专利名称：一种贝氏体钢焊接接头韧性的检测方法
技术领域：
本发明涉及力学性能技术领域，更具体地，本发明涉及一种贝氏体钢焊接接头韧性的检测方法。
背景技术：
汽轮机低压焊接转子大多采用贝氏体钢焊接，韧性是贝氏体钢焊接接头的重要力学参数，是影响汽轮机转子安全性的一个重要因素。随着转子向高参数、大型化方向发展，韧性的重要性越来越大；而历史上由韧性不足引发的转子脆性断裂事故更加凸显了韧性的重要性。在转子的埋弧焊过程中，先焊焊道的热影响粗晶区会受到后续多道焊道的复杂热作用，从而形成焊接接头中韧性的相对薄弱环节一层间，层间制约着整个转子的韧性的提 高。已有的实验研究表明，在贝氏体钢焊缝的层间较易出现M-A组元。M-A组元含有较高的碳含量，相比于铁素体基体，其硬度更高，所以M-A组元的大小、分布等都对接头的韧性有着重要的影响。研究M-A组元与焊接接头韧性之间的对应关系十分具有现实意义。已知现有的研究方法主要是通过热模拟的方法放大焊接层间，使用两步电解腐蚀显示出M-A组元之后进行软件统计。目前已有的研究成果是发现M-A组元的形状、大小及分布对接头的韧性有重要影响。这种方法可以较为准确得腐蚀出M-A组元，统计也更加精确；但是两步电解腐蚀法需要多种试剂,需要通电,腐蚀工艺也较为复杂,适合实验室使用，在实际生产中并不适用。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种腐蚀工艺简单、易于操作且适合实际生产的贝氏体钢焊接接头韧性的检测方法。根据本发明实施例的贝氏体钢焊接接头韧性的检测方法，包括以下步骤a)提供贝氏体钢焊接接头试样；b)将试样使用苦味酸腐蚀溶液腐蚀，并将腐蚀后的试样进行抛光、清洗；c)将清洗之后的试样拍摄金相图片；d)将所述金相图片进行图像处理和数据统计得到金相图片中黑色区域的面积参数；e)将不同试样的面积参数进行比较，得到不同试样韧性的相对大小。根据本发明实施例的贝氏体钢焊接接头韧性的检测方法，相比于两步电解腐蚀法，该方法不仅针对M-A组元，还可以将碳含量较高的区域全部腐蚀出来，适用范围广，而且腐蚀工艺简单，易于操作，不仅可以用于实验室研究，还可在实际生产中使用。另外，根据本发明上述实施例的贝氏体钢焊接接头韧性的检测方法，还可以具有如下附加的技术特征根据本发明的一个实施例，其中所述面积参数包括平均面积。
根据本发明的一个实施例，步骤a)包括a-Ι)提供贝氏体钢焊接接头试样，将试样进行热模拟以放大所述试样的层间；a-2)将热模拟之后的试样依次用第一至第六段砂纸进行磨样；a-3)将磨样后的试样进行抛光，去除试样表面划痕和麻点。根据本发明的一个实施例，所述第一段至第六段砂纸分别为400#、600#、800#、1000#、1500# 和 2000# 砂纸。根据本发明的一个实施例，步骤a-3)中所用抛光膏为2. 5号和O. 5号抛光膏。根据本发明的一个实施例，步骤b)包括
b-Ι)配制苦味酸腐蚀溶液；b-2)将热模拟之后的试样表面浸入苦味酸腐蚀溶液中腐蚀，等试样表面完全变黑之后取出；b-3)用脱脂棉去除试样表面黑色物质后进行抛光处理；b-4)将抛光后的试样在酒精中进行超声清洗；b-5 )重复步骤 b-2 ) -b-4 ) 4-5 次。根据本发明的一个实施例，所述苦味酸腐蚀溶液为过饱和苦味酸溶液，其溶剂为95 °C的蒸馏水。根据本发明的一个实施例，所述苦味酸腐蚀溶液中含有洗洁精，所述洗洁精与所述溶剂的体积比为3 :200。根据本发明的一个实施例，步骤b-3)中所用抛光膏为O. 5号抛光膏，抛光时间为
5s0本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图I是根据本发明实施例的贝氏体钢焊接接头韧性的检测方法的流程示意图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。首先参考图I描述根据本发明实施例的贝氏体钢焊接接头韧性的检测方法的流程。具体地，根据本发明实施例的贝氏体钢焊接接头韧性的检测方法包括以下步骤a)提供贝氏体钢焊接接头试样；b)将试样使用苦味酸腐蚀溶液腐蚀，并将腐蚀后的试样进行抛光、清洗；c)将清洗之后的试样拍摄金相图片；d)将所述金相图片进行图像处理和数据统计得到金相图片中黑色区域的面积参数；
e)将不同试样的面积参数进行比较，得到不同试样韧性的相对大小。由此，根据本发明实施例的贝氏体钢焊接接头韧性的检测方法，相比于两步电解腐蚀法，该方法不仅针对M-A组元，还可以将碳含量较高的区域全部腐蚀出来，适用范围广，而且腐蚀工艺简单，易于操作，不仅可以用于实验室研究，还可在实际生产中使用。在步骤a)中，所述贝氏体钢焊接接头试样的来源没有特殊限制，采用普通的经过贝氏体钢焊接的接头即可。为了便于检测所述贝氏体钢焊接接头试样的韧性，可以将试样进行热模拟以放大所述试样的层间，所述热模拟方法可以采用常规热模拟试验用方法。考虑到需要拍摄金相图片，所以需要将热模拟之后的试样进行磨样；考虑到划痕和麻点会影响试样的后续腐蚀效果，可以将试样在打磨之后进行抛光处理。关于磨样的方法和砂纸没有特殊限制，只要能将试样表面打磨平整即可。优选地，
可以将热模拟之后的试样依次用第一至第六段砂纸进行磨样，所述第一段至第六段砂纸分别为400#、600#、800#、1000#、1500#和2000#砂纸，磨样后保证后一段砂纸的磨痕能够完全覆盖上一段砂纸的磨痕。抛光处理可以去除经过磨样后的试样表面的划痕和麻点，关于所述抛光方法没有特殊限制，选用合适的抛光膏进行抛光即可。优选地，所用抛光膏为2. 5号和O. 5号抛光膏。具体地，步骤a)可以包括以下步骤a-Ι)提供贝氏体钢焊接接头试样，将试样进行热模拟以放大所述试样的层间；a-2)将热模拟之后的试样依次用第一至第六段砂纸进行磨样；a-3)将磨样后的试样进行抛光，去除试样表面划痕和麻点。在步骤b)中，将经过磨样和抛光处理后的试样进行腐蚀处理，并将腐蚀后的试样进行抛光和清洗。所述腐蚀处理所用试剂为苦味酸腐蚀溶液，优选地，采用过饱和苦味酸腐蚀溶液。所述过饱和苦味酸腐蚀溶液采用95°C的蒸馏水作为溶剂，可以增加苦味酸的溶解量。所述过饱和苦味酸腐蚀溶液中还可以含有洗洁精，所述洗洁精与所述溶剂的体积比为3 :200。所述腐蚀处理的方法没有特殊限制，只要能达到将试样表面腐蚀的效果即可。为了保证腐蚀充分，优选地，可以将热模拟之后的试样表面浸入苦味酸腐蚀溶液中进行腐蚀，等试样表面完全变黑之后取出，取出后，使用干净的脱脂棉在流动的水中擦去试样表面黑色物质。待试样表面黑色物质擦除后，将其进行抛光和清洗。由于试样刚经过腐蚀处理,为了防止抛光过程对试样产生损伤，此处抛光采用轻抛，轻抛所用抛光膏为O. 5号抛光膏，轻抛时间为5s。抛光后将试样放到酒精中进行超声清洗，清洗时间为2min。为了保证腐蚀效果，可以重复上述腐蚀、抛光和清洗步骤4-5次。具体地，步骤b)可以包括以下步骤b-Ι)配制苦味酸腐蚀溶液；b-2)将热模拟之后的试样表面浸入苦味酸腐蚀溶液中腐蚀，等试样表面完全变黑之后取出；b-3)用脱脂棉去除试样表面黑色物质后进行抛光处理；b-4)将抛光后的试样在酒精中进行超声清洗；b-5 )重复步骤 b-2 ) -b-4 ) 4-5 次。
将清洗之后的试样拍摄低倍(100X、200X、500X等)下的金相图，并将所述金相图片进行图像处理和数据统计得到金相图片中黑色区域的面积参数。所述图像处理软件没有特殊限制，例如可以采用OpenCV等。将不同试样的面积参数进行比较，得到不同试样韧性的相对大小。其中，所述面积参数主要为平均面积值。下面参照实施例具体描述根据本发明的贝氏体钢焊接接头韧性的检测方法。实施例I提供贝氏体钢焊接接头试样，将试样进行热模拟放大所述试样的层间。将热模拟之后的试样依次用400#、600#、800#、1000#、1500#和2000#砂纸进行磨样，然后将磨样后的
试样进行抛光，去除试样表面划痕和麻点。将过量苦味酸溶于200ml 95°C的蒸馏水中，并添加3ml洗洁精配制得到过饱和苦 味酸腐蚀溶液。将热模拟之后的试样表面浸入过饱和苦味酸腐蚀溶液中腐蚀3min，等试样表面完全变黑之后取出；使用干净的脱脂棉在流动的水中擦去试样表面黑色物质，用O. 5号抛光膏将试样轻抛为5s，放到酒精中进行超声清洗2min。重复上述腐蚀、抛光和清洗步骤4-5次。将清洗之后的试样拍摄低倍(100X、200X、500X等)下的金相图，并将所述金相图片采用OpenCV进行图像处理和数据统计得到金相图片中黑色区域的面积参数。将不同试样的面积参数进行比较，得到不同试样韧性的相对大小。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种贝氏体钢焊接接头韧性的检测方法，其特征在于，包括以下步骤 a)提供贝氏体钢焊接接头试样； b)将试样使用苦味酸腐蚀溶液腐蚀,并将腐蚀后的试样进行抛光、清洗； c)将清洗之后的试样拍摄金相图片； d)将所述金相图片进行图像处理和数据统计得到金相图片中黑色区域的面积参数； e)将不同试样的面积参数进行比较，得到不同试样韧性的相对大小。
2.根据权利要求I所述的贝氏体钢焊接接头韧性的检测方法，其特征在于，其中所述面积参数包括平均面积。
3.根据权利要求I所述的贝氏体钢焊接接头韧性的检测方法，其特征在于，步骤a)包括 a_l)提供贝氏体钢焊接接头试样，将试样进行热模拟以放大所述试样的层间； a-2)将热模拟之后的试样依次用第一至第六段砂纸进行磨样； a-3)将磨样后的试样进行抛光，去除试样表面划痕和麻点。
4.根据权利要求3所述的贝氏体钢焊接接头韧性的检测方法，其特征在于，所述第一段至第六段砂纸分别为400#、600#、800#、1000#、1500#和2000#砂纸。
5.根据权利要求3所述的贝氏体钢焊接接头韧性的检测方法，其特征在于，步骤a-3)中所用抛光膏为2. 5号和O. 5号抛光膏。
6.根据权利要求I所述的贝氏体钢焊接接头韧性的检测方法，其特征在于，步骤b)包括 b-Ι)配制苦味酸腐蚀溶液； b-2)将热模拟之后的试样表面浸入苦味酸腐蚀溶液中腐蚀,等试样表面完全变黑之后取出； b-3)用脱脂棉去除试样表面黑色物质后进行抛光处理； b-4)将抛光后的试样在酒精中进行超声清洗； b-5)重复步骤 b-2) -b-4) 4-5 次。
7.根据权利要求6所述的贝氏体钢焊接接头韧性的检测方法，其特征在于，所述苦味酸腐蚀溶液为过饱和苦味酸溶液，其溶剂为95°C的蒸馏水。
8.根据权利要求7所述的贝氏体钢焊接接头韧性的检测方法，其特征在于，所述苦味酸腐蚀溶液中含有洗洁精，所述洗洁精与所述溶剂的体积比为3 :200。
9.根据权利要求6所述的贝氏体钢焊接接头韧性的检测方法，其特征在于，步骤b-3)中所用抛光膏为O. 5号抛光膏,抛光时间为5s。
全文摘要
本发明公开了一种贝氏体钢焊接接头韧性的检测方法，包括以下步骤a)提供贝氏体钢焊接接头试样；b)将试样使用苦味酸腐蚀溶液腐蚀，并将腐蚀后的试样进行抛光、清洗；c)将清洗之后的试样拍摄金相图片；d)将所述金相图片进行图像处理和数据统计得到金相图片中黑色区域的面积参数；e)将不同试样的面积参数进行比较，得到不同试样韧性的相对大小。根据本发明实施例的检测方法，相比于两步电解腐蚀法，该方法不仅针对M-A组元，还可以将碳含量较高的区域全部腐蚀出来，适用范围广，而且腐蚀工艺简单，易于操作，不仅可以用于实验室研究，还可在实际生产中使用。
文档编号G01N21/84GK102778457SQ20121026931
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月30日 优先权日2012年7月30日
发明者吴健栋, 孙林根, 张伯奇, 李克俭, 李轶非, 潘际銮, 王梁, 蔡志鹏 申请人:清华大学