CN103837398A - 用于调质高强钢再热裂纹敏感温度的插销试验测定方法 - Google Patents
用于调质高强钢再热裂纹敏感温度的插销试验测定方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及压力容器用调质高强钢钢板的再热裂纹敏感温度检测方法，本方法首先从被测钢板上截取材料制备若干个的插销试样和底板；然后将插销试样和底板焊接在一起得到若干组合件，再将焊接好的组合件安装到高温蠕变试验机上，对组合件进行不同试验温度下的加载试验，并记录与所述试验温度条件下组合件达到设定载荷后至断裂所用时间即断裂时间；得到多个断裂时间后，与最短的断裂时间所对应的试验温度即为该种材料的钢板的再热裂纹敏感温度。本方法不但具有小铁研试验法可与实际结构相比拟的优点，又能得到相对精确的试验结果，同时本方法测量工作量少，测量效率高，是一种简便易行的再热裂纹敏感温度检测方法。
Description
技术领域
本发明涉及压力容器用调质高强钢钢板的再热裂纹敏感温度检测方法，用于测量钢材的再热裂纹敏感温度，为制定调质高强钢压力容器的焊后热处理工艺提供依据。
背景技术
压力容器在焊接后，都不可避免存在较大的焊接残余应力，采用调质高强钢制造的压力容器的焊接残余应力更大，如任其存在，将对压力容器的安全运行带来隐患。为此，一般压力容器在焊后都要进行焊后热处理以消除焊接残余应力。随着调质钢的强度越来越高，其在焊后热处理过程中产生的再热裂纹问题也越来越引起人们的重视，研究发现，各种钢材都有一个对再热裂纹敏感的温度范围，在焊后热处理过程中只要避开其再热裂纹敏感温度，就可以避免产生再热裂纹。
影响钢板产生再热裂纹的因素十分复杂，如何避免产生再热裂纹是压力容器制造过程中必须解决的现实问题。传统的再热裂纹敏感温度的测量方法主要有以下几种：一是采用小铁研试样，在不同的热处理温度下进行试验，检测钢板的再热裂纹敏感温度，但这种方法的精度很低，得到的数据往往误差太大，对实际焊后热处理过程的指导意义不大；另一种方法是采用焊接热模拟技术，模拟HAZ的组织状态，再在热处理条件下进行高温力学性能试验，从而得到再热裂纹敏感温度，这种方法的试验条件与实际工程应用相差甚远，其得到的数据往往准确性较差，另外这种试验还需要昂贵的热模拟试验机。
发明内容
本发明的目的即为克服上述现有技术的不足，提供一种用于调质高强钢再热裂纹敏感温度的插销试验测定方法，本方法既具有小铁研试验法可与实际结构相比拟的优点，又能得到相对精确的试验结果，是一种简便易行的再热裂纹敏感温度检测方法。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种用于调质高强钢再热裂纹敏感温度的插销试验测定方法，包括如下步骤：
1）、从被测钢板上截取材料，按照焊接用插销试验法制备若干个的插销试样和底板；
2）、将插销试样和底板一一对应，并将插销试样的缺口端插入相对应的底板上的圆孔内，且使得插销试样缺口端的端面与底板的板面相平齐，然后在如下焊接工艺条件下将插销与底板焊接在一起得到组合件：焊接电流170A，电弧电压24V，焊接速度150mm/min；
3）、将一个焊接好的组合件安装到高温蠕变试验机上，对此组合件进行加热，在30min内将组合件加热到设定试验温度，保温15min；
4）、在1min内将此组合件加载到设定载荷，设定载荷大小为待试验材料即组合件材料在该试验温度下的屈服强度的80%，并保持该设定载荷，直至此组合件断裂，记录在该试验温度条件下组合件达到设定载荷后至断裂所用时间即断裂时间；
5）、重复步骤3）、4），在至少8个不同的试验温度条件下对组合件分别进行上述加载试验，得到与各个试验温度分别相对应的组合件的断裂时间；所述试验温度均处于550～700℃内，且所述试验温度在550～720℃内均匀分布；
与最短的断裂时间所对应的试验温度即为该种材料的钢板的再热裂纹敏感温度。
优选的，所述多个试验温度分别为560、580、600、620、640、660、680、700℃。
优选的，所述插销的一端为柱身，另一端为圆柱状的夹头，柱身的远离夹头的一端设有环状缺口；环状缺口处的柱身呈圆台状，且圆台的较小端远离夹头；缺口处的角度为40°，缺口的深度为1.5mm，缺口根部半径为0.1mm；缺口距离其较近一端端面的距离为2.3mm；插销的总长度为110mm，柱身的直径为8mm；夹头的长度为16mm，夹头的直径为12mm，所述夹头与柱身同轴设置。
所述底板呈圆板状，底板的直径为100mm，厚度为20mm，底板的中部设有通孔，通孔的孔直径为8mm，通孔的旁侧设有一直径为3mm的锥孔，锥孔的深度为2.5mm，所述通孔与锥孔的孔中心间距为10mm。
本发明的主要优点在于：本发明采用插销法进行再热裂纹敏感温度的测定，即本发明采用插销和底板相焊接形成组合件，并对所述组合件进行不同温度下的加载试验，根据试验结果得到该钢板的再热裂纹敏感温度。因此本方法不但具有小铁研试验法可与实际结构相比拟的优点，又能得到相对精确的试验结果，同时本方法测量工作量少，测量效率高，是一种简便易行的再热裂纹敏感温度检测方法。
插销试验一般用于焊接冷裂纹敏感性的检测，由于其具有与实际焊接接头一样的试验焊缝，又能在不同的载荷下进行试验，可以得到一些定量的数据。所以对插销试样施加焊后热处理过程，就可以用来进行再热裂纹敏感温度的测定。本方法中的插销和底板按照《GB9446-1988焊接用插销冷裂纹试验方法》中规定的形状和尺寸制备。
附图说明
图1是本发明中插销的结构示意图。
图2是图1的Ⅰ部放大图。
图3是本发明中底板的结构示意图。
图4是图3底板的剖视图。
附图中标号与各部件对应关系如下：
10—插销 11—缺口 12—柱身 13—夹头
20—底板 21—通孔 22—锥孔
具体实施方式
下面以07MnNiMoVR钢板为例，对本发明的实施过程作进一步的描述：
S1、将07MnNiMoVR钢板按图1～4加工成插销10和底板20，所述插销10和底板20的数量均为8个；
如图1、2所示，插销10的一端为柱身12，另一端为圆柱状的夹头13，柱身12的远离夹头13的一端设有缺口11。如图2所示，环状缺口11处的柱身呈圆台状，且圆台的较小端远离夹头13；缺口11处的角度为40°，缺口11的深度为1.5mm，缺口11根部半径为0.1mm；缺口11距离其较近一端端面的距离为2.3mm；插销10的总长度为110mm，柱身12的直径为8mm；夹头13的长度为16mm，夹头的直径为12mm，所述夹头11与柱身12同轴设置。
如图3、4所示，底板20呈圆板状，底板20的直径为100mm，厚度为20mm，底板20的中部设有通孔21，通孔21的孔直径为8mm，通孔21的旁侧设有一直径为3mm的锥孔22，锥孔22的深度为2.5mm，所述通孔21与锥孔22的孔中心间距为10mm，锥孔22中放置测温热电偶，用于在试验过程中准确测量缺口部位的温度。
S2、采用如下焊接工艺将插销与底板分别焊接在一起得到组合件：焊接电流170A，电弧电压24V，焊接速度150mm/min，共需制作8个组合件。
S3、取一个焊好的组合件，采用夹具将此组合件安装到高温蠕变试验机上，对此组合件进行加热，在30min内将组合加热到试验温度560℃，保温15min；
S4、07MnNiMoVR钢板在560℃下的屈服强度为309MPa，则该试验温度下应加的测试载荷为309×80%＝247（MPa）。为此，在1min内将插销和底板的组合件加载到247MPa，并保持该载荷，直至组合件断裂,记录在该试验温度条件下组合件达到设定载荷后至断裂所用时间即断裂时间，如18小时内组合件没有断裂，则将该组合件的断裂时间记为无穷大；
S5、将试验温度修改为580、600、620、640、660、680、700℃，按表1的试验参数重复步骤S4和S5，得到各个试验温度下的组合件的断裂时间，其中最短断裂时间682s所对应的试验温度600℃即为07MnNiMoVR钢板的再热裂纹敏感温度。
表1.各个试验温度下07MnNiMoVR钢板的屈服强度和测试载荷
Claims (3)
1.一种用于调质高强钢再热裂纹敏感温度的插销试验测定方法，包括如下步骤：
1）、从被测钢板上截取材料，按照焊接用插销试验法制备若干个的插销试样（10）和底板（20）；
2）、将插销试样（10）和底板（20）一一对应，并将插销试样（10）的缺口（11）端插入相对应的底板（20）上的圆孔内，且使得插销试样缺口（11）端的端面与底板（20）的板面相平齐，然后在如下焊接工艺条件下将插销（10）与底板（20）焊接在一起得到组合件：焊接电流170A，电弧电压24V，焊接速度150mm/min；
3）、将一个焊接好的组合件安装到高温蠕变试验机上，对此组合件进行加热，在30min内将组合件加热到设定试验温度，保温15min；
4）、在1min内将此组合件加载到设定载荷，设定载荷大小为待试验材料即组合件材料在该试验温度下的屈服强度的80%，并保持该设定载荷，直至此组合件断裂，记录在该试验温度条件下组合件达到设定载荷后至断裂所用时间即断裂时间；
5）、重复步骤3）、4），在至少8个不同的试验温度条件下对组合件分别进行上述加载试验，得到与各个试验温度分别相对应的组合件的断裂时间；所述试验温度均处于550～700℃内，且所述试验温度在550～720℃内均匀分布；
与最短的断裂时间所对应的试验温度即为该种材料的钢板的再热裂纹敏感温度。
2.根据权利要求1所述的用于调质高强钢再热裂纹敏感温度的插销试验测定方法，其特征在于：所述多个试验温度分别为560、580、600、620、640、660、680、700℃。
3.根据权利要求1所述的用于调质高强钢再热裂纹敏感温度的插销试验测定方法，其特征在于：所述插销（10）的一端为柱身（12），另一端为圆柱状的夹头（13），柱身（12）的远离夹头（13）的一端设有环状缺口（11）；环状缺口（11）处的柱身呈圆台状，且圆台的较小端远离夹头（13）；缺口（11）处的角度为40°，缺口（11）的深度为1.5mm，缺口（11）根部半径为0.1mm；缺口（11）距离其较近一端端面的距离为2.3mm；插销（10）的总长度为110mm，柱身（12）的直径为8mm；夹头（13）的长度为16mm，夹头（13）的直径为12mm，所述夹头（11）与柱身（12）同轴设置。
所述底板（20）呈圆板状，底板（20）的直径为100mm，厚度为20mm，底板（20）的中部设有通孔（21），通孔（21）的孔直径为8mm，通孔（21）的旁侧设有一直径为3mm的锥孔（22），锥孔（22）的深度为2.5mm，所述通孔（21）与锥孔（22）的孔中心间距为10mm。
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