CN108871895A - 带气孔缺陷的无损检测用焊缝模拟试块的制备方法 - Google Patents

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黄耀和
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Abstract

本发明公开了一种带气孔缺陷的无损检测用焊缝模拟试块的制备方法，包括以下步骤：提供一副钢板焊件和电焊条，钢板焊件的待焊部位加工有坡口，电焊条包括若干根经电焊条工艺规程烘烤后的规范电焊条和若干根经潮湿化处理的潮化电焊条；将一副钢板焊件进行组对，采用规范电焊条对钢板焊件的待焊部位沿坡口侧先进行打底焊再进行填充焊，填充焊过程中按气孔缺陷设计数量、深度和区域范围在焊缝金属层内预置气孔区域，采用潮化电焊条将预置气孔区域填充满，预置气孔区域形成一定数量的气孔缺陷后，采用规范电焊条对其它焊层进行填充焊，直至焊接完毕。本发明可以在焊缝中制备出气孔缺陷，实现对气孔产生区域范围、深度等特征的控制。

Description

带气孔缺陷的无损检测用焊缝模拟试块的制备方法
技术领域
本发明属于无损检测技术领域，涉及一种焊缝模拟试块中气孔缺陷的人工制备方法，尤其涉及一种带气孔缺陷的无损检测用焊缝模拟试块的制备方法。
背景技术
超声波检测是一种重要的无损检测技术，因其对工件内部宏观缺陷的灵敏度较高，操作时受外界条件影响较小，被广泛应用于金属焊缝的检测。超声检测技术经过发展包括常规超声检测技术（UT）、衍射时差超声检测技术（TOFD）以及相控阵检测技术（PAUT）。
用于超声仪探头系统性能校准和检测校准的标准试块和对比试块是超声波检测技术的重要组成部分，根据NB/T47013的规定，标准试块和对比试块的的人工反射体均采用机加工而成，而实际焊缝中的反射体，如裂纹、气孔、夹渣等缺陷呈多样性，因此，焊缝内部有相应缺陷的模拟试块，更能真实地模拟实际工件中的工况。
在金属构件中，气孔是金属焊缝中常见的缺陷之一，对气孔大小及深度的检测灵敏度是衡量一种检测方法优劣的重要指标，对气孔缺陷的检测和准确判断也是对无损检测人员的基本要求。因此，带一定量的人工反射体（缺陷）的焊缝模拟试块给超声检测操作者提供了一种模拟训练方法，同时，对于有已知内部缺陷的焊缝模拟试块也是不同的检测方法进行灵敏度对比的重要工具。由于实际焊接工件中缺陷的种类、数量及部位存在不可预控性，焊缝中的缺陷随机性较大，因此，制备一定数量的已知内部缺陷的焊缝模拟试板对无损检测领域有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带气孔缺陷的无损检测用焊缝模拟试块的制备方法，它可以在焊缝中制备出气孔缺陷，实现对气孔产生区域范围、深度等特征的控制，满足超声波等检测方法练习实操的应用需求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种带气孔缺陷的无损检测用焊缝模拟试块的制备方法，包括以下步骤：
提供一副钢板焊件和电焊条，所述钢板焊件的待焊部位加工有坡口，所述电焊条包括若干根经电焊条工艺规程烘烤后的规范电焊条和若干根经潮湿化处理的潮化电焊条；
将一副钢板焊件进行组对，采用规范电焊条对钢板焊件的待焊部位沿坡口侧先进行打底焊再进行填充焊，填充焊过程中按气孔缺陷设计数量、深度和区域范围在相应的焊缝金属层预置气孔区域，采用潮化电焊条将预置气孔区域填充满，预置气孔区域形成一定数量的气孔缺陷后，采用规范电焊条对其它焊层进行填充焊，直至焊接完毕，即制备成带气孔缺陷的无损检测用焊缝模拟试块。
按上述技术方案，所述钢板焊件包括两个，其坡口包括X坡口或单V坡口。
按上述技术方案，所述钢板焊件的材料包括碳钢材料或不锈钢材料。
按上述技术方案，所述电焊条与钢板焊件之间采用焊条手工电弧焊焊接。
按上述技术方案，所述潮化电焊条的潮湿化处理工艺包括：将电焊条置于水中浸泡，再取出静置晾干，使电焊条药皮充分吸收水份变潮并均匀，且电焊条药皮外表面无滴水。
本发明产生的有益效果是：与现有烘烤工艺相反，本发明利用焊条电弧焊药皮吸水吸潮特性，将电焊条进行潮湿化处理，并采用潮化电焊条在预置气孔区域内实施焊接，利用潮化电焊条药皮中含有大量水份在焊接熔池中产生大量的气体，这些气体以气泡的形式存在于熔池中，熔池冷却凝固后将气泡封在焊道内部形成气孔缺陷，其他焊接区域采用规范电焊条焊接，即可制备出在预设区域和焊缝深度范围内有一定数量气孔缺陷的焊缝模拟试块。本发明可以制备出与实物气孔缺陷完全一致的焊缝模拟试块，有利于无损检测模拟实操训练。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是采用本发明制备的带气孔缺陷的无损检测用焊缝模拟试块的剖视图；
图2是本发明实施例的工艺流程图。
图中：1-钢板焊件，2-焊缝金属，3-气孔，4-预置气孔区域。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种带气孔缺陷的无损检测用焊缝模拟试块的制备方法，如图2所示，包括以下步骤：
提供一副钢板焊件1和电焊条，钢板焊件的待焊部位加工有坡口，电焊条包括若干根经电焊条工艺规程烘烤后的规范电焊条和若干根经潮湿化处理的潮化电焊条；
将一副钢板焊件进行组对，采用规范电焊条对钢板焊件的待焊部位沿坡口侧先进行打底焊再进行填充焊，填充焊过程中按气孔缺陷设计数量、深度和区域范围在焊缝金属层（焊缝金属2由电焊条焊接熔化后形成）预置气孔区域4，采用潮化电焊条将预置气孔区域填充满，预置气孔区域形成一定数量的气孔缺陷后，采用规范电焊条对其它焊层进行填充焊，直至焊接完毕，即制备成如图1所示带气孔3的无损检测用焊缝模拟试块。
在本发明的优选实施例中，如图2所示，钢板焊件包括两个，采用坡口对接，其坡口包括X坡口或单V坡口，X坡口通常采用非对称X坡口。
在本发明的优选实施例中，钢板焊件的材料与被检工件材料相同或化学成分相似的钢材料，包括碳钢材料或不锈钢材料。
在本发明的优选实施例中，电焊条与钢板焊件之间采用焊条手工电弧焊焊接。
在本发明的优选实施例中，潮化电焊条的潮湿化处理工艺包括：将电焊条置于水中浸泡，再取出静置晾干，使电焊条药皮充分吸收水份变潮并均匀，且电焊条药皮外表面无滴水。
以下举例对本发明的制备方法进行详细说明。
如图2所示，本发明包括以下步骤：
（1）钢板焊件下料：采用两块常用的Q345R钢板制备钢板焊件，下料尺寸500×150×40mm，钢板焊件上加工常用的不对称X坡口；
（2）焊接准备：对焊缝周围进行打磨处理，除去铁锈等表面杂物，露出金属光泽，置于平焊位置，采用规范电焊条沿坡口侧进行打底焊后，再进行一道填充焊，此时焊缝深度约15mm，此处的规范电焊条采用E5015型号，直径Φ4.0mm，按电焊条工艺规程烘烤，即经350～380℃烘烤1小时，再置于150℃的保温箱保存，规范焊接参数电流160～175A、焊接速度10～12cm/min，避免产生缺陷；
（3）预置气孔区域：采用机械清除焊道表面焊渣，采用经烘干的E5015型号焊条，按以上规范的工艺参数，沿缝缝方向在焊缝间断焊完两段焊缝，在预先设置的深度和区域范围留长100mm的预置气孔区域；
（4）潮化电焊条制备：将E5015型号、直径Φ4.0mm的焊条若干根，置于水中浸泡2～3分钟，取出后静置晾干10～20分钟，使电焊条药皮充分吸收水份变潮并均匀，且电焊条药皮外表面无明显滴水，制备成潮化电焊条；
（5）焊接：采用以上潮化电焊条将预置气孔区域填充满，由于处理过的电焊条药皮中含大量水份，会在焊接熔池中产生大量的气体，以气泡的形式存在于熔池中，施焊时尽量减少潮化电焊条的搅动，减少气泡自主排出，使气泡在熔池凝固后停留在钢焊缝中，而形成气孔缺陷，其它焊层的填充焊，仍采用规范电焊条进行焊接，直至焊接完毕，背面清根时，注意清根深度不得触及到预置的夹渣层；
（6）气孔验证：试块制备完后，可通过射线拍片检测的方式，确认气孔缺陷的存在。
本发明所采用的电焊条均为同类型号的电焊条，焊前处理分为经规范工艺烘烤过的电焊条和吸水处理过的潮化电焊条两种，其中潮化电焊条仅用于预置气孔区域的焊接，其它部分采用规范电焊条进行施焊。在制备气孔缺陷时，通过减少焊条搅动和减少焊速使每层焊道厚度约5～8mm，以减少并阻止形成的气泡逸出，使熔池快速冷却凝固后将气泡封在焊道内部形成气孔缺陷。本发明可实现对模拟试块中的气孔区域、深度等特征的控制，制备出预先设定缺陷的焊缝模拟试块，满足超声波检测的应用需求，可推广应用于制备射线、TOFD等无损检测方法中的焊缝模拟试块，或作为一种无损检测方法灵敏度对比试块。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种带气孔缺陷的无损检测用焊缝模拟试块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一副钢板焊件和电焊条，所述钢板焊件的待焊部位加工有坡口，所述电焊条包括若干根经电焊条工艺规程烘烤后的规范电焊条和若干根经潮湿化处理的潮化电焊条；
将一副钢板焊件进行组对，采用规范电焊条对钢板焊件的待焊部位沿坡口侧先进行打底焊再进行填充焊，填充焊过程中按气孔缺陷设计数量、深度和区域范围在焊缝金属层预置气孔区域，采用潮化电焊条将预置气孔区域填充满，预置气孔区域形成一定数量的气孔缺陷后，采用规范电焊条对其它焊层进行填充焊，直至焊接完毕，即制备成带气孔缺陷的无损检测用焊缝模拟试块。
2.根据权利要求1所述的带气孔缺陷的无损检测用焊缝模拟试块的制备方法，其特征在于，所述钢板焊件包括两个，其坡口包括X坡口或单V坡口。
3.根据权利要求1所述的带气孔缺陷的无损检测用焊缝模拟试块的制备方法，其特征在于，所述钢板焊件的材料包括碳钢材料或不锈钢材料。
4.根据权利要求1所述的带气孔缺陷的无损检测用焊缝模拟试块的制备方法，其特征在于，所述电焊条与钢板焊件之间采用焊条手工电弧焊焊接。
5.根据权利要求1所述的带气孔缺陷的无损检测用焊缝模拟试块的制备方法，其特征在于，所述潮化电焊条的潮湿化处理工艺包括：将电焊条置于水中浸泡，再取出静置晾干，使电焊条药皮充分吸收水份变潮并均匀，且电焊条药皮外表面无滴水。
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