[發明專利]一種焊接熱裂紋敏感性的綜合評價方法

有效

• 申請號: 202011225389.1
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112432862B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 余春;陸皓;王軍寒;余志遠;徐濟進;陳俊梅;谷雨;張俊寶;黃逸峰
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海核工程研究設計院有限公司
• 主分類號: G01N3/20
• 分類號: G01N3/20;G01N3/02;G01N1/32;B23K37/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 顧艷哲

本發明公開了一種焊接熱裂紋敏感性的綜合評價方法，可同時評價焊接過程中出現的凝固裂紋、液化裂紋和高溫失延裂紋等熱裂紋，適用于奧氏體不銹鋼和鎳基材料。本發明通過在試樣中心進行定點焊，收弧后緊接著進行彎曲，采用光學顯微鏡觀察焊縫、熔合線附近區域，并區分熱裂紋類型，統計不同類型裂紋數量、裂紋總長度、裂紋最大長度、裂紋分布范圍等，并與應變建立對應關系，從而評價不同類型熱裂紋的敏感性。本發明方法簡單，容易判別熱裂紋類型，成本低，測試結果真實可靠，對于評價焊接熱裂紋敏感性有重要意義。

技術領域

本發明涉及金屬材料焊接熱裂紋敏感性的測試領域，具體涉及一種焊接熱裂紋敏感性的綜合評價方法。

背景技術

焊接熱裂紋，如凝固裂紋、液化裂紋和高溫失延裂紋，多產生在接近固相線的高溫下。其中，凝固裂紋發生在焊縫熔池的凝固過程中，由于快速冷卻導致枝晶間殘留偏析液相層，同時該處承受變形時，沒有充足液相補充而形成的熱裂紋，位于凝固晶界上；液化裂紋發生在熔合線附近，由于經歷焊接熱循環，導致晶界處的低熔點物質熔化，在外力作用下形成裂紋；失延裂紋發生在熱影響區或多層焊前一道焊縫上，因焊接熱循環致使延性陡降，在拉伸應力應變下形成沿晶裂紋。不銹鋼和鎳基合金等材料在核電、船舶等重要裝備制造領域中廣泛應用，是關鍵的材料。然而，在奧氏體不銹鋼、鎳基合金等材料的焊接過程中，常常會出現熱裂紋。因此，對這類材料開展焊接熱裂紋敏感性評價，一方面能夠指導焊接工藝的制定，另一方面，對于開發同類國產化材料也具有重要的參考價值。

可變拘束方法是目前焊接熱裂紋敏感性評價的主要試驗方法，該方法通過在直縫焊接過程中施加彎曲應變，造成焊縫、熔合線附近區域產生熱裂紋，從而評價焊接裂紋敏感性。然而，這種方法很難區分焊縫中的裂紋到底是凝固裂紋還是液化裂紋，亦或是失延裂紋，并且由于應變量是平均值，很難準確的量化表面熱裂紋形成的臨界應變。

專利CN108526658A公開一種熱絲TIG焊接的熱裂紋敏感性評價方法，先將試樣彎曲至一定的應變量，然后實施焊接，截取焊接試樣起焊、中間和結束位置的橫截面金相，統計裂紋數量、總長度和最大裂紋長度三個指標，來定量評價焊接熱裂紋敏感性，但由于應變沿板厚方向的分布是不一樣的，該方法不能準確建立應變與熱裂紋的關系，且未區分熱裂紋類型。專利CN109746586A公開一種評價焊接熱影響區粗晶區在熱裂紋敏感性的方法，該方法對焊接試樣預加應力后，模擬爐中熱處理，然而其評價的是再熱裂紋。綜上所述，現有技術沒有同時定量的評價凝固裂紋、液化裂紋和失延裂紋的評價方法。

發明內容

本發明的目的就是為了解決目前焊接熱裂紋敏感性評價方法無法較好的同時評價凝固裂紋、液化裂紋和失延裂紋的問題，而提供一種焊接熱裂紋敏感性的綜合評價方法，能夠同時評價凝固裂紋、液化裂紋和高溫失延裂紋敏感性。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種焊接熱裂紋敏感性的綜合評價方法，該方法包括如下步驟：

(1)線切割切取板狀試樣，將試樣表面用砂紙打磨、電解拋光；

(2)將試樣放置在可調拘束試驗機的樣品臺上，進行電弧定點焊；

(3)電弧收弧后，立即下壓試樣；

(4)對以上試樣進行光學顯微鏡觀察并拍照，確定熱裂紋類型，分析不同類型熱裂紋的特征參數；

(5)根據可調拘束試驗機支撐靠模參數和下壓量數據，計算試樣上表面的應變；

(6)針對不同類型熱裂紋，繪制相應的應變與裂紋特征參數之間的關系圖，并擬合處理，獲得不同應變條件下的裂紋演變規律，即完成對不同熱裂紋類型的敏感性量化評價。

優選地，步驟(1)中，所述板狀試樣為方形，長度為100～150mm，寬度為30～50mm，厚度為4～10mm。