含在计算机可读存储器中，以用于通过通用计算机或处理器 来执行。 本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳方式，并且还使任何本领域技术人 员能够实行本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的 可专利范围由权利要求来限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他实例。这些其他实 例打算在权利要求的范围之内，如果它们具有的结构元件不同于权利要求的字面语言的 话，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等同结构元件的话。
权利要求
一种用于确定至少一种材料的试样(26)对再热裂纹的敏感性的方法，所述试样(26)包括焊接区域(20)，所述方法包括测量所述试样(26)的长度；对所述试样(26)施加第一应力以使所述试样(26)达到预先确定的伸长；对所述伸长的试样(26)进行预定义的热处理(56)；对所述试样(26)施加第二应力，直到所述试样(26)至少破裂成两个不同的部分(30，40)；以及确定所述破裂的试样(26)对再热裂纹的敏感性。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，所述确定的步骤包括基于所述热处理的温度分布图来计算所述破裂的试样(30，40)的蠕变破坏剧烈程度指数；以及基于计算出的蠕变破坏剧烈程度指数来评价所述试样(26)的破坏参数。
3. 如权利要求2所述的方法，其中，所述计算的步骤包括利用步进温度曲线对所述热处理的实际温度进行近似；以及将所述蠕变破坏剧烈程度指数计算为所述步进温度曲线的各步的剧烈程度指数的总和。
4. 如权利要求1所述的方法，其中，所述确定的步骤包括基于所述热处理的温度分布图来计算所述破裂的试样(30，40)的蠕变应变累积剧烈程度指数；以及基于计算出的蠕变应变累积剧烈程度指数来评价所述试样(26)的破坏参数。
5. 如权利要求4所述的方法，其中，所述计算的步骤包括利用步进温度曲线对所述热处理的实际温度进行近似；以及将所述蠕变应变累积剧烈程度指数计算为所述步进温度曲线的各步的剧烈程度指数的总和。
6. 如权利要求1所述的方法，其中，所述热处理是下列热处理之一 第一热处理，其包括温度升高的第一区域、温度不变的第二区域、温度升高的第三区域、温度不变的第四区域、以及温度降低的第五区域；第二热处理，其包括温度升高的第一区域、温度不变的第二区域、以及温度降低的第三区域；以及第三热处理，其包括具有第一斜率的温度升高的第一区域、具有第二斜率的温度升高的第二区域、具有第三斜率的温度降低的第三区域、温度不变的第四区域、以及具有第四斜率的温度降低的第五区域。
7. 如权利要求1所述的方法，还包括切割所述试样(26)以便只包括焊接材料(20)。
8. 如权利要求1所述的方法，还包括切割所述试样(26)的表面以便与所述试样的所述材料的晶粒取向平行。
9. 如权利要求1所述的方法，还包括在所述试样的平坦表面上施加应变仪和/或热电偶，以监视所述试样的应变和/或温度。
10. 如权利要求1所述的方法，其中，所述确定的步骤还包括利用扫描电子显微镜来分析所述破裂的试样(26)的至少一个断裂表面，以识别裂纹破坏的第一区域(E)和快速断裂的第二区域(D)，其中裂纹破坏的所述第一区域(E)包括沿晶纯脆性裂纹破坏的第三区域(F);以及当下列条件中的至少一个被满足时将所述试样分类为对再热裂纹敏感所述第三区域(F)比所述第一区域高大约0%，以及裂纹破坏的所述第一区域(E)比所述破裂的试样(26)的断裂表面的总面积高大约10%，所述破裂的试样(26)具有化学成分2. 25Cr IMo 0. 25V。
11. 如权利要求1所述的方法，其中，所述确定的步骤还包括分析至少一个横向显微剖面以确定粗晶粒尺寸结构的百分比；以及当该剖面内的所述粗晶粒结构等于或高于总横向剖面面积的大约45%时，证实所述试验。
12. 如权利要求1所述的方法，其中，所述确定的步骤还包括对所述试样的至少两个剖面应用权利要求1所述的各步骤。
13. —种用于确定至少一种材料的试样(26)对再热裂纹的敏感性的系统，所述试样(26)包括焊接区域(20)，所述系统包括接口 (2308)，其被配置成从测量所述试样(26)的长度的长度测量装置接收第一数据，从应力施加和测量装置接收第二数据，所述应力施加和测量装置被配置成对所述试样施加第一应力以使所述试样(26)达到预先确定的伸长，以及确定所述试样(26)中的应力，从加热装置接收第三数据，所述加热装置被配置成对所述伸长的试样进行预定义的热处理，以及从所述应力施加和测量装置接收第四数据，所述应力施加和测量装置被配置成对所述试样(26)施加第二应力直到所述试样(26)至少破裂成两个不同的部分(30,40);以及处理器(2302)，其被连接到所述接口 (2308)并被配置成控制所述长度测量装置、所述应力施加和测量装置、以及所述加热装置，还被配置成基于从所述长度测量装置、所述应力施加和测量装置、以及所述加热装置接收到的信息，确定所述破裂的试样(30,40)对再热裂纹的敏感性。
14. 如权利要求13所述的系统，其中，所述处理器被配置成基于所述热处理的温度分布图来计算所述破裂的试样的蠕变破坏剧烈程度指数；以及基于计算出的蠕变破坏剧烈程度指数来评价所述试样的破坏参数。
15. 如权利要求14所述的系统，其中，所述处理器被进一步配置成利用步进温度曲线对所述热处理的实际温度进行近似；以及将所述蠕变破坏剧烈程度指数计算为所述步进温度曲线的各步的剧烈程度指数的总和。
全文摘要
本发明公开了用于确定再热裂纹敏感性的方法。用于确定材料的试样(26)对再热裂纹的敏感性的系统和方法，所述试样(26)包括焊接区域(20)。该方法包括测量试样(26)的长度，对试样(26)施加第一应力以使试样(26)达到预先确定的伸长，对伸长的试样(26)进行预定义的热处理，对试样(26)施加第二应力直到试样至少破裂成两个不同的部分(30，40)，以及确定破裂的试样(26)对再热裂纹的敏感性。
文档编号G01N1/44GK101710038SQ20091020575
公开日2010年5月19日 申请日期2009年9月11日 优先权日2008年9月14日
发明者E·焦尔尼, L·托纳雷利, M·罗马内利, M·马内蒂 申请人:诺沃皮尼奥内有限公司