[發(fā)明專利]一種測量焊管顯微硬度分布的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010535551.X
• 申請日: 2010-11-04
• 公開（公告）號: CN102095654A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 詹梅;楊合;任寧
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N3/40
• 分類號: G01N3/40;G01N1/32
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬管材成形研究技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測量焊管顯微硬度分布的方法。

背景技術(shù)

不同的焊接方法與工藝造成焊縫區(qū)及熱影響區(qū)的范圍大小和材料的特性不一樣，并與母材的性能存在顯著差異。而硬度試驗的結(jié)果能敏感的反映出焊縫、熱影響區(qū)和母材區(qū)域的材料在化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)上的差異。因此，硬度是反映焊管力學(xué)性能中最常用的一個性能指標(biāo)，而且焊管焊縫區(qū)、熱影響區(qū)和母材區(qū)的硬度分布還是準(zhǔn)確確定各區(qū)域的寬度以及焊管本構(gòu)的基礎(chǔ)。

而目前國內(nèi)外常用方法是用砂紙將焊管待測量表面打磨擦亮后，在管坯表面沿周向粘貼一細條坐標(biāo)紙。用夾具夾好管件，放于試驗臺上，從焊縫中線正中開始測量硬度；然后松開夾具，將管坯旋轉(zhuǎn)1mm(通過對齊坐標(biāo)紙的1mm網(wǎng)格線來實現(xiàn))，再次夾緊管坯，再次測量。如此重復(fù)，直至一周為止。這種方法存在如下的局限性：

(1)由于管坯的焊縫表面氧化層和雜質(zhì)的存在，可能使得試驗測量到的硬度值包含了焊縫表面氧化層和雜質(zhì)的硬度值，另外表面熱處理也會影響硬度值的測量。這樣直接對管坯外表面進行顯微硬度測量就無法真正反映整個焊縫區(qū)和熱影響區(qū)的顯微硬度特性，而且焊縫的橫截面及管坯內(nèi)表面的顯微硬度都無法測量，因此該方法測量出的硬度不是很準(zhǔn)確。

(2)這種方法不適用于直徑大于60mm的管坯的硬度測量。因為管坯尺寸過大時，裝夾后總高度可能會超過顯微硬度計工作臺的最大垂直伸縮范圍，從而導(dǎo)致無法對管坯進行顯微硬度測量。

(3)由于管坯表面是一個圓弧面，當(dāng)壓頭壓入凸面時，對壓入力將有很少的側(cè)面支撐，這樣，壓頭將會比具有相同硬度的金屬平面上壓入的更深。因此，對于凸面試樣，將會得到較低的讀數(shù)。

(4)由于管坯表面是一個圓弧面，顯微鏡不容易聚焦，導(dǎo)致測量的視場模糊，使之精度降低。

(5)試樣裝夾位置不精確或夾持不牢固，容易使得儀器的壓頭打出的壓痕不是規(guī)則的正方形，使精度下降，甚至導(dǎo)致儀器無法測量。

(6)坐標(biāo)紙的最小刻度為1mm，因此對于焊縫寬度小于1mm的窄焊縫管，采用這種方法會焊縫區(qū)域的測量點過少甚至沒有，從而導(dǎo)致所得結(jié)果不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的或者測量精度低、不適用于管徑大于60mm的管坯顯微硬度測量的不足，本發(fā)明提出了一種測量焊管顯微硬度分布的方法

本發(fā)明通過在包含焊縫、熱影響區(qū)和部分母材的管坯局部橫截面試樣上進行硬度測試的方法，獲得各個區(qū)域的硬度分布的方法，其具體過程如下：

第一步，切割試樣；

采用線切割方法，以焊縫為中心在管坯表面截取弧形試樣，使得截下的試樣中包含有焊縫、熱影響區(qū)及部分母材，形成了測試顯微硬度的混合試樣。

第二步，制備試樣；

采用鑲樣機鑲樣，使焊縫橫截面垂直于硬度計的壓頭，最后經(jīng)過打磨和拋光工序后得到顯微硬度試樣。

第三步，測量顯微硬度；

在測量時，通過位于顯微硬度儀工作臺面上X方向和Y方向的螺旋測微儀，分別控制顯微硬度儀在試樣焊縫的垂直方向和管坯厚度方向的位移。在母材區(qū)、熱影響區(qū)和焊縫區(qū)分別采用不同的進給間距進行測量。在母材區(qū)，X方向每隔1mm進行一次測量，同時在Y方向上根據(jù)式(1)平均取n₁個點進行測量。在焊縫區(qū)，X方向每隔0.1mm進行一次測量，在Y方向上根據(jù)式(2)平均取n₂個點進行測量。在熱影響區(qū)，X方向每隔0.25mm進行一次測量，同時在Y方向上根據(jù)式(3)平均取n₃個點進行測量。

n₁＝int(t/0.8)+1?????????????????????(1)

n₂＝int(t/0.4)+1?????????????????????(2)

n₃＝int(t/0.5)+1?????????????????????(3)

在式(1)、(2)、(3)中，t為管材壁厚，其單位為mm，n₁為母材區(qū)上沿Y方向上的測量點數(shù)，n₂為在焊縫區(qū)沿Y方向的測量點數(shù)；n₃為在熱影響區(qū)沿Y方向的測量點數(shù)。

第四步，確定顯微硬度分布；

取X方向各個測量位置的平均值，得到焊縫區(qū)、熱影響區(qū)和母材區(qū)的顯微硬度分布。