一种金属复合板焊接接头腐蚀试样的制备方法与流程

本发明涉及焊接接头的腐蚀性能检验领域，具体而言，涉及一种金属复合板焊接接头腐蚀试样的制备方法。

背景技术：

金属复合板应用比较多的领域之一是高腐蚀性介质的输送、存储领域，比如油气输送管线、化学品运输和储存、脱硫脱硝管道等等。其一般由低合金钢和耐腐蚀材料组成，常用的耐腐蚀材料为不锈钢、镍基合金和钛合金等材料。在这些输送腐蚀介质的行业内，都需要对耐腐蚀材料进行严格的耐腐蚀试验。对于单金属材料，可直接按照相应的晶间腐蚀或者点蚀试验要求加工成试样后，再进行腐蚀试验就可以了，但是对于金属复合板，特别是金属复合板的焊接接头而言，要取得满足腐蚀试验要求的腐蚀试样非常困难。这是因为焊接接头的结构比较复杂，其焊缝包括覆层焊缝、过渡层焊缝和基层焊缝，除了不同焊缝之间的界面，还有焊缝与母材之间的界面，因此，对焊接接头腐蚀试样的厚度具有严格的要求。传统的腐蚀试样的制备方式是采用普通的线切割的方式将覆层减薄分离，以去除具有基层焊缝和过渡层焊缝的部分，然而，由于覆层厚度很薄，线切割的加工难度很高，不能保证加工所得到的切割面的成分是单纯的覆层成分，会存在成分上的梯度差别，在酸性介质内，试样本身形成原电池，造成试验结果偏差，不能反映覆层材料的实际耐腐蚀性能。

除了传统的线切割方式外，中国专利CN102564827A采用非试验面环氧树脂固封的方法，中国专利CN104458396A采用热塑性丙烯酸树脂、无水乙醇和硅溶胶固封的方法制备晶间腐蚀试样。这两种方法均不将金属复合板的基层全部清理干净，而是将非试验面与腐蚀溶液隔离，只将覆层表面浸泡在腐蚀溶液内。这样方法存在两个方面的问题，一是无法保证隔离层与腐蚀试样之间结合的致密性，二是在一些腐蚀试验标准中需要对整个覆层材料进行耐腐蚀试验，不允许对一个面进行隔离。

针对现有技术中所存在的上述问题，提供一种新的金属复合板焊接接头腐蚀试样的制备方法具有重要意义。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种金属复合板焊接接头腐蚀试样的制备方法，其能够快速高效地得到合格的腐蚀试样，且加工精度高。

为实现上述目的，本发明的金属复合板焊接接头腐蚀试样的制备方法，所述金属复合板包括覆层和基层，所述制备方法包括：

步骤一，选取具有焊接接头的金属复合板毛坯样；

步骤二，利用磨床将所述毛坯样的焊缝的余高磨除，并将所述覆层表面磨平；

步骤三，以所述覆层表面作为基准面，利用刨床将所述毛坯样减薄至第一厚度；

步骤四，利用夹具夹紧所述毛坯样，使所述基层表面朝上；

步骤五，将所述夹具安装于铣床上，利用所述铣床将所述毛坯样减薄至第二厚度；

步骤六，将所述夹具从所述铣床上卸下，再安装于磨床上，利用所述磨床将所述毛坯样减薄至目标厚度，以得到上下表面的成分均为覆层成分的毛坯样；

步骤七，将所述毛坯样的长度切割至目标长度，得到所述腐蚀试样。

优选地，所述制备方法还包括：利用金相研磨机对所述腐蚀试样的表面进行打磨。

进一步地，所述金相研磨机采用400目金相砂纸。

优选地，所述毛坯样的角变形角度小于2度。

优选地，所述第一厚度为5mm。

优选地，所述夹具包括底座和连接于所述底座两侧的夹紧部，所述底座和夹紧部之间形成有燕尾槽；所述步骤四中，将所述毛坯样加工成能够被所述夹紧部夹紧于所述燕尾槽的燕尾状。

进一步地，所述底座和夹紧部通过紧固螺栓连接。

进一步地，所述底座包括能够吸附于所述铣床和磨床的磁性部以及连接于所述磁性部并用于支撑所述毛坯样的支撑部。

进一步地，所述磁性部的材质为碳钢，所述支撑部的材质为不锈钢。

优选地，所述第二厚度与目标厚度之差为0.2mm。

本发明的金属复合板焊接接头腐蚀试样的制备方法，通过采用不同的机械加工工装完成该制备方法特有的加工步骤，严格控制腐蚀试样的尺寸，加工精度高，并能快速高效地得到合格的腐蚀试样，从而克服了金属复合板焊接接头的腐蚀试样加工的难点。

附图说明

图1为本发明的金属复合板焊接接头腐蚀试样的制备方法中毛坯样的初始状态的结构示意图；

图2为本发明的金属复合板焊接接头腐蚀试样的制备方法中具有第一厚度的毛坯样的结构示意图；

图3为本发明的金属复合板焊接接头腐蚀试样的制备方法中毛坯样被加工成呈燕尾状的毛坯样的结构示意图；

图4为本发明的金属复合板焊接接头腐蚀试样的制备方法中所用到的夹具的结构示意图；

图5为呈燕尾状的毛坯样被夹紧于夹具的装配示意图；

图6为采用本发明的金属复合板焊接接头腐蚀试样的制备方法中具有目标厚度的毛坯样的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图，对本发明的结构以及工作原理等作进一步的说明。

金属复合板包括覆层和基层，本发明的金属复合板焊接接头腐蚀试样的制备方法是制备仅具有覆层成分的焊接接头腐蚀试样，参见图1～图6，本发明的金属复合板焊接接头腐蚀试样的制备方法包括：

步骤一，选取具有焊接接头的金属复合板毛坯样10。

由于焊接工艺的偏差导致不同的金属复合板具有不同的焊接变形，而金属复合板的覆层一般比较薄，厚度在1～3mm之间，一旦焊接试板的变形过大，将无法获得标准的腐蚀试样，因此，对于一些具有弧状焊接接头的毛坯样，需要对其进行压平处理，以减小毛坯样的变形，或者，在焊接时考虑反变形措施，作为优选，可选取角变形角度小于2度的毛坯样，作为腐蚀试样制备的样本。

图1为毛坯样的结构示意图，如图1所示，焊接接头的焊缝包括覆层焊缝13、过渡层焊缝14以及基层焊缝15三种焊缝，因此，需要严格控制腐蚀试样的厚度，即需要将毛坯样10具有基层焊缝15和过渡层焊缝14的部分去除，以满足对金属复合板的覆层11部分的耐腐蚀性能的全面评价。

步骤二，利用磨床将步骤一中的毛坯样10的焊缝的余高磨除，并将覆层11表面磨平，以将该覆层11表面作为后续工序的基准面。

步骤三，以步骤二中所得的覆层11表面作为基准面，利用刨床将步骤二中所得的毛坯样10减薄至第一厚度t1。图2为减薄至第一厚度的毛坯样的结构示意图，如图2所示，该步骤即利用刨床对毛坯样10的基层12进行减薄。优选地，上述第一厚度t1可控制为5mm。

步骤四，利用夹具夹紧毛坯样10，使基层12表面朝上。为了得到标准的腐蚀试样，需要将步骤三中得到的毛坯样10的厚度再减薄，由于需要减薄的厚度很小，为了提高试样制备精度，可将上述毛坯样10夹紧于夹具上，以避免在减薄过程中毛坯样10移动，从而减小加工误差。

步骤五，将夹紧毛坯样10的夹具安装于铣床上，利用铣床将毛坯样10从基层12表面减薄至第二厚度。由于铣床比刨床的加工精度高且效率高，因此，该步骤中采用铣床进行减薄，而步骤三中，需要减薄的厚度较大，精度要求不高，为了节约加工成本，步骤三中采用刨床进行减薄。优选地，上述第二厚度可控制为比所要制备的腐蚀试样的目标厚度厚0.2mm，即第二厚度与目标厚度之差为0.2mm。

步骤六，将夹具从铣床上卸下，再安装于磨床上，利用磨床将毛坯样10减薄至目标厚度t，以得到上下表面的成分均为覆层成分的毛坯样，此时，如图6所示，已将毛坯样10具有基层焊缝15和过渡层焊缝14的部分去除。利用磨床进行加工，可使毛坯样10的上表面变得光滑。

焊接接头包括焊缝、熔合区和热影响区，不同的焊接方法会造成熔合区和热影响区的范围不同，因此，上述腐蚀试样的目标厚度t会根据不同的焊接方法而有所不同，既要保证对焊接接头覆层部分耐腐蚀性能评价的全面性，又要避免基层焊缝15、过渡层焊缝14对覆层焊缝13耐腐蚀性能的影响。

腐蚀试样的目标厚度t的最小值和最大值的计算公式分别为：

tmin＝0.5Tciad，

tmax＝ηTciad，

其中，tmin为目标厚度t的最小值；tmax为目标厚度t的最大值；Tciad为金属复合板的覆层11厚度；η为焊接方法因子，例如，氩弧焊的焊接方法因子取70～75％，气保焊的焊接方法因子取65～70％，埋弧焊的焊接方法因子取60～65％。

步骤七，将毛坯样10的长度切割至目标长度，得到腐蚀试样。

为了提高上述得到的腐蚀试样的表面光滑度，上述制备方法还可包括利用金相研磨机对腐蚀试样的表面进行打磨，其中，金相研磨机可采用400目金相砂纸。

上述制备方法中采用的夹具的结构可有多种选择，参见图4，作为夹具的一种结构，该夹具包括底座20和连接于底座20两侧的夹紧部30，底座20和夹紧部30之间形成有燕尾槽40；参见图3并结合图5，步骤四中，可将毛坯样10加工成能够被上述夹紧部30夹紧于燕尾槽40的燕尾状。呈燕尾状的毛坯样10的两端具有倾斜面，优选地，该倾斜面的倾斜角度为40～50度，其可以保证该毛坯样10横向受到足够的力，从而防止毛坯样10左右滑动，同时，也保证了该毛坯样10在竖直方向上受到足够的力，从而防止在用铣床或者磨床对毛坯样进行加工时，毛坯样10被带出夹具。

如图5所示，底座20和夹紧部30通过紧固螺栓50连接，当需要将毛坯样10装入夹具时，需先将紧固螺栓50先拧松以将毛坯样10装入燕尾槽40，然后再将紧固螺栓50拧紧，使得夹紧部30将毛坯样10夹紧于燕尾槽40内。

上述底座20的结构亦有多种选择，如图4所示，作为一种方式，底座20包括能够吸附于铣床和磨床的磁性部21以及连接于磁性部21并用于支撑毛坯样10的支撑部22。其中，磁性部21和支撑部22通过紧固螺栓23连接。

本发明的金属复合板焊接接头腐蚀试样的制备方法是将金属复合制备仅具有覆层成分的焊接接头腐蚀试样，避免基层15焊缝和过渡层焊缝14对覆层焊缝13的耐腐蚀性能的影响，因此，当将毛坯样10安装于夹具上时，支撑部22的材质选择也有一定要求，作为优选，磁性部21的材质选为碳钢，可很好地将夹具吸附于铣床或者磨床上；支撑部22的材质则选为不锈钢，支撑部22与毛坯样10的的覆层11表面直接接触，采用不锈钢可避免其他材质与覆层11表面接触而影响所得腐蚀试样的耐腐蚀性能。

本发明的金属复合板焊接接头腐蚀试样的制备方法，通过采用不同的机械加工工装完成该制备方法特有的加工步骤，严格控制腐蚀试样的尺寸，加工精度高，并能快速高效地得到合格的腐蚀试样，从而克服了金属复合板焊接接头的腐蚀试样加工的难点。

以上，仅为本发明的示意性描述，本领域技术人员应该知道，在不偏离本发明的工作原理的基础上，可以对本发明作出多种改进，这均属于本发明的保护范围。