CN1011548B - 对焊接不锈钢部件时已加入奥斯汀铁氧体焊接金属的检验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的这种方法是以测量钢件与焊接金属二者各自存在的铁氧体比例之差为根据的，特别是采用了一种铁氧体显示器来测得焊接区域，将射线照相的感光板置于焊接区域内，通过射线照相术检验焊接部位。本方法可用作焊接部的常规检验。

Description

本发明涉及对焊接不锈钢部件时已加入奥斯汀铁氧体焊接金属的检验方法。

实际工作中是在一旦焊接完成后，即将焊接体的外部研磨平整，使加入的金属在径度上同位于其任何一侧的部件之径度相等。这样作的结果，界面的位置是无法用肉眼看清的，然而现在重要的是，要让上述界面的位置精确地定位到，得以确定出对此焊接处打算进行射线照相的感光板位置，尤其是在要对焊接的部件进行检验时更需如此。

使这类感光板随时都能合适地位于同一焊点的一种已知方法是，在接近焊接点处焊合上称之为参考凸标的柱栓，这些个参考凸标焊合在距焊接面一定距离处，采用了这样的参考凸标，就能确保各时刻的射线照片的位置有良好的重显性。

还知道有一种以化学手段测定界面的方法，其中或者用到氟硝基甘油为基础的反应物或者更为普遍地，用到一种称之为王水的酸性组成，通常包括1/6的硝酸、2/6的盐酸以及3/6的水。

为了使上述后一种组成充分生效，还必须在其沸点下使用。应用这种组成时，由于使用的条件很不安全，常会对操作人员带来危险和显著的伤害。一般地说，需要在一些大型部件上检验的焊接处是很难接近的，而不得不采用梯子、脚手架或吊架等。而且，操作人员还必须佩带有效的防护设备（手套、眼镜等）。除此，当受检的部位完成了检验工作之后还要把它仔细地清洗，以免这些酸性物质日后对金属 件产生酸性效应。

现在已经找到一种探测界面的方法，它具有不危及操作人员的优点，对于拟检查的部件完全属于非破坏性的，同时还能避开涉及到与人们所憎恶的那种侵蚀有关的异常风险。

事实上，进行此项申请的本公司业已发现，在这种奥斯汀铁氧体部件与所加入的焊接金属之间，是能够检测出由于这两类金属存在着铁氧体而出现的铁磁性的差别，即使是这方面的差别很小也能照样检测出。

因此，本发明的目的在于提供一种对焊接时加入第一和第二不锈钢部件之间的奥斯汀铁氧体焊接金属的检验方法。此方法的特征即是去测定这种不锈钢成分与所添加的金属中各自存在的铁氧体比例的差值，本发明的方法包括如下步骤：

（a）将一个铁氧体测量装置放置在所述第一、第二部件和所述焊接金属构成的连续表面上，测出所述部件之一的铁氧体含量：

（b）在所述连续表面上向着第二部件移动所述测量装置;

（c）在所述连续表面上，测量装置显示出铁氧体含量发生变化的地方至少标出第一个点，这样就将焊接区域限定在此点之外;

（d）将射线照相的感光板置于在所述焊接区域内;并

（e）通过射线照相术检验焊接部位。

根据本发明的一个方便而又较优越的实施例，这种铁氧体的测量是借助于一种铁氧体显示器进行的。该铁氧体显示器是一种用来测量金属中铁磁性铁氧体的设备。它包括有一个发射-接受传感器，即安排在包括有两个点探针的探头之内的一个发射线圈与一个接收线圈。此发射线圈在激励电流影响下产生一在待测部件中传播的磁场，于是 在此部件中感生出一合成磁场;这一磁场能够作为所检金属中存在的铁磁性铁氧体部分的函数而变化。上述接收线圈则产生一可以作为封闭于该待测部件中磁场的函数而变化。这一放大的电流则被加到一安培计的两个接线端上。可以用铁氧体含量已准确知道的金属，例如用铁氧体含量一般在0.10至20%之间的金属来校准上属这一整套设备。

不过从本发明看来，所关心的只是相对测量结果，即各铁氧体比例的差值。实际上，已沉积的金属同基础金属或其它已沉积的金属之间的连接，是通过将上述探头沿着待测部件的表面，从基础金属移动到形成焊接部的沉积金属来定位的，并在同时观察探针在铁氧体显示器屏幕上的位移。当在此显示屏上产生有一清晰的位移时，它仅仅留作为在上述部件上标明该探头的位置，而此探头的两个点探针即在连接处对准。

下面对照以举例方式给出的附图进行描述，将使较容易地理解到如何能实施本发明。

在所附的唯一的这个图中，示明了焊接到一个环形件上的蒸汽锅炉管端部的截面;还示出了这一组合件中铁氧体部分变化的曲线图。

一座1300千瓦蒸汽锅炉的管1的端部是由低合金钢制成，上面镀有“隔离层”2，即一层不锈钢，用来保持此低合金钢免受那种原始体的侵蚀。焊接部3处所添加的金属件3是不锈钢制成，它与同样为不锈钢制的环形件4形成了相连接的关系，所添加的此种不锈钢金属中掺有含量不超过20%的一部分铁磁性铁氧体。问题在于定位，特别是在进行常规检验时，在焊接部3与端部件4以及隔离层2的相应界面Ⅰ、Ⅱ与Ⅲ，这些都是不锈钢/不锈钢的接合处，它们是 不能由肉眼看清的。

按照本发明，采用了费席尔（Fischer）公司制的一种铁氧体显示器，它是一台尺寸为100×300×200毫米的设备，有一个横截面为15×10毫米的探头，其中包括相隔5毫米的两个点探针。当将此探头置于上述金属表面上时，由发射的点探针产生的磁场，随着此部件中铁氧体百分率的增加，较易成比例地发射至接收的点探针。

对四座1300千瓦的蒸汽锅炉底部进行了上述实验，这四个底部后面分别记作为EFM131、EFM138、EFM139与EFM150，这就是说共有8根管子（每一座中的两根管子又分记为A与B）。

从上述三个不同的铸件中共引出八个锻造的环形件。用来产生这种隔离层/环形件焊接部的金属丝来源于三批不同的材料。

相对于每根管的0°、90°与270°的轴，分别在外侧与内侧标明了三个测量位置。

在底部EFM138与EFM139的情形，界面Ⅰ、Ⅱ与Ⅲ最初是采用一种以氟硝基甘油为基础的反应物使之显露的。在管子的外侧，铁氧体的比例是相继地在锻造的环形件，界面Ⅱ、焊接处、界面Ⅲ与隔离层上测量的。在管子的内侧，则是在环形件、界面Ⅰ与焊接处进行上述测量的。在底部EFM131与EFM150的情形，界面Ⅰ、Ⅱ与Ⅲ最初是铁氧体显示器定位，然后借酸侵蚀提供证据。所有这些数据均汇总于后面的表Ⅰ与表Ⅱ中。

除此，用铁氧体显示器在这些管子的外侧测得的铁氧体的比例之不连续性，则已在所附的图中作了示意性的说明。

对于相继进行过抛光、研磨和机加工的表面所进行的上述实验结果表明，不论是哪种状态下，所测得的铁氧体比例都无变化。因此，对于待测试的部位是不要求任何事先的准备性工作的。

对上列管子进行的这一系列测量产生了如下结果。

外侧

在端部件4上，铁氧体的比例为零。这一由20Cr-10Ni-3MO级制的锻制件完全为奥氏体的。对八个管子所作的测量给出了同一结果。

在上述端部件与由20Cr-10Ni级制的隔离层2之间的焊接部中，铁氧体的比例由于金属丝-熔剂偶的加入，而由EFM131情形中的8%增至EFM150情形中的19%。以上百分比在单一的焊接部中围绕平均值有1%至2%的摆动。在一次焊接中，焊接部的边缘与中间处的铁氧体量有1%至20%的波动。

在由20Cr-10Ni级制造但采用不同于端部件隔离层焊接工艺所成的隔离层2中，铁氧体的含量较低，根据不同情形，其范围从6%至9%。在同一隔离层中，此含量可以相差1.5%。

表1

测量序号    铁氧体%

管子标号    焊接部    界面    环形件

0°    14    1-3    0

EFM138    外侧    90°    15    2-3    0

270°    15    2-3    0

0°    10    3    0

管A    内侧    90°    10    2-4    0

270°    10    3    0

0°    15    2    0

EFM138    外侧    90°    15    2    0

270°    15    2    0

0°    11    3    0.5

管B    内侧    90°    11    3-4    0.5

270°    11    3    0.5

0°    13    3    0

EFM139    外侧    90°    14    3    0

270°    13    3    0

0°    11    3-5    0.5

管A    内侧    90°    11    3-0    0.5

270°    11    4    0.5

0°    14    3    0

EFM139    外侧    90°    15    3    0

270°    14    3    0

0°    11    3-4    0.5

管B    内侧    90°    12    3-4    0.5

270°    12    3-4    0.5

表2

测量序号    铁氧体%

管子标号    焊接部    界面    环形件

0°    8    3    0

EFM131    外侧    90°    8    2    0

270°    8    2.5    0

0°    6    3.5    0.5

管A    内侧    90°    7    3.0    0.5

270°    7    3.0    0.5

0°    10.5    3.5    0

EFM131    外侧    90°    11.5    3    0

270°    10.5    3.5    0

0°    6    3    0.5

管B    内侧    90°    8    3.5    0.2

270°    7    3    0.2

0°    18    3    0

EFM150    外侧    90°    19    4    0

270°    17    4    0

0°    12    4    0

管A    内侧    90°    13    4    0

270°    15    4    0

0°    19    3    0

EFM150    外侧    90°    17    3.5    0

270°    18    3    0

0°    12    4    0

管B    内侧    90°    14    3    0

270°    13    4    0

在端部侧面（界面Ⅱ）上焊接处的边缘，于EFM138与EFM139的情形首先是通过酸侵蚀定位的，当铁氧体的比例达到2%至4%时，即为铁氧体显示器的探头测出。选择3%的阈值来使EFM131与EFM150的连接定位。在这两个底部上由酸侵蚀给出的证据表明，借助铁氧体显示器所作出的偏离连接处定位的距离受到此探头几何结构的限制为±0.5毫米。

在隔离层侧（界面Ⅲ）上焊接处的边缘由于是两个沉积金属区的界面而更难测定。但是，由于每一个这样区域中的铁氧体比例不同，从一侧的8%至18%改变到另一侧的6%至9%，因而是可以对它进行测定的。当该探头由此界面的一侧扫描到另一侧时，产生了三种构型：

在通过上述连接处时，此种铁氧体的比例从一个值突变到另一个值。这种情形出现在焊接部中铁氧体的比例很高时，例如附图中EFM138的情形;

铁氧体的比例从一侧到另一侧是渐变的，但是局限在界面中增加得很明显，使此铁氧体显示器的探针在显示屏上产生清晰的位移，例如在附图中EFM131（B）的情形;

或者，此种铁氧体的比例从界面Ⅲ的一侧到另一侧是渐变的，而在界面处下降。这在铁氧体显示器的标尺上反映出探针位移向0%。这种情形下的过渡区宽度至少是3毫米。

以下三种情形下的精度都保留在±1毫米的量级。

内孔侧

在锻造的端部件4的孔膛上，此种铁氧体的比例达到0.5%， 不过在此端部件的外侧，这一比例绝对为零。上述这种从该部件的外侧至其中间所出现的铁氧体比例之微小变化，发生至EFM139与EFM131的情形，这是由于它们所经历的热处理所致。

在端部件/隔离层的焊接处3中，此种铁氧体的比例因管子的不同而有显著差异，从EFM131情形的6%改变到EFM150情形的15%。在此同一的焊接部位中，可以观察到围绕平均值有1%的变化。

界面Ⅰ按比例地富集有铁氧体，在相邻于焊接区处，越靠后的部分所含铁氧体的比例也越高。在含有15%铁氧体的焊接部的情形，界面Ⅰ处于4%的状况（EFM138与EFM139）。在含有8%铁氧体的焊接部情形，此界面Ⅰ被抵消至3%（参看EFM131）。在以上两种情形中，此种稀释区是很薄的，约为2毫米。探针在铁氧显示器屏幕上的位移是很急剧的。这种连接因此很易在精度为+0.5毫米的量级下测定，如同在界面Ⅱ的情形。

测试的结果表明了本发明之方法的有效性，特别是在要求将焊接处/端部件的连接以0.5毫米的精度定位时，这对于有意来借助本方法的各种应用中是绰绰有余了。本方法还可用于核查隔离层/焊接的连接情况，但此时所得到的精度为±1毫米，这是由于受到了所用探头的几何特征所限的缘故。

本发明在具体应用中有很大的灵活性，而特别是同酸浸法相比有着众多的优点，它不会以任何方式伤及使用者或焊接件本身，且不要求对拟检查的部件作任何准备或清洗工作。

Claims (3)

1、一种对焊接时加入第一和第二不锈钢部件之间的奥斯汀铁氧体焊接金属进行检验的方法，此方法包括：

(a)将一个铁氧体测量装置放置在所述第一、第二部件和所述焊接金属构成的连续表面上，测出所述部件之一的铁氧体含量；

(b)在所述连续表面上向着第二部件移动所述测量装置；

(c)在所述连续表面上，测量装置显示出铁氧体含量发生变化的地方至少标出第一个点，这样就将焊接区域限定在此点之外；

(d)将射线照相的感光板置于在所述焊接区域内；并

(e)通过射线照相术检验焊接部件。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在上述步骤（b）中，沿所述表面继续移动所述测量装置直至找到铁氧体含量变化的第二个点的位置，这样便将焊接区域限定在上述第一和第二点之间。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述测量工作是用铁氧体显示器进行的。

Images