用於調質高強鋼再熱裂紋敏感溫度的插銷試驗測定方法

2023-10-23 15:22:07 1

用於調質高強鋼再熱裂紋敏感溫度的插銷試驗測定方法
【專利摘要】本發明涉及壓力容器用調質高強鋼鋼板的再熱裂紋敏感溫度檢測方法，本方法首先從被測鋼板上截取材料製備若干個的插銷試樣和底板；然後將插銷試樣和底板焊接在一起得到若干組合件，再將焊接好的組合件安裝到高溫蠕變試驗機上，對組合件進行不同試驗溫度下的加載試驗，並記錄與所述試驗溫度條件下組合件達到設定載荷後至斷裂所用時間即斷裂時間；得到多個斷裂時間後，與最短的斷裂時間所對應的試驗溫度即為該種材料的鋼板的再熱裂紋敏感溫度。本方法不但具有小鐵研試驗法可與實際結構相比擬的優點，又能得到相對精確的試驗結果，同時本方法測量工作量少，測量效率高，是一種簡便易行的再熱裂紋敏感溫度檢測方法。
【專利說明】用於調質高強鋼再熱裂紋敏感溫度的插銷試驗測定方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及壓力容器用調質高強鋼鋼板的再熱裂紋敏感溫度檢測方法，用於測量鋼材的再熱裂紋敏感溫度，為制定調質高強鋼壓力容器的焊後熱處理工藝提供依據。
【背景技術】
[0002]壓力容器在焊接後，都不可避免存在較大的焊接殘餘應力，採用調質高強鋼製造的壓力容器的焊接殘餘應力更大，如任其存在，將對壓力容器的安全運行帶來隱患。為此，一般壓力容器在焊後都要進行焊後熱處理以消除焊接殘餘應力。隨著調質鋼的強度越來越高，其在焊後熱處理過程中產生的再熱裂紋問題也越來越引起人們的重視，研究發現，各種鋼材都有一個對再熱裂紋敏感的溫度範圍，在焊後熱處理過程中只要避開其再熱裂紋敏感溫度，就可以避免產生再熱裂紋。
[0003]影響鋼板產生再熱裂紋的因素十分複雜，如何避免產生再熱裂紋是壓力容器製造過程中必須解決的現實問題。傳統的再熱裂紋敏感溫度的測量方法主要有以下幾種:一是採用小鐵研試樣，在不同的熱處理溫度下進行試驗，檢測鋼板的再熱裂紋敏感溫度，但這種方法的精度很低，得到的數據往往誤差太大，對實際焊後熱處理過程的指導意義不大；另一種方法是採用焊接熱模擬技術，模擬HAZ的組織狀態，再在熱處理條件下進行高溫力學性能試驗，從而得到再熱裂紋敏感溫度，這種方法的試驗條件與實際工程應用相差甚遠，其得到的數據往往準確性較差，另外這種試驗還需要昂貴的熱模擬試驗機。

【發明內容】

[0004]本發明的目的即為克服上述現有技術的不足，提供一種用於調質高強鋼再熱裂紋敏感溫度的插銷試驗測定方法，本方法既具有小鐵研試驗法可與實際結構相比擬的優點，又能得到相對精確的試驗結果，是一種簡便易行的再熱裂紋敏感溫度檢測方法。
[0005]為實現上述目的，本發明採用了以下技術方案:
[0006]一種用於調質高強鋼再熱裂紋敏感溫度的插銷試驗測定方法，包括如下步驟:
[0007]I)、從被測鋼板上截取材料，按照焊接用插銷試驗法製備若干個的插銷試樣和底板；
[0008]2)、將插銷試樣和底板 對應,並將插銷試樣的缺口端插入相對應的底板上的圓孔內，且使得插銷試樣缺口端的端面與底板的板面相平齊，然後在如下焊接工藝條件下將插銷與底板焊接在一起得到組合件:焊接電流170A，電弧電壓24V，焊接速度150mm/min ；
[0009]3)、將一個焊接好的組合件安裝到高溫蠕變試驗機上，對此組合件進行加熱，在30min內將組合件加熱到設定試驗溫度,保溫15min ；
[0010]4)、在Imin內將此組合件加載到設定載荷,設定載荷大小為待試驗材料即組合件材料在該試驗溫度下的屈服強度的80%，並保持該設定載荷，直至此組合件斷裂，記錄在該試驗溫度條件下組合件達到設定載荷後至斷裂所用時間即斷裂時間；[0011]5)、重複步驟3)、4)，在至少8個不同的試驗溫度條件下對組合件分別進行上述加載試驗，得到與各個試驗溫度分別相對應的組合件的斷裂時間；所述試驗溫度均處於550?700°C內，且所述試驗溫度在550?720°C內均勻分布；
[0012]與最短的斷裂時間所對應的試驗溫度即為該種材料的鋼板的再熱裂紋敏感溫度。
[0013]優選的，所述多個試驗溫度分別為560、580、600、620、640、660、680、700 V。
[0014]優選的，所述插銷的一端為柱身，另一端為圓柱狀的夾頭，柱身的遠離夾頭的一端設有環狀缺口 ；環狀缺口處的柱身呈圓臺狀，且圓臺的較小端遠離夾頭；缺口處的角度為40° ,缺口的深度為1.5mm,缺口根部半徑為0.1mm ;缺口距離其較近一端端面的距離為2.3mm;插銷的總長度為IlOmm,柱身的直徑為8mm ;夾頭的長度為16mm,夾頭的直徑為12_，所述夾頭與柱身同軸設置。
[0015]所述底板呈圓板狀，底板的直徑為100mm,厚度為20mm,底板的中部設有通孔,通孔的孔直徑為8_，通孔的旁側設有一直徑為3_的錐孔，錐孔的深度為2.5mm,所述通孔與錐孔的孔中心間距為10mm。
[0016]本發明的主要優點在於:本發明採用插銷法進行再熱裂紋敏感溫度的測定，即本發明採用插銷和底板相焊接形成組合件，並對所述組合件進行不同溫度下的加載試驗，根據試驗結果得到該鋼板的再熱裂紋敏感溫度。因此本方法不但具有小鐵研試驗法可與實際結構相比擬的優點，又能得到相對精確的試驗結果，同時本方法測量工作量少，測量效率高，是一種簡便易行的再熱裂紋敏感溫度檢測方法。
[0017]插銷試驗一般用於焊接冷裂紋敏感性的檢測，由於其具有與實際焊接接頭一樣的試驗焊縫，又能在不同的載荷下進行試驗，可以得到一些定量的數據。所以對插銷試樣施加焊後熱處理過程，就可以用來進行再熱裂紋敏感溫度的測定。本方法中的插銷和底板按照《GB9446-1988焊接用插銷冷裂紋試驗方法》中規定的形狀和尺寸製備。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發明中插銷的結構示意圖。
[0019]圖2是圖1的I部放大圖。
[0020]圖3是本發明中底板的結構示意圖。
[0021]圖4是圖3底板的剖視圖。
[0022]附圖中標號與各部件對應關係如下:
[0023]10—插銷 11一缺口 12—柱身 13—夾頭
[0024]20—底板 21—通孔 22—錐孔
【具體實施方式】
[0025]下面以07MnNiMoVR鋼板為例，對本發明的實施過程作進一步的描述:
[0026]S1、將07MnNiMoVR鋼板按圖1?4加工成插銷10和底板20，所述插銷10和底板20的數量均為8個；
[0027]如圖1、2所示，插銷10的一端為柱身12，另一端為圓柱狀的夾頭13，柱身12的遠離夾頭13的一端設有缺口 11。如圖2所示，環狀缺口 11處的柱身呈圓臺狀，且圓臺的較小端遠離夾頭13 ;缺口 11處的角度為40°，缺口 11的深度為1.5mm，缺口 11根部半徑為0.1mm ;缺口 11距離其較近一端端面的距離為2.3mm ;插銷10的總長度為IlOmm,柱身12的直徑為8mm ;夾頭13的長度為16mm，夾頭的直徑為12mm，所述夾頭11與柱身12同軸設置。
[0028]如圖3、4所示，底板20呈圓板狀，底板20的直徑為100mm，厚度為20mm，底板20的中部設有通孔21，通孔21的孔直徑為8mm，通孔21的旁側設有一直徑為3mm的錐孔22，錐孔22的深度為2.5mm，所述通孔21與錐孔22的孔中心間距為10mm，錐孔22中放置測溫熱電偶，用於在試驗過程中準確測量缺口部位的溫度。
[0029]S2、採用如下焊接工藝將插銷與底板分別焊接在一起得到組合件:焊接電流170A，電弧電壓24V，焊接速度150mm/min，共需製作8個組合件。
[0030]S3、取一個焊好的組合件，採用夾具將此組合件安裝到高溫蠕變試驗機上，對此組合件進行加熱，在30min內將組合加熱到試驗溫度560°C,保溫15min ；
[0031]S4、07MnNiMoVR鋼板在560°C下的屈服強度為309MPa，則該試驗溫度下應加的測試載荷為309X80% = 247(MPa)。為此，在Imin內將插銷和底板的組合件加載到247MPa，並保持該載荷，直至組合件斷裂，記錄在該試驗溫度條件下組合件達到設定載荷後至斷裂所用時間即斷裂時間，如18小時內組合件沒有斷裂，則將該組合件的斷裂時間記為無窮大；
[0032]S5、將試驗溫度修改為580、600、620、640、660、680、700 V，按表1的試驗參數重複步驟S4和S5，得到各個試驗溫度下的組合件的斷裂時間，其中最短斷裂時間682s所對應的試驗溫度600°C即為07MnNiMoVR鋼板的再熱裂紋敏感溫度。
[0033]表1.各個試驗溫度下07MnNiMoVR鋼板的屈服強度和測試載荷
[0034]
【權利要求】
1.一種用於調質高強鋼再熱裂紋敏感溫度的插銷試驗測定方法，包括如下步驟: 1)、從被測鋼板上截取材料，按照焊接用插銷試驗法製備若干個的插銷試樣(10)和底板(20)； 2)、將插銷試樣(10)和底板(20)對應，並將插銷試樣(10)的缺口(11)端插入相對應的底板(20)上的圓孔內，且使得插銷試樣缺口(11)端的端面與底板(20)的板面相平齊，然後在如下焊接工藝條件下將插銷(10)與底板(20)焊接在一起得到組合件:焊接電流170A，電弧電壓24V，焊接速度150mm/min ； 3)、將一個焊接好的組合件安裝到高溫螺變試驗機上，對此組合件進行加熱，在30min內將組合件加熱到設定試驗溫度，保溫15min ； 4)、在Imin內將此組合件加載到設定載荷，設定載荷大小為待試驗材料即組合件材料在該試驗溫度下的屈服強度的80%，並保持該設定載荷，直至此組合件斷裂，記錄在該試驗溫度條件下組合件達到設定載荷後至斷裂所用時間即斷裂時間； 5)、重複步驟3)、4)，在至少8個不同的試驗溫度條件下對組合件分別進行上述加載試驗，得到與各個試驗溫度分別相對應的組合件的斷裂時間；所述試驗溫度均處於550?7000C內，且所述試驗溫度在550?720°C內均勻分布； 與最短的斷裂時間所對應的試驗溫度即為該種材料的鋼板的再熱裂紋敏感溫度。
2.根據權利要求1所述的用於調質高強鋼再熱裂紋敏感溫度的插銷試驗測定方法，其特徵在於:所述多個試驗溫度分別為560、580、600、620、640、660、680、700°C。
3.根據權利要求1所述的用於調質高強鋼再熱裂紋敏感溫度的插銷試驗測定方法，其特徵在於:所述插銷(10)的一端為柱身(12),另一端為圓柱狀的夾頭(13),柱身(12)的遠離夾頭(13)的一端設有環狀缺口( 11);環狀缺口(11)處的柱身呈圓臺狀，且圓臺的較小端遠離夾頭(13);缺口(11)處的角度為40°，缺口(11)的深度為1.5mm，缺口(11)根部半徑為0.1mm ;缺口( 11)距離其較近一端端面的距離為2.3mm ;插銷(10)的總長度為IlOmm,柱身(12)的直徑為8mm ;夾頭(13)的長度為16mm，夾頭(13)的直徑為12mm，所述夾頭(11)與柱身(12)同軸設置。 所述底板(20)呈圓板狀，底板(20)的直徑為100mm，厚度為20mm，底板(20)的中部設有通孔(21)，通孔(21)的孔直徑為8mm，通孔(21)的旁側設有一直徑為3mm的錐孔(22)，錐孔(22)的深度為2.5mm，所述通孔(21)與錐孔(22)的孔中心間距為10mm。
【文檔編號】G01N3/00GK103837398SQ201410065677
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年2月25日 優先權日:2014年2月25日
【發明者】陳學東, 卜華全, 羅雪梅, 任明皓 申請人:合肥通用機械研究院, 合肥通用機械研究院特種設備檢驗站