[發(fā)明專利]奧氏體不銹鋼焊縫熱裂紋缺陷的高精度預(yù)制和驗(yàn)證方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310407889.0
• 申請日: 2013-09-09
• 公開（公告）號(hào): CN104416271B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張興田;丁有元;張濤;王奇文;戚屯鋒;方江
• 申請（專利權(quán)）人: 中核核電運(yùn)行管理有限公司;核電秦山聯(lián)營有限公司
• 主分類號(hào): B23K9/23
• 分類號(hào): B23K9/23;B23K9/235
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心11007
• 代理人: 程旭輝

1.一種奧氏體不銹鋼焊縫熱裂紋缺陷的高精度預(yù)制和驗(yàn)證方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1，墊板堆焊焊接試件

步驟1.1，模擬焊條制取，制取藥皮類型與管道安裝使用焊條相同的模擬焊條，熱裂敏感元素P位于《壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則(RCC-M)》(1993版)技術(shù)規(guī)范規(guī)定的上限，Ni、Cr位于RCC-M規(guī)定的下限，采用RCC-M規(guī)定的DELONG圖計(jì)算δ鐵素體含量；

步驟1.2，選擇堆焊墊板，采用ASTM304L奧氏體不銹鋼作為堆焊墊板；

步驟1.3，堆焊，在選定的墊板上堆焊，堆焊3層，底層6～8道，其余兩層6道，分別采用正常和偏離正常焊接工藝參數(shù)堆焊；

步驟1.4，對(duì)堆焊的熔敷金屬的熱裂紋采用超聲波檢驗(yàn)、射線照相檢驗(yàn)、液體滲透檢驗(yàn)、δ鐵素體含量測定和微觀金相解剖，進(jìn)行熱裂敏感性檢驗(yàn)；

步驟1.4.1，對(duì)堆焊的熔敷金屬分別進(jìn)行包括超聲波檢驗(yàn)和射線照相檢驗(yàn)的無損體積性檢驗(yàn)；

步驟1.4.2，對(duì)堆焊的熔敷金屬進(jìn)行逐層打磨和逐層液體滲透檢驗(yàn)、微觀金相解剖檢驗(yàn)，δ鐵素體含量測定；

步驟1.4.2.1，采用砂輪逐層打磨及液體滲透檢驗(yàn)，每層打磨深度0.5mm～0.6mm，每打磨一層之后進(jìn)行液體滲透檢驗(yàn)和δ鐵素體含量測定，同時(shí)觀察和分析液體滲透檢驗(yàn)顯示的熱裂紋形貌；

步驟1.4.2.2，微觀金相解剖，對(duì)采用相同焊接工藝參數(shù)堆焊的熔敷金屬機(jī)械切割制取金相樣品，從表面和橫剖面兩個(gè)方向進(jìn)行熱裂紋形貌及分布的微觀金相分析；

步驟1.4.2.3，化學(xué)成分分析，從金相樣品取樣剩余熔敷金屬上取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析；

步驟1.5，確定模擬焊條，根據(jù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則I確定模擬焊條，若不滿足評(píng)價(jià)準(zhǔn)則I，則需調(diào)整模擬焊條焊芯和藥皮的化學(xué)成分，使其滿足評(píng)價(jià)準(zhǔn)則I；評(píng)價(jià)準(zhǔn)則I為采用正常焊接工藝參數(shù)堆焊的熔敷金屬中沒有熱裂紋存在，采用偏離正常焊接工藝參數(shù)堆焊的熔敷金屬中有熱裂紋存在，熔敷金屬化學(xué)成分中P位于RCC-M規(guī)定的上限，Ni、Cr位于RCC-M規(guī)定的下限，δ鐵素體含量2.0％～4.0％；

步驟2，環(huán)對(duì)接焊接試件

步驟2.1，環(huán)對(duì)接焊接試件制取步驟

2.1.1，選擇環(huán)對(duì)接焊接的管段，采用使役管道安裝剩余的管材及規(guī)格；

步驟2.1.2，環(huán)對(duì)接焊，采用步驟1.5確定的模擬焊條進(jìn)行環(huán)對(duì)接焊接，分別采用正常和偏離正常焊接工藝參數(shù)進(jìn)行全位置氬電聯(lián)焊，坡口形式符合RCC-M規(guī)定；首先采用Φ1.6mm的ER316L焊絲進(jìn)行2層氬弧打底焊，其余焊層采用模擬焊條進(jìn)行手工電弧焊，環(huán)焊縫共由10個(gè)焊層組成，氬弧打底焊層總厚度5mm～6mm、手工電弧焊層平均厚度不超過模擬焊條直徑尺寸；

步驟2.2，環(huán)對(duì)接焊接試件熔敷金屬無損試驗(yàn)，

步驟2.2.1，對(duì)焊縫熔敷金屬表面拋光達(dá)到無損檢驗(yàn)表面粗糙度要求之后，依次進(jìn)行射線照相檢驗(yàn)和超聲波檢驗(yàn)；

步驟2.2.2，采用砂輪逐層打磨及液體滲透檢驗(yàn)，每層打磨深度0.5mm～0.6mm，每打磨一層之后進(jìn)行液體滲透檢驗(yàn)和δ鐵素體含量測定，同時(shí)觀察液體滲透檢驗(yàn)顯示的熱裂紋形貌并與使役管道環(huán)焊縫熔敷金屬熱裂紋缺陷特性進(jìn)行比對(duì)，打磨持續(xù)到液體滲透檢驗(yàn)沒有檢出熱裂紋為止；

步驟2.3，對(duì)采用相同焊接工藝參數(shù)焊接的環(huán)對(duì)接焊接試件熔敷金屬機(jī)械加工制取金相樣品，對(duì)金相樣品從橫剖和縱剖兩個(gè)方向進(jìn)行熱裂紋形貌及分布的微觀金相分析；

步驟2.4，對(duì)金相樣品取樣剩余熔敷金屬取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析；

步驟2.5，根據(jù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則II確定模擬焊條，若不滿足評(píng)價(jià)準(zhǔn)則II，則需調(diào)整模擬焊條焊芯和藥皮的化學(xué)成分，評(píng)價(jià)準(zhǔn)則II為采用正常焊接工藝參數(shù)焊接的熔敷金屬中不能有熱裂紋存在，采用偏離正常焊接工藝參數(shù)焊接的熔敷金屬中有熱裂紋存在，熔敷金屬中熱裂紋與使役管道環(huán)焊縫熔敷金屬熱裂紋缺陷特性數(shù)據(jù)相當(dāng)，具體為：裂紋形貌為沿奧氏體柱狀晶晶間開裂，單條熱裂紋深度＜1.8mm，距焊縫外表面1mm～2mm，內(nèi)單位面積熱裂紋密度約2條/cm2且熱裂紋密度在焊縫深度方向遞減，深度6mm之后基本沒有熱裂紋；熔敷金屬化學(xué)成分符合AWS A5.4《手工電弧焊用不銹鋼焊條標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,其中P位于AWS A5.4規(guī)定的上限，Ni、Cr位于AWS A5.4規(guī)定的下限，δ鐵素體含量與使役管道環(huán)焊縫熔敷金屬中的相當(dāng)；

步驟2.6，采用滿足評(píng)價(jià)準(zhǔn)則II的模擬焊條制取熔敷金屬中預(yù)制有熱裂紋的環(huán)對(duì)接焊接試件；

步驟2.7，預(yù)制有熱裂紋的熔敷金屬性能測試，按RCC-M規(guī)定的取樣要求制取熔敷金屬性能測試樣品，進(jìn)行常溫下橫向和縱向拉伸試驗(yàn)和設(shè)計(jì)溫度下縱向拉伸試驗(yàn)，化學(xué)成分分析；

步驟3，模擬焊條和環(huán)對(duì)接焊接試件的代表性驗(yàn)證；針對(duì)經(jīng)步驟1確定的模擬焊條和步驟2確定的環(huán)對(duì)接焊接試件，從熱裂敏感性、熱裂紋無損檢驗(yàn)特性、熔敷金屬化學(xué)成分和δ鐵素體含量、熱裂紋缺陷特性、拉伸性能方面綜合進(jìn)行比對(duì)；

步驟3.1，檢驗(yàn)?zāi)M焊條熱裂敏感性是否與使役管道環(huán)焊縫焊條熱裂敏感性相當(dāng)；即在環(huán)對(duì)接焊接試件制取時(shí)，采用正常焊接工藝參數(shù)焊接沒有產(chǎn)生熱裂紋，偏離正常焊接工藝參數(shù)則產(chǎn)生熱裂紋；如果模擬焊條熱裂敏感性與使役管道環(huán)焊縫焊條熱裂敏感性不相當(dāng)，則返回步驟1；

步驟3.2，檢驗(yàn)熱裂紋無損檢驗(yàn)特性是否與使役管道環(huán)焊縫熱裂紋無損檢驗(yàn)特性相符；即體積性檢驗(yàn)和打磨前液體滲透檢驗(yàn)均不能發(fā)現(xiàn)熱裂紋缺陷；如熱裂紋無損檢驗(yàn)或打磨前液體滲透檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)熱裂紋缺陷，則返回步驟1；

步驟3.3，檢驗(yàn)化學(xué)成分和δ鐵素體含量是否與使役管道焊縫的相當(dāng)；即模擬焊條環(huán)焊縫熔敷金屬化學(xué)成分滿足AWS A5.4規(guī)定，且模擬焊條環(huán)焊縫熔敷金屬化學(xué)成分和δ鐵素體含量與使役管道焊縫熔敷金屬的相當(dāng)，即數(shù)據(jù)偏離值在5％以內(nèi)；如化學(xué)成分和δ鐵素體含量與使役管道焊縫的不相當(dāng)，則返回步驟1；

步驟3.4，檢驗(yàn)熱裂紋缺陷特性是否相當(dāng)；即將模擬焊條環(huán)焊縫熔敷金屬中熱裂紋缺陷特性與使役管道環(huán)焊縫熔敷金屬中熱裂紋缺陷特性對(duì)比，均應(yīng)具有裂紋沿柱狀晶的晶間開裂的特征，為典型的熱裂紋；模擬焊條環(huán)焊縫熔敷金屬和使役管道環(huán)焊縫熔敷金屬中單條熱裂紋深度相當(dāng)，距焊縫外表面1mm～2mm內(nèi)單位面積熱裂紋密度約2條/cm²且熱裂紋密度在焊縫深度方向遞減，深度6mm之后基本沒有熱裂紋；如檢驗(yàn)熱裂紋缺陷特性不相當(dāng)，則返回步驟1；

步驟3.5，檢驗(yàn)含熱裂紋的熔敷金屬力學(xué)性能是否相當(dāng)；即在滿足RCC-M規(guī)定條件下，模擬焊條環(huán)焊縫熔敷金屬力學(xué)性能與使役管道環(huán)焊縫熔敷金屬力學(xué)性能相當(dāng)，即數(shù)據(jù)偏離值在5％以內(nèi)；如含熱裂紋的熔敷金屬力學(xué)性能不相當(dāng)，則返回步驟1；

上述步驟3.1～步驟3.5之間不要求先后順序。