CN102756227B - 高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法,属于焊接及检测技术领域。本发明能够在Cr-Mo钢清根温度大于200℃下,判断清根后坡口是否满足要求,巧妙的解决了现有工艺中需进行降温检测的难题,由此带来的工艺改进有效地解决了焊接中多次升降温对焊接质量的不利影响,提高焊接一次合格率,同时还解决了高强度Cr-Mo钢焊接速度慢的制造难题。
Description
技术领域
本发明属于焊接及检测技术领域,涉及高强度钢双面焊清根坡口带温检测方法,尤其是高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法。
背景技术
用于炼油、化工装置中的临氢设备上的钢材需要具有优异的抗氢腐蚀性能和良好的高温强度。因此,高温高压容器壳体和封头,经常使用厚型Cr-Mo钢板。但Cr-Mo钢(铬钼钢)又是强度高、淬硬倾向大,易产生氢致裂纹(即通常所称的延迟裂纹)的钢种。
厚型Cr-Mo钢板需采用双面焊焊接接头保证全熔透,在单面施焊后进行背部清根,为了减少淬硬倾向,避免冷裂纹的产生,背部清根前应在单面焊缝处进行加热使焊缝背部达到200℃以上温度后进行,清根后再对清根坡口进行磁粉检测以满足工艺需求。然而,普通磁粉及磁悬液为水的磁粉检测不适于较高温度,需被检测物体降至常温,高温磁粉的干磁检法也必须降至150℃以下,所以在采用磁粉检测对清根坡口进行表面检查时必须降低坡口温度。再次施焊时,为促使焊接区的氢向外扩散,降低氢致延迟裂纹敏感性,减少焊接残余应力,焊前又须预热至200℃以上。因此,坡口处至少进行三次升降温,不仅延长了焊接周期,更对焊接质量产生不利影响。
另外,对于厚型Cr-Mo钢,因清根后坡口为较深的不规则形状,磁粉检测效果不佳。
发明内容
本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题,提供一种高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法,由此能够在带温下判断清根后坡口表面是否满足工艺要求,有效地解决多次升降温对焊接质量不利和磁粉检测效果不佳的难题,降低厚型铬钼钢板焊缝返修率,提高焊接一次合格率,节能降耗、缩短产品制造周期。
本发明的高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法,包括如下步骤:
(1)先对Cr-Mo钢板的焊接接头端进行坡口加工,将加工后的两块Cr-Mo钢板的焊接接头端对接,形成以坡口钝边为对称的双U形坡口;其中,Cr-Mo钢板厚度为80~120mm,坡口钝边厚度为5~6mm,且位于1/2板厚处,U形坡口圆曲率R为8~12mm,对接后两钢板坡口钝边的间隙为0~1mm;
(2)将两块Cr-Mo钢板对接而成的双U形坡口预热至200℃以上,对双U形坡口的其中一面进行焊接,形成单面堆有多叠层熔融金属的焊接接头;
(3)维持焊接接头的温度在200℃以上,进行清根处理,刨开焊接接头背面的U形坡口,清除焊根中的积碳和缺陷,形成清根后坡口;再对清根后坡口进行打磨,去除增碳层及淬硬层,并彻底清除清根后坡口及两侧的熔渣、毛刺、碳灰和铜斑,确保打磨后的清根后坡口露出金属光泽且表面平滑,坡口宽度和深度在沿焊缝的方向上保持一致;
(4)对清根后坡口进行带温检测,先采用厚度为5mm,标准的专用坡口样板作通过性检测,确保打磨后的坡口尺寸满足要求;再采用10倍以上放大倍数的放大装置检测有无分层、夹渣、裂纹和突变,确保消除影响焊接质量的缺陷;
(5)在检测温度下对检测合格的清根后坡口完成焊接。
该技术方案的优点在于:
对厚度δ范围在80~120mm的Cr-Mo钢,采用对称的双U形坡口,相比于其他形状(如X形)的坡口,U形坡口在焊接钢板较厚(80~120mm)的情况下,既能够保证焊接接头U形坡口底部焊缝全熔透,又能保证坡口顶部不会因为焊缝宽度的增加而导致焊接工作量急剧的增大;所述坡口钝边厚度范围在5~6mm,位于1/2δ板厚处,保证了在施焊过程中不会因为坡口钝边厚度太薄而发生击穿,或者因为太厚而增加坡口清根的工作量;U形坡口圆曲率R范围为8~12mm,能够确保U型坡口顶部的宽度L满足焊接机器自由伸入坡口内部施焊,以保证焊接质量,控制两钢板坡口钝边的间隙范围为0~1mm,也进一步保证了焊接中不会发生击穿。根据Cr-Mo钢的特性,在焊接前将两块Cr-Mo钢板对接后形成的双U形坡口预热至200℃以上,能够有效减少淬硬倾向,避免焊接时由于局部的激热速冷而在焊接区产生冷裂纹的可能;同时预热还可以排除焊接区的水分和湿气,排除了产生氢气的根源,达到更好的焊接质量;这种焊前预热还为下一步清根处理温度提供了基础热量。焊接时,由于焊接过程中有能量释放,使焊缝处于较高的温度,此时不需要进行清根预热,马上进行清根处理,节约了时间,并能够减薄淬硬层的厚度,防止产生裂纹;再对清根后坡口进行打磨,去除增碳层及淬硬层,彻底清除清根后坡口槽道中及其两侧的熔渣、毛刺、碳灰和铜斑,使之露出金属光泽且表面平滑,进一步提高了清根质量。清根处理完成后,采用厚度为5mm,标准的专用坡口样板作通过性检测,确保清根处理后的U形焊接坡口符合设计图纸要求,继续采用10倍以上放大倍数的放大装置对清根坡口检测能进一步排除分层、夹渣、裂纹和突变等影响焊接质量的缺陷。该检测方法对清根深度要求灵活,实现了清根坡口的带温检测,克服了磁粉检测不能在高温下进行的不足;检测合格后便可以直接进行下一步的焊接,节省了检测前等待冷却的时间和检测后再次对坡口预热的操作,也避免了因为焊接坡口呈U形使检测磁粉分布不均而导致的检测效果不佳的问题。
本发明的高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法,步骤(1) 中,两Cr-Mo钢板焊接接头对接采用工装固定。
该技术方案的优点在于:
工装固定的焊接坡口能够快速、稳固的将两块焊接钢板固定,能够灵活的在固定过程中对钢板对接端作出调整,同时避免了用电焊对对接后的坡口钝边进行手工打底或点固焊对坡口和焊缝的不利影响,有效的提高了焊接质量。
本发明的高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法,步骤(3)中,在清根处理过程中,清除焊缝中的夹碳时,必须将硬脆层除去后再继续清根处理;清除焊缝中的裂纹时,应先将裂纹的端部处熔融金属刨去,然后继续刨除裂纹,直至裂纹完全清除。
该技术方案的优点在于:
完全去除硬脆层保证了焊接接头中的夹碳能完全去除,在有裂纹的情况下,先将裂纹两端刨去一部分能够有效避免裂纹扩展,减少清根工作量。
本发明的高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法,步骤(2)和步骤(5)中,均采用单面多层埋板焊机进行焊接,步骤(3)中,采用碳弧气刨清根处理,打磨工具采用砂轮。
该技术方案的优点在于:
采用单面多层埋板焊机和碳弧气刨,相比传统的加工方式,使焊接和清根质量得到保证,并提高了工作效率,采用砂轮进行打磨,便于灵活的对清根坡口进行精细处理。
本发明的高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法,步骤(4)中,检测是在清根坡口带温下进行的,且检测温度大于200℃。
该技术方案的优点在于:
坡口清根后带温检测,且在温度大于200℃下进行,在检测完成后清根后的坡口温度也能满足厚型Cr-Mo钢焊接温度的需求,节省了常温或者降温检测后所必须进行的再次升温预热过程,不仅节约了焊接周期,更避免了反复升温降温对焊接质量的不利影响。
本发明的高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法,Cr-Mo钢板焊接接头处采用火焰加热的方式实现焊接接头的保温或者加热。
该技术方案的优点在于:
一方面在焊缝较长、加工量较大导致焊缝降温严重,或者外界温度较低导致加工焊缝降温较快的情况下,可以通过火焰加热的方式实现焊接接头的保温,另一方面可以采用这种方法来进行焊接前的坡口预热。
本发明的高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法,步骤(4)所述专用坡口样板为T形,T形结构下部为检测部,与标准清根后坡口形状和尺寸相匹配。
该技术方案的优点在于:
对不同规格的Cr-Mo钢采用不同规格的T形专用坡口样板,确保检测的准确性,T形结构下部的与标准清根后坡口相匹配的检测部,保证了检测过程的直观、快速和方便。
本发明的高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法,步骤(4)中,通过性检测需保证专用坡口样板与清根后坡口间的透光间隙小于1mm。
该技术方案的优点在于:
通过控制检测样板与坡口间的透光间隙小于1mm的工艺要求,进一步提高了坡口加工检测验收标准,与下一步的放大检测相配合,保证了清根后坡口的加工质量,提高焊接一次合格率。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
1.本发明的清根坡口带温检测方法能代替须降温才能实施的磁粉检测,由于清根坡口带温检测方法的改进,对相应的焊接工艺改进能解决多次升降温对焊接质量产生不利影响的技术问题,同时也能解决高强度Cr-Mo钢焊接速度慢的技术难题。
2.碳弧气刨和打磨的坡口尺寸大大提高了验收检查要求,便于随后的焊接施工,提高焊接一次合格率。
3.带温检测方法相比降温磁粉检测节省了检测时间,尤其适用于厚型高强度Cr-Mo钢的焊接,相当有效而又十分经济。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明,其中:
图1为本发明的高强度Cr-Mo钢对接接头坡口示意图;
图2为本发明的单面堆有多叠层熔融金属的焊接接头示意图;
图3为本发明的焊缝清根后的U形坡口示意图;
图4 为本发明的专用坡口样板清根坡口检查示意图;
图5为本发明的专用坡口样板示意图;
图6为本发明的焊接完成示意图。
图中标记:1-对接钢板Ⅰ、2-对接钢板Ⅱ、3-坡口钝边、4-组对工装、5-根部焊渣、6-单面多层焊道的熔融金属、7-清根后坡口、8-专用坡口样板、9-透光间隙。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例1,高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法, 如图1所示,将厚度为80mm的Cr-Mo钢板钢板Ⅰ1和钢板Ⅱ2经过加工,使钢板Ⅰ1和钢板Ⅱ2的坡口钝边3对接起来形成以坡口钝边3为对称的双U形坡口,所述坡口钝边3厚为5mm,位于Cr-Mo钢1/2厚度(即40mm)处,所述U形坡口圆曲率R为8mm,采用组对工装4将两钢板组对,两钢板坡口钝边3的间隙为0mm;U型坡口宽度L至少应能够满足埋弧焊机的焊接机头自由伸入坡口内部施焊以保证自动焊质量;将对接后形成的双U形坡口预热至200℃,再使用单面多层埋板焊机对其中的一面U形坡口进行焊接,形成如图2所示的单面多层焊道的熔融金属6的焊接接头;单面焊接完成后,由于埋弧焊在焊接过程中有能量释放,能够保持焊缝处于较高的温度,在焊缝较长、加工量较大导致焊缝降温严重,或者外界温度较低导致加工焊缝降温较快,坡口温度不能满足焊接工艺条件的情况下,可以通过火焰加热的方式实现焊接接头的保温来维持预热温度,用碳弧气刨对焊接接头背面的根部焊渣5进行清根处理,在根部焊渣5处刨开U形焊接坡口,清除焊根中的缺陷,保证无积碳现象,在清根过程中保证清根速度均匀,同时保证电弧的稳定,清除焊缝中的夹碳时,必须将硬脆层除去后再继续清根处理,清除焊缝中的裂纹时,应先将裂纹的端部处熔融金属刨去,然后继续刨除裂纹,直至裂纹完全清除;最后再采用砂轮工具打磨去除增碳层及淬硬层,彻底清除清根后坡口中及其两侧的熔渣、毛刺、碳灰和铜斑,使打磨后的U形焊接坡口露出金属光泽且表面平滑,保证清根后坡口宽度和深度在沿焊缝的方向上保持一致,形成如图3所示的清根后坡口7;在预热温度下对清根后坡口7检测,在焊缝较长、加工量较大导致焊缝降温严重,或者外界温度较低导致加工焊缝降温较快,坡口温度不能满足焊接工艺条件的情况下,可以通过火焰加热的方式实现焊接接头的保温来维持预热温度,采取根据标准坡口制成的专用坡口样板8作通过性检查,如图4,图5所示,所述专用坡口样板8和清根后坡口7形状和大小相匹配,厚度为5mm,在光照不足的情况下,还可以在专用坡口样板8背部安置照明灯以方便判断专用坡口样板8与坡口透光间隙9的大小,控制此间隙小于1mm以保证打磨后的坡口尺寸满足要求;打磨后的坡口再由目视专职检查员再采用10倍以上放大倍数的放大装置(如手持放大镜)检测无分层、夹渣、裂纹、突变等影响焊接质量的缺陷;待检测完成后,焊缝清根后的U形坡口还能维持在较高的温度(200℃以上)下,便可以省去对清根坡口加温而直接通过埋弧焊机进行焊接,焊接后如图6所示。
实施例2,高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法, 如图1所示,将厚度为100mm的Cr-Mo钢板钢板Ⅰ1和钢板Ⅱ2经过加工,使钢板Ⅰ1和钢板Ⅱ2的坡口钝边3对接起来形成以坡口钝边3为对称的双U形坡口,所述坡口钝边3厚为5.5mm,位于Cr-Mo钢1/2厚度(即50mm)处,所述U形坡口圆曲率R为10mm,采用组对工装4将两钢板组对,两钢板坡口钝边3的间隙为0.5mm;U型坡宽度L至少应能够满足埋弧焊机的焊接机头自由伸入坡口内部施焊以保证自动焊质量;将对接后形成的双U形坡口预热至220℃,再使用单面多层埋板焊机对其中的一面U形坡口进行焊接,形成如图2所示的单面多层焊道的熔融金属6的焊接接头;单面焊接完成后,由于埋弧焊在焊接过程中有能量释放,能够保持焊缝处于较高的温度,在焊缝较长、加工量较大导致焊缝降温严重,或者外界温度较低导致加工焊缝降温较快,坡口温度不能满足焊接工艺条件的情况下,可以通过火焰加热的方式实现焊接接头的保温来维持预热温度,用碳弧气刨对焊接接头背面的根部焊渣5进行清根处理,在根部焊渣5处刨开U形焊接坡口,清除焊根中的缺陷,保证无积碳现象,在清根过程中保证清根速度均匀,同时保证电弧的稳定,清除焊缝中的夹碳时,必须将硬脆层除去后再继续清根处理,清除焊缝中的裂纹时,应先将裂纹的端部处熔融金属刨去,然后继续刨除裂纹,直至裂纹完全清除;最后再采用砂轮工具打磨去除增碳层及淬硬层,彻底清除清根后坡口中及其两侧的熔渣、毛刺、碳灰和铜斑,使打磨后的U形焊接坡口露出金属光泽且表面平滑,保证清根后坡口宽度和深度在沿焊缝的方向上保持一致,形成如图3所示的清根后坡口7; 在预热温度下对清根后坡口7检测,在焊缝较长、加工量较大导致焊缝降温严重,或者外界温度较低导致加工焊缝降温较快的情况下,可以通过火焰加热的方式实现焊接接头的保温来维持预热温度,采取根据标准坡口制成的专用坡口样板8作通过性检查,如图4,图5所示,所述专用坡口样板8和清根后坡口7形状和大小相匹配,厚度为5mm,在光照不足的情况下,还可以在专用坡口样板8背部安置照明灯以方便判断专用坡口样板8与坡口透光间隙9的大小,控制此间隙小于1mm以保证打磨后的坡口尺寸满足要求;打磨后的坡口再由目视专职检查员再采用10倍以上放大倍数的放大装置(如手持放大镜)检测无分层、夹渣、裂纹、突变等影响焊接质量的缺陷;待检测完成后,焊缝清根后的U形坡口还能维持在较高的温度(200℃以上)下,便可以省去对清根坡口加温而直接通过埋弧焊机进行焊接,焊接后如图6所示。
实施例3,高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法, 如图1所示,将厚度为120mm的Cr-Mo钢板钢板Ⅰ1和钢板Ⅱ2经过加工,使钢板Ⅰ1和钢板Ⅱ2的坡口钝边3对接起来形成以坡口钝边3为对称的双U形坡口,所述坡口钝边3厚为6mm,位于Cr-Mo钢1/2厚度(即60mm)处,所述U形坡口圆曲率R为12mm,采用组对工装4将两钢板组对,两钢板坡口钝边3的间隙为1mm;U型坡宽度L至少应能够满足埋弧焊机的焊接机头自由伸入坡口内部施焊以保证自动焊质量;将对接后形成的双U形坡口预热至250℃,再使用单面多层埋板焊机对其中的一面U形坡口进行焊接,形成如图2所示的单面多层焊道的熔融金属6的焊接接头;单面焊接完成后,由于埋弧焊在焊接过程中有能量释放,能够保持焊缝处于较高的温度,在焊缝较长、加工量较大导致焊缝降温严重,或者外界温度较低导致加工焊缝降温较快,坡口温度不能满足焊接工艺条件的情况下,可以通过火焰加热的方式实现焊接接头的保温来维持预热温度,用碳弧气刨对焊接接头背面的根部焊渣5进行清根处理,在根部焊渣5处刨开U形焊接坡口,清除焊根中的缺陷,保证无积碳现象,在清根过程中保证清根速度均匀,同时保证电弧的稳定,清除焊缝中的夹碳时,必须将硬脆层除去后再继续清根处理,清除焊缝中的裂纹时,应先将裂纹的端部处熔融金属刨去,然后继续刨除裂纹,直至裂纹完全清除;最后再采用砂轮工具打磨去除增碳层及淬硬层,彻底清除清根后坡口中及其两侧的熔渣、毛刺、碳灰和铜斑,使打磨后的U形焊接坡口露出金属光泽且表面平滑,保证清根后坡口宽度和深度在沿焊缝的方向上保持一致,形成如图3所示的清根后坡口7; 在预热温度下对清根后坡口7检测,在焊缝较长、加工量较大导致焊缝降温严重,或者外界温度较低导致加工焊缝降温较快,坡口温度不能满足焊接工艺条件的情况下,可以通过火焰加热的方式实现焊接接头的保温来维持预热温度,采取根据标准坡口制成的专用坡口样板8作通过性检查,如图4,图5所示,所述专用坡口样板8和清根后坡口7形状和大小相匹配,厚度为5mm,在光照不足的情况下,还可以在专用坡口样板8背部安置照明灯以方便判断专用坡口样板8与坡口透光间隙9的大小,控制此间隙小于1mm以保证打磨后的坡口尺寸满足要求;打磨后的坡口再由目视专职检查员再采用10倍以上放大倍数的放大装置(如手持放大镜)检测无分层、夹渣、裂纹、突变等影响焊接质量的缺陷;待检测完成后,焊缝清根后的U形坡口还能维持在较高的温度(200℃以上)下,便可以省去对清根坡口加温而直接通过埋弧焊机进行焊接,焊接后如图6所示。
本发明的有益效果是:本发明采用的检测方法构思巧妙,用Cr-Mo钢清根坡口带温检测方法代替传统生产中须降温才能实施的磁粉检测,提高碳弧气刨和打磨后的坡口第一道焊接质量,便于随后的焊接施工,提高焊接一次合格率;由于清根坡口带温检测方法的改进,对相应的焊接工艺的巧妙改进,能解决多次升降温对焊接质量产生不利影响的技术问题,同时也能解决高强度Cr-Mo钢焊接速度慢的技术难题;此方法尤其适用于厚型高强度Cr-Mo钢的焊接,有效显著而又十分经济。
本发明带温检测和磁粉检测具体效果对比见表1:
表1 磁粉检测与本发明带温检测方法对比表
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (8)
1.高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)先对Cr-Mo钢板的焊接接头端进行坡口加工,将加工后的两块Cr-Mo钢板的焊接接头端对接,形成以坡口钝边为对称的双U形坡口;其中,Cr-Mo钢板厚度为80~120mm,坡口钝边厚度为5~6mm,且位于1/2板厚处,U形坡口圆曲率R为8~12mm,对接后两钢板坡口钝边的间隙为0~1mm;
(2)将两块Cr-Mo钢板对接而成的双U形坡口预热至200℃以上,对双U形坡口的其中一面进行焊接,形成单面堆有多叠层熔融金属的焊接接头;
(3)维持焊接接头的温度在200℃以上,进行清根处理,刨开焊接接头背面的U形坡口,清除焊根中的积碳和缺陷,形成清根后坡口;再对清根后坡口进行打磨,去除增碳层及淬硬层,并彻底清除清根后坡口及其两侧的熔渣、毛刺、碳灰和铜斑,确保打磨后的清根后坡口露出金属光泽且表面平滑,清根后坡口宽度和深度在沿焊缝的方向上保持一致;
(4)对清根后坡口进行带温检测,先采用厚度为5mm,标准的专用坡口样板作通过性检测,确保打磨后的坡口尺寸满足要求;再采用10倍以上放大倍数的放大装置检测有无分层、夹渣、裂纹和突变,确保消除影响焊接质量的缺陷;
(5)在检测温度下对检测合格的清根后坡口完成焊接。
2.如权利要求1所述的高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法,其特征在于:步骤(1)中,两Cr-Mo钢板焊接接头对接采用工装固定。
3.如权利要求1所述的高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法,其特征在于:步骤(3)中,在清根处理过程中,清除焊根中的积碳时,必须将淬硬层除去后再继续清根处理;清除焊缝中的裂纹时,应先将裂纹的端部处熔融金属刨去,然后继续刨除裂纹,直至裂纹完全清除。
4.如权利要求1所述的高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法,其特征在于:步骤(2)和步骤(5)中,均采用单面多层埋板焊机进行焊接,步骤(3)中,采用碳弧气刨清根处理,打磨工具采用砂轮。
5.如权利要求1至4任一项所述的高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法,其特征在于:步骤(4)中,清根后坡口进行带温检测,且检测温度大于200℃。
6.如权利要求5所述的高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法,其特征在于:Cr-Mo钢板焊接接头处采用火焰加热的方式实现焊接接头的保温或者加热。
7.如权利要求1或2或3或4或6所述的高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法,其特征在于:步骤(4)中,所述专用坡口样板为T形,T形结构下部为检测部,与标准清根后坡口形状和尺寸相匹配。
8.如权利要求7所述的高强度Cr-Mo钢双面焊清根坡口带温检测方法,其特征在于:步骤(4)中,通过性检测需保证专用坡口样板与清根后坡口间的透光间隙小于1mm。
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