CN105842034B - 一种裂纹缺陷试件的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉无损探伤领域，特别涉及一种裂纹缺陷试件的制作方法：将开有30°坡口的试板Ⅰ和试板Ⅱ组对，采用手工钨极氩弧焊的焊接方法，加焊丝TIG‑J50进行打底焊接；在需要出现裂纹缺陷处放置铜焊丝，加焊丝TIG‑J50进行填料焊接；焊接到放置铜焊丝的位置时不加焊丝TIG‑J50；加焊丝TIG‑J50，进行次层焊接和盖面焊；焊接完毕后，立即将试件水冷，之后对试件进行锤击。本发明采用手工钨极氩弧焊的焊接方法，过程简单、方便易行，对焊工技术水平的要求一般，试件整体制造成本低；裂纹的方向、长度、数量等可根据实际需求进行控制；各个步骤中焊接参数的确定能够保证得到更真实的裂纹缺陷。

Description

一种裂纹缺陷试件的制作方法
技术领域
本发明涉无损探伤领域，特别涉及一种裂纹缺陷试件的制作方法。
背景技术
无损检测技术是实现质量控制、改进工艺、降低成本、保证设备安全运行的重要手段，已经成为现代工业产品的制造和使用过程中不可缺少的重要组成部分。
据调查，很多单位在进行无损检测人员取证、ASME取证时均要使用带有裂纹缺陷的试件，但该试件在社会上购买货源匮乏、价格昂贵，机加工的线性缺陷不真实，不易满足检测人员培训、考试、取证的实际需要量。正确分析焊接裂纹，一方面能找出缺陷产生的原因，从而在材料、结构等方面采取有效措施防止裂纹产生；另一方面在使用过程中能正确的选择并运用焊接检验方法及时发现裂纹，评估焊接件的质量，以达到检验的预期质量。
在2009年中国公开号为CN101576450的《一种无损探伤用表面裂纹缺陷试块的制作方法》专利申请文件中，公开了在焊道中加入一定量的硫元素以得到裂纹缺陷，此方法得到的裂纹的方向、长度大小等不易控制具有不确定性。在实际生产中，部分带裂纹缺陷的试件是通过添加铸铁焊丝制作的，但试件选用的焊件板材为20G、16MnR等用于压力容器的合金钢，对其他类型如焊接性能优良的普通结构钢焊件板材并不通用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种裂纹缺陷试件的制作方法，过程简单、方便易行，用该方法得到试件的裂纹缺陷更真实，可作为无损检测的标准试件。
本发明的技术方案如下：
一种裂纹缺陷试件的制作方法，包括以下步骤：
A将开有30°坡口的试板Ⅰ和试板Ⅱ组对，采用手工钨极氩弧焊的焊接方法，加焊丝TIG-J50进行打底焊接；
B在需要出现裂纹缺陷处放置铜焊丝，用焊丝TIG-J50进行填料焊接；
C焊接到放置铜焊丝的位置时去掉焊丝TIG-J50后，继续焊接；
D加焊丝TIG-J50，进行次层焊接和盖面焊；
E焊接完毕后，立即将试件水冷，之后对试件进行锤击。
上述裂纹缺陷试件的制作方法，手工钨极氩弧焊的钨电极为铈钨电极。
上述裂纹缺陷试件的制作方法，上述步骤A、B、D和E中，焊接电流为80A-120A、铈钨电极的直径为2.5mm、焊接速度为2-5mm/s；上述步骤C中，焊接电流为230A-270A、铈钨电极的直径为3.2mm、焊接速度为0.3-1mm/s。
上述裂纹缺陷试件的制作方法，所述铜焊丝为紫铜焊丝。
上述裂纹缺陷试件的制作方法，所述试板Ⅰ和试板Ⅱ材质均为Q235。
本发明的有益效果为：
1、采用手工钨极氩弧焊的焊接方法，过程简单、方便易行，能适用于薄板焊接，对焊工技术水平的要求一般，试件整体制造成本低。
2、裂纹的位置、方向与铜焊丝在焊缝中放置的位置基本一致，裂纹长度随铜焊丝的长度而变大，即裂纹可根据需求进行控制；选用铜焊丝而非普通的铜丝，是因为铜焊丝是铜和其他元素的化合物，氧化、散热较慢，更接近工件实际生产中的焊接环境，得到的裂纹缺陷更真实。
3、各个步骤中焊接参数的确定能够保证得到更真实的裂纹缺陷，能制作无损检测人员取证、ASME取证所需的各类标准的裂纹缺陷试件。
附图说明
图1为本发明的两块试板截面示意图；
图2为本发明的两块试板打底焊后的截面示意图；
图3为本发明中的铜焊丝放置位置的主视示意图；
图4为本发明中的铜焊丝放置位置的侧视截面示意图；
图5为本发明的两块试板填料焊后出现裂纹的示意图；
图6为本发明的两块试板焊接完毕后的截面示意图；
图7为本发明的锤击示意图；
图中：1为试板Ⅰ，2为试板Ⅱ，3为铜焊丝。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步解释说明。
手工钨极氩弧焊的焊接技巧较简单，而且容易获得高合格率产品，特别适用于厚度4mm以下的薄板或小管焊接。焊条电弧焊时打底焊接要求焊工水平高，雇用焊工级别高即人工成本高，而氩弧焊操作容易，人工成本低，相较于焊条电弧焊更合算。
如图1至图4所示，一种裂纹缺陷试件的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
单面坡口对接焊时，为防止角变形而先在接头背面坡口根部焊出一条打底焊道，将开有30°坡口的试板Ⅰ1和试板Ⅱ2组对，采用手工钨极氩弧焊的焊接方法，用焊丝TIG-J50进行打底焊接；
铜在高温时极易氧化成Cu2O而且铜的膨胀系数大，易产生较大的焊接应力，因此焊接过程中极易引起开裂，本发明是在需要出现裂纹缺陷处放置铜焊丝3，用焊丝TIG-J50进行填料焊接；
焊接到放置铜焊丝3的位置时不加焊丝TIG-J50，铜及铜合金的导热性好，焊接时热量极易散失，此时应该将焊接参数调大一些以免造成焊不透缺陷使得试件检测数据不准确；铜焊丝3焊接完毕后，在该位置会出现裂纹；
加焊丝TIG-J50，进行次层焊和盖面焊；
焊接完毕后，立即将试件水冷；水冷使得试件焊接处凝固过程中更容易出现裂纹，之后对试件进行锤击，使试件内的裂纹状态更稳定。
进一步的，上述步骤中，手工钨极氩弧焊时的电极均使用铈钨电极，，铜焊丝3为手工氩弧焊领域常用的紫铜焊丝，所使用的试板Ⅰ1和试板Ⅱ2材质均为焊接性能比较好的普通碳素结构钢Q235。
实施例1
本发明的实施例1的具体步骤为：
A选两件材质为Q235、规格为350mm*150mm*8mm并开有30°的坡口的试板Ⅰ1和试板Ⅱ2组对，采用手工钨极氩弧焊的焊接方法，加焊丝TIG-J50进行打底焊接；其中焊接电流为80A-100A，铈钨电极的直径为2.5mm，焊接速度为2-3.5mm/s 。
B在焊道中相距100mm处各放置两截直径为1.2mm长度为10mm的紫铜焊丝，其中第一截紫铜焊丝横向放置，第二截紫铜焊丝与第一截垂直放置，之后加焊丝TIG-J50进行填料焊接；
C焊接到放置紫铜焊丝位置时不加焊丝TIG-J50，并且调整焊接参数为：焊接电流230A-250A，铈钨电极的直径3.2mm，焊接速度0.3-0.5mm/s；
D加焊丝TIG-J50，进行次层焊接和盖面焊；
E焊接完毕后，立即将试件水冷，之后对试件进行锤击。
将本实施例得到的试件进行射线检测或超声检测后得知：在两处放置紫铜焊丝的处的边缘均出现裂纹，且裂纹的长度、大小基本相同，方向基本垂直。
实施例2
本发明的实施例2的具体步骤为：
A选两件材质为Q235、规格为350mm*150mm*14mm并开有30°的坡口的试板Ⅰ1和试板Ⅱ2组对，采用手工钨极氩弧焊的焊接方法，加焊丝TIG-J50进行打底焊接；其中焊接电流为100A-120A，铈钨电极的直径为2.5mm，焊接速度为3.5-5mm/s 。
B在焊道中相距100mm处各横向放置两截紫铜焊丝，第一截的直径为1.6mm长度为10mm，第二截的直径为1.6mm长度为20mm，之后加焊丝TIG-J50进行填料焊接；
C焊接到放置紫铜焊丝位置时不加焊丝TIG-J50，并且调整焊接参数为：焊接电流250A-270A，铈钨电极的直径3.2mm，焊接速度0.5-1mm/s；
D加焊丝TIG-J50，进行次层焊接和盖面焊；
E焊接完毕后，立即将试件水冷，之后对试件进行锤击。
将本实施例得到的试件进行射线检测或超声检测后得知：在两处放置紫铜焊丝的处的边缘均出现裂纹，裂纹分布的方向基本一致，第二截处的裂纹普遍比第一截的裂纹长且多。
由实施例1和实施例2可知：本发明的方法制作得到试件的裂纹缺陷，其方向、长度、数量等都可通过控制铜焊丝3的规格来实现，从而能按工业生产中的实际需求提供标准的裂纹缺陷试件，使得无损检测得到的数据更真实、更有说服力。
本发明采用手工钨极氩弧焊的焊接方法，过程简单、方便易行，对焊工技术水平的要求一般，能适用于薄板焊接，试件整体制造成本低；裂纹的方向、长度、数量等可根据实际需求进行控制；各个步骤中焊接参数的确定能够保证得到更真实的裂纹缺陷，能制作无损检测人员取证、ASME取证所需的各类标准的裂纹缺陷试件。

Claims (5)

1.一种裂纹缺陷试件的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
A、将开有30°坡口的试板Ⅰ（1）和试板Ⅱ（2）组对，采用手工钨极氩弧焊的焊接方法，用焊丝TIG-J50进行打底焊接；
B、在需要出现裂纹缺陷处放置铜焊丝（3），用焊丝TIG-J50进行填料焊接；
C、焊接到放置铜焊丝（3）的位置时去掉焊丝TIG-J50后，继续焊接；
D、加焊丝TIG-J50，进行次层焊接和盖面焊；
E、焊接完毕后，立即将试件水冷，之后对试件进行锤击。
2.根据权利要求1所述的裂纹缺陷试件的制作方法，其特征在于：手工钨极氩弧焊的钨电极为铈钨电极。
3.根据权利要求2所述的裂纹缺陷试件的制作方法，其特征在于：上述步骤A、B、D和E中，焊接电流为80A-120A、铈钨电极的直径为2.5mm、焊接速度为2-5mm/s；上述步骤C中，焊接电流为230A-270A、铈钨电极的直径为3.2mm、焊接速度为0.3-1mm/s。
4.根据权利要求1所述的裂纹缺陷试件的制作方法，其特征在于：所述铜焊丝（3）为紫铜焊丝。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的裂纹缺陷试件的制作方法，其特征在于：所述试板Ⅰ（1）和试板Ⅱ（2）材质均为Q235。
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