CN104729901B - 一种用于模拟试块焊缝中制作纵向裂纹的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的是一种用于模拟试块焊缝中制作纵向裂纹的方法。由预制焊接、机械加工、机械方法断裂、机械加工方法修整、组队要求及组队部位焊接方法选择工序完成。本发明与目前在模拟试块中制作纵向裂纹的方法相比，具有如下优点：不采用添加物，用焊缝本身的金属材料制成。操作方法简单实用、容易掌握、适用范围广。制作的裂纹成功率高，成本很低。制作的裂纹形貌特征与真实裂纹基本相当，甚至与真实裂纹形貌一致，能体现出真正裂纹的特征。容易控制裂纹的尺寸，即自身高度和长度及产生的位置，精度高，产生的裂纹尺寸容易满足误差范围内的要求。适宜作为试件无损检测的模拟试块裂纹加工方法应用。

Description

一种用于模拟试块焊缝中制作纵向裂纹的方法

技术领域

本发明涉及一种无损检测技术中的模拟试块，具体说是一种用于模拟试块焊缝中制作纵向裂纹的方法。

背景技术

承压设备与国民经济生产和人民日常生活有着十分密切的联系。然而承压设备往往具有高温、高压和有毒介质等特点，一旦发生事故，后果极其严重。为避免可能出现的质量事故，承压设备在制造、使用、检验等环节中大量应用无损检测技术。据统计，2005年共发生承压设备严重以上事故274起，其中因设备本身质量问题引发的事故48起，占事故数20％，因设备存在缺陷未及时发现引发的事故38起，占事故数的16％，两者相加占事故数的36％。因此加强和提高无损检测技术和水平，有利于科学了解和评价承压设备的质量状况，提高重大生产事故预警的能力，保障国民经济发展和人民生命财产安全。

由此可见，无损检测技术对保证承压设备质量、安全等方面起到非常重要的作用。无损检测结果的可靠性是由检测工艺、验收标准及检测人员决定的。检测工艺和验收标准是否科学合理、检测结果是否准确可靠，检测人员是否具备资格，就得通过模拟试块验证。在模拟试块中包括裂纹、未熔合、根部未焊透、夹渣及气孔等缺陷，其中起关键作用的就是符合要求的裂纹缺陷，而裂纹缺陷是模拟试块所有缺陷中最不容易形成的。因此说模拟试块是制定检测工艺和验收标准不可缺少的重要因素。

在特种设备、石油石化、电力等行业的无损检测中都涉及到模拟试块。模拟试块一般采用焊接方法焊制而成或使用以往检测焊缝中发现的真实缺陷。模拟试块中的缺陷是工件焊接过程中容易产生的典型缺陷，例如裂纹、未熔合、根部未焊透、夹渣及气孔等。这里需要强调的是“在以往检测焊缝中发现的真实缺陷”在现实中很难找到符合无损检测验收标准要求的缺陷尺寸、几率很低，尤其是裂纹缺陷更是难上加难，即使发现符合要求的真实缺陷，也不可能从被检工件上切割下来，因为将其切割下来就意味着将被检工件破坏，造成更大的损失。因此模拟试块基本上都是采用焊接方法焊制而成的。模拟试块中缺陷的尺寸在无损检测标准中都有明确规定，例如JB/T4730.10-2010（衍射时差法超声检测）、Q/CSEI01-2013（中国特检院企业标准--钢制承压设备焊接接头相控阵超声检测）及Q/JLKJ01-2014(安徽津利能源科技发展有限责任公司企业标准--钢制承压设备焊接接头相控阵超声检测)。

模拟试块的材质应与被检工件声学特点相同或相似，外形尺寸应能代表工件的特征和满足扫查装置的扫查要求。

模拟试块包括板子对接焊缝模拟试块，板子T型焊缝模拟试块，板子搭接焊缝模拟试块，法兰与筒体安放式角接焊缝模拟试块，管子对接焊缝模拟试块，管板角接焊缝模拟试块等等。

目前国内外厂家制作模拟试块中裂纹缺陷的方法有三种，即：第一种方法是在焊缝中加入预制好的裂纹缺陷，第二种方法是在焊缝中加入金属（例如铜等）产生裂纹缺陷，第三种方法是在焊接过程中产生。这三种方法都有缺点，即：第一种方法焊接时易产生别的缺陷，焊接难度大，需要很大的焊接空间，受工件厚度限制，有局限性；第二种方法产生的裂纹不具有裂纹特征，通过射线检测一看就是添加的其它金属。第三种方法产生的裂纹是真实裂纹，但是难以控制裂纹的深度、自身高度及长度，很难做到符合要求的裂纹尺寸，即使做到，也要付出极高的成本，成功率很低。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有模拟试块焊缝中制作纵向裂纹方法的不足，而提出操作简单、方便、实用、成功率高、成本低的一种用于模拟试块焊缝中制作纵向裂纹的方法。该发明方法也能容易控制纵向裂纹的尺寸，自身高度和长度及产生的位置，达到无损检测验收标准规定的指标。解决模拟试块焊缝中制作裂纹的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的方案是：

由预制焊接、机械加工、机械方法断裂、机械加工方法修整、组队要求及组队部位焊接方法选择工序完成。

积极效果，本发明与目前在模拟试块中制作纵向裂纹的方法相比，具有如下优点：不采用添加物，用焊缝本身的金属材料制成。操作方法简单实用、容易掌握、适用范围广。制作的裂纹成功率很高，成本很低。制作的裂纹形貌特征与真实裂纹基本相当、甚至与真实裂纹形貌一致，能体现出真正裂纹的特征。能很容易控制裂纹的尺寸，即自身高度和长度及产生的位置，精度高，产生的裂纹尺寸容易满足误差范围内的要求。适宜作为试件无损探伤的模拟试块裂纹加工方法应用。

具体实施方式

实施例说明：

实施例是在T=22mm厚的对接焊缝模拟试块中制作纵向裂纹的方法，

在模拟试块的焊缝中制作纵向裂纹的方法，是由预制焊接1、机械加工2、机械方法断裂3、机械加工方法修整4、组队要求5及组队部位焊接方法选择6六个工序完成。

所述的预制焊接1就是对预制纵向裂纹的部位采用焊接工艺要求的方法进行焊接。在本实施例中采用手工电弧焊对距离模拟试块起始端100mm-130mm、深度距离模拟试块上表面A面6mm-10mm的部位进行焊接。焊接时要考虑误差，实际焊接的范围为：长度方向98mm-133mm、深度方向5mm-13mm。在此范围内不得产生任何缺陷。

所述的机械加工2就是在预制焊接1一定厚度部位的一面用机械加工的方法加工一个槽，槽分为尖角槽和方槽。其中尖角槽深为1.5mm-3mm、尖角槽角度为60°，方槽深为1.5mm-3mm、宽为1.0mm-1.5mm。在本实施例中采用刨床在焊接部位长度为35mm、深度为8mm的焊接厚度的下表面B面进行机加工，在焊缝中心线位置加工一个深2mm、长度为35mm、角度为60°的尖角槽。

所述的机械方法断裂3就是对机械加工2的槽部位施加外力使其断裂，形成贯穿性。在本实施例中采用液压机对其施加外力，使其断裂。

所述的机械加工方法修整4就是对机械方法断裂3部位进行修磨，使其符合要求的尺寸，例如深度、自身高度及长度，为最终产生的纵向裂纹尺寸满足设计要求奠定基础。在本实施例中采用钳工的方法对断裂部位的长度和自身高度进行修磨，使断裂部位的长度控制在34mm-35mm，深度控制在5mm-5.5mm，自身高度控制在5.5mm-6mm。

所述的组队要求5就是对机械加工方法修整4部位进行组队，组队在平整的焊接平台上将断裂部位进行组队，预留1-3mm宽度的间隙；

组队时要考虑断裂部位纹络的吻合，同时还要预留一定宽度的间隙。本实施例中在平整的焊接平台上将断裂部位进行组队，保证断裂部位纹络的吻合，同时要预留为2mm宽度的间隙。

所述的组队部位焊接方法选择6就是对符合组队要求5的部位先采用手工钨极氩弧焊进行焊接，焊到一定厚度后，再采用焊接工艺要求的焊接方法对裂纹部位及其它部位进行整体焊接。在本实施例中先将模拟试块两端点焊固定，再采用手工钨极氩弧焊在组队部位的一面进行薄薄的焊一遍，熔池深度控制在0.5mm-1.0mm；同理再在另一面焊一遍；然后再反复在两面各焊2遍，直到每面的焊接厚度到达3mm左右为止。最后再采用手工电弧焊对模拟试块其余部位进行焊接，注意焊到裂纹两端接头时不要熔得太多，每端熔掉2mm-3mm即可，当焊接厚度与裂纹部位厚度相当时，再焊接裂纹部位，直到将整个模拟试块焊接完毕。最终形成的纵向裂纹的长度为31mm，自身高度范围为实测值3.8mm-4.6mm，深度范围为5.2mm-5.7mm，开口宽度控制在0.5mm左右。符合设计时规定的误差范围。

纵向裂纹模拟试块及设计参数

Claims (2)

1.一种用于模拟试块焊缝中制作纵向裂纹的方法，由预制焊接、机械加工、机械方法断裂、机械加工方法修整、组队要求及组队部位焊接方法选择工序完成；

其特征是：

所述的预制焊接是对预制纵向裂纹的部位采用焊接工艺要求的方法进焊接；

所述的机械加工是在预制焊接一定厚度部位的一面用机械加工的方法加工一个槽，槽分为尖角槽或方槽；其中尖角槽深为1.5mm-3mm、尖角槽角度为60°，方槽深为1.5mm-3mm、宽为1.0mm-1.5mm；

所述的机械方法断裂就是对机械加工的槽部位通过压力机构施加外力使焊接部位断裂，形成贯穿性；

所述的机械加工方法修整就是对机械方法断裂部位进行修磨，使符合要求的深度、自身高度及长度尺寸，为最终产生的纵向裂纹尺寸满足设计要求奠定基础；具体是：采用钳工的方法对断裂部位的长度和自身高度进行修磨，使断裂部位的长度、深度及自身高度控制在设定范围之内；

所述的组队要求就是对机械加工方法修整部位进行组队，组队在平整的焊接平台上将断裂部位进行组队，预留1-3mm宽度的间隙；

所述的组队部位焊接方法选择就是对符合组队要求的部位先采用手工钨极氩弧焊进行焊接，焊到一定厚度后，再采用焊接工艺要求的焊接方法对裂纹部位及其它部位进行整体焊接；具体是：先将模拟试块两端点焊固定，再采用手工钨极氩弧焊在组队部位的一面进行薄焊一遍，熔池深度控制在0.5mm-1.0mm；再焊另一面一遍；然后再反复在两面各焊2遍，直到每面的焊接厚度到达3mm为止；最后再采用要求的焊接方法对模拟试块其余部位进行焊接，焊到裂纹部位两端时，每端熔掉2mm-3mm，当焊接厚度与裂纹部位厚度相当时，再焊接裂纹部位，直到将整个模拟试块焊接完毕。

2.根据权利要求1所述的一种用于模拟试块焊缝中制作纵向裂纹的方法，其特征是：所形成的纵向裂纹的长度、自身高度及深度达到设计要求的误差范围之内。