[发明专利]奥氏体不锈钢焊缝热裂纹缺陷的高精度预制和验证方法

说明书

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种奥氏体不锈钢焊缝热裂纹缺陷的高精度预制和验证方法。

背景技术

热裂纹（Hot Cracking或Microfissure）是奥氏体不锈钢一种常见焊接缺陷，由冶金因素、工艺因素及其相互作用产生。热裂纹是奥氏体不锈钢焊接过程可能产生的一种危害性较大的缺陷，也是奥氏体不锈钢工艺焊接性的指标。

为研究热裂纹对奥氏体不锈钢环对接焊缝（简称环焊缝）溶敷金属拉伸性能、疲劳累计损伤和断裂力学行为的影响，为热裂纹无损检验灵敏度测试提供焊接模拟试件，并为制定使役管道环焊缝热裂纹缺陷彻底处理方法提供依据，需制取符合既定技术规范要求的Φ3.2mm E316L-17手工电弧焊焊条，并在一定的焊接工艺条件下在奥氏体不锈钢管道环焊缝溶敷金属中预制出与使役管道缺陷实际情况相当的热裂纹缺陷。国内外只有美国焊接协会（WRC）2005年发表过热裂纹综合研究报告（WRC502公告，2005），系采用在垫片上手工电弧堆焊制取含热裂纹的溶敷金属的技术，其中没有奥氏体不锈钢管道环对接手工电弧焊制取含热裂纹的溶敷金属的技术，也没有按照给定的热裂纹特性、采用手工电弧焊在奥氏体不锈钢环焊缝溶敷金属中预制热裂纹这种高精度的热裂纹缺陷预制技术。

发明内容

本发明的目的克服现有技术的缺陷，提供一种奥氏体不锈钢焊缝中热裂纹缺陷的高精度预制工艺。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为，一种奥氏体不锈钢焊缝热裂纹缺陷的高精度预制和验证方法，包括以下步骤：

步骤1，垫板堆焊焊接试件

步骤1.1，模拟焊条制取，制取药皮类型与管道安装使用焊条相同的模拟焊条，热裂敏感元素P位于《压水堆核岛机械设备设计和建造规则（RCC-M）》（1993版）技术规范规定的上限，Ni、Cr位于RCC-M规定的下限，采用RCC-M规定的DELONG图计算δ铁素体含量；

步骤1.2，选择堆焊垫板，采用ASTM304L奥氏体不锈钢作为堆焊垫板；

步骤1.3，堆焊，在选定的垫板上堆焊，堆焊3层，底层6～8道，其余两层6道，分别采用正常和偏离正常焊接工艺参数堆焊；

步骤1.4，对堆焊的溶敷金属的热裂纹采用超声波检验、射线照相检验、液体渗透检验、δ铁素体含量测定和微观金相解剖，进行热裂敏感性检验；

步骤1.4.1，对堆焊的溶敷金属分别进行包括超声波检验和射线照相检验的无损体积性检验；

步骤1.4.2，对堆焊的溶敷金属进行逐层打磨和逐层液体渗透检验、微观金相解剖检验，δ铁素体含量测定；

步骤1.4.2.1，采用砂轮逐层打磨及液体渗透检验，每层打磨深度0.5mm～0.6mm，每打磨一层之后进行液体渗透检验和δ铁素体含量测定，同时观察和分析液体渗透检验显示的热裂纹形貌；

步骤1.4.2.2，微观金相解剖，对采用相同焊接工艺参数堆焊的溶敷金属机械切割制取金相样品，从表面和横剖面两个方向进行热裂纹形貌及分布的微观金相分析；

步骤1.4.2.3，化学成分分析，从金相样品取样剩余溶敷金属上取样进行化学成分分析；

步骤1.5，确定模拟焊条，根据评价准则I确定模拟焊条，若不满足评价准则I，则需调整模拟焊条焊芯和药皮的化学成分，使其满足评价准则I；评价准则I为采用正常焊接工艺参数堆焊的溶敷金属中没有热裂纹存在，采用偏离正常焊接工艺参数堆焊（单一或4个焊接工艺参数组合的偏离）的溶敷金属中有热裂纹存在，溶敷金属化学成分中P位于RCC-M规定（≦0.025％）的上限，Ni、Cr位于RCC-M规定（分别为12.00％～14.00％、18.00％～20.00％）的下限，δ铁素体含量2.0％～4.0％；

步骤2，环对接焊接试件

步骤2.1，环对接焊接试件制取

步骤2.1.1，选择环对接焊接的管段，采用使役管道安装剩余的管材及规格；

步骤2.1.2，环对接焊，采用步骤1.5确定的模拟焊条进行环对接焊接，分别采用正常和偏离正常焊接工艺参数进行全位置氩电联焊，坡口形式符合RCC-M规定；首先采用Φ1.6mm的ER316L焊丝进行2层氩弧打底焊，其余焊层采用模拟焊条进行手工电弧焊，环焊缝共由10个焊层组成，氩弧打底焊层总厚度5mm～6mm、手工电弧焊层平均厚度不超过模拟焊条直径尺寸；

步骤2.2，环对接焊接试件溶敷金属无损试验，

步骤2.2.1，对焊缝溶敷金属表面抛光达到无损检验表面粗糙度要求之后，依次进行射线照相检验和超声波检验；