CN109738263B - 耐蚀合金焊接接头宏观金相的检测方法 - Google Patents

耐蚀合金焊接接头宏观金相的检测方法 Download PDF

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Abstract

一种耐蚀合金焊接接头宏观金相的检测方法，采用以下试验步骤：一：将腐蚀溶液倒入试验容器中；二：将石墨电极棒与直流电源的负极相连，电解腐蚀试验件与直流电源的正极相连；三：将石墨电极棒和电解腐蚀试验件放入盛有腐蚀溶液的试验容器中，形成由电子导体和离子导体构成的电解池回路；四：打开直流电源进行腐蚀，在完成规定的通电时间后，取出电解腐蚀试验件，并在流水中进行清洗；五：用酒精或1:3的硝酸酒精进行清洗；六：用吹风机及时吹干。本发明解决了腐蚀溶液必须含有Ⅲ类易制毒化学药品盐酸的问题，大大降低了实验室对易制毒化学药品硬件投入和日常管理投入；而且，解决了腐蚀溶液的浓度较高的问题，大大提高了试验的安全性。

Description

耐蚀合金焊接接头宏观金相的检测方法
技术领域
本发明涉及金属材料的宏观金相检测，尤其涉及一种用于耐蚀合金焊接接头宏观金相的检测方法。属于海洋工程、石油化工、特种船舶、核电和建筑等领域。
背景技术
常见的耐腐蚀金属材料有普通不锈钢、双相不锈钢、超级双相不锈钢和镍基合金等。由于其具有良好的耐腐蚀能力，被广泛的用于海洋工程、石油化工、特种船舶、核电和建筑等行业。
在进行上述耐蚀合金材料焊接工艺评定时，宏观金相试验是一项重要的检测项目。通过对宏观金相的形貌来分析评价焊接接头的焊接成型、熔敷效果和是否存在焊接缺陷，用以确定所选用的焊接参数是否合适，并将合适的焊接参数运用于现场实际焊接工作中。
目前，焊接接头宏观金相检验采用的标准主要有ASME IX《焊接和钎焊评定标准》、CB/T 3380-2013《船用钢材焊接接头宏观组织及缺欠酸蚀试验方法》、ISO/TR 16060-2003《金属材料焊缝破坏性试验-宏观和微观检验用腐蚀剂》、DS/CEN/CR12361-1996《金属材料焊缝破坏性试验-宏观和微观检验》等。在上述所有标准中，焊接接头宏观金相试验方法均为冷酸浸蚀法和热酸浸蚀法。在冷酸浸蚀法和热酸浸蚀法两种方法中，对于耐蚀合金焊接接头宏观金相试验所采用腐蚀溶液的成分中，均含有盐酸，且存在部分标准推荐方法腐蚀效果不明显，无法形成清晰可见的宏观金相形貌。经过多年的实践经验表明：不锈钢材料选用王水(硝酸：盐酸＝1：3)进行冷浸法效果最佳，镍基合金材料采用王水进行热浸法最佳。但是，上述标准所采用的试验方法在实际工作中，主要存在以下几点不足：
一是：标准推荐的腐蚀溶液宏观腐蚀效果不佳，无法形成清晰可见的宏观金相形貌。
二是：在实践经验中，采用王水进行冷浸法或热浸法，虽能形成较好的宏观金相，但由于其腐蚀性较强，因此，导致该方法安全性较低。
三是：由于部分耐蚀合金需要采用热浸法，而采用热浸法加热腐蚀溶液的危险性进一步升高；且在加热过程中，其所形成的“酸雾”，损害操作人员的健康。
四是：在所有标准中，耐蚀合金的腐蚀溶液的成分中，其均含有Ⅲ类易制毒化学药品盐酸。而该化学药品则属于公安部门重点监管的化学药品，对购买、存储、使用及处理均要求较为严格，要求实验室的硬件条件必须达标，方可申请易制毒化学药品相应资质。因此，导致对实验室易制毒化学药品管理的硬件设备要求较高。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种耐蚀合金焊接接头宏观金相的检测方法，其不仅能够形成清晰可见的宏观金相形貌，解决了现有技术中腐蚀溶液必须含有Ⅲ类易制毒化学药品盐酸的问题，大大降低了实验室对易制毒化学药品硬件投入和日常管理投入；而且，采用安全风险较小的电解腐蚀方法，大大降低了试验安全风险，解决了腐蚀溶液浓度较高的问题，大大提高了试验的安全性；提高了对试验人员的安全保护。
本发明的目的是由以下技术方案实现的：
一种耐蚀合金焊接接头宏观金相的检测方法，其特征在于：采用以下试验步骤：
第一步：将配置好的腐蚀溶液倒入试验容器中；
第二步：将石墨电极棒与直流电源的负极通过导线相连，电解腐蚀试验件与直流电源的正极通过导线相连；
第三步：将石墨电极棒和电解腐蚀试验件放入盛有腐蚀溶液的试验容器中，并确保电解腐蚀试验件完全浸入腐蚀溶液中，形成由电子导体和离子导体构成的电解池回路；
第四步：打开直流电源开关进行通电腐蚀，不同耐蚀合金材料，应根据相应的试验参数设置输出电流，在完成规定的通电时间后，取出电解腐蚀试验件，并在流水中进行清洗；
第五步：流水中清洗后，再用酒精或1:3的硝酸酒精进行清洗；
第六步：清洗后，再用吹风机及时吹干；
上述电解腐蚀试验件为普通不锈钢材料、双相不锈钢材料、超级双相不锈钢材料、镍基合金材料；其中，电解腐蚀试验件对应的具体试验参数如下：
普通不锈钢材料的试验参数中，腐蚀溶液的配比为：10ml硝酸(HNO3)+90ml蒸馏水(H2O)+2.5g氯化钠(NaCl)；输出电流为：1.96A，通电时间为：6分钟；
双相不锈钢材料的试验参数中，腐蚀溶液的配比为：10ml硝酸(HNO3)+90ml蒸馏水(H2O)+1g氯化钠(NaCl)；输出电流为：2.0A；通电时间：1.5分钟；
超级双相不锈钢材料的试验参数中，腐蚀溶液的配比为：10ml硝酸(HNO3)+90ml蒸馏水(H2O)+1g氯化钠(NaCl)；输出电流：1.95A；通电时间为：2分钟；
镍基合金材料的试验参数中，腐蚀溶液的配为：10ml硝酸(HNO3)+90ml蒸馏水(H2O)；输出电流为：1.95A；通电时间为：45秒。
所述直流电源采用电源输入220V，最大额定输出电压18V、最大额定输出电流3A。
所述导线的规格为1平方毫米的鳄鱼夹铜导线。
所述石墨电极棒的电极电位高于所有耐蚀合金的电极电位。
所述腐蚀溶液选用氯化钠(NaCl)和硝酸(HNO3)的混合液，其中，硝酸(HNO3)的浓度为：65％-68％的分析纯试剂、氯化钠(NaCl)的纯度为：99.5％的分析纯试剂。
所述试验容器选用500ml的玻璃电解池。
本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其不仅能够形成清晰可见的宏观金相形貌，解决了现有技术中腐蚀溶液必须含有Ⅲ类易制毒化学药品盐酸的问题，大大降低了实验室对易制毒化学药品硬件投入和日常管理投入；而且，采用安全风险较小的电解腐蚀方法，大大降低了试验安全风险，解决了腐蚀溶液浓度较高的问题，大大提高了试验的安全性；提高了对试验人员的安全保护；确保了宏观腐蚀的试验效果。
附图说明
图1为本发明结构布置示意图。
图中主要标号说明：
1.直流电源、2.导线、3.电解腐蚀试验件、4.石墨电极棒、5.腐蚀溶液、6.试验容器。
具体实施方式
如图1所示，本发明设有一测试装置，该测试装置包括：直流电源1、通过导线2与直流电源1正极相连的电解腐蚀试验件3，直流电源1的负极通过导线2与石墨电极棒4相连；且电解腐蚀试验件3和石墨电极棒4放置在试验容器6中，试验容器6中容纳有设定高度的腐蚀溶液；且电解腐蚀试验件3和石墨电极棒4沉没在腐蚀溶液中，形成由电子导体和离子导体构成的电解池回路。
上述直流电源1采用电源输入220V，最大额定输出电压18V、最大额定输出电流3A的市售产品。
上述导线2的规格为：市售的1平方毫米的鳄鱼夹铜导线两根。
上述电解腐蚀试验件3为需要进行宏观金相测试的试样；根据电解腐蚀试验件3的合金材料来配制腐蚀溶液5，其中：普通不锈钢材料的腐蚀溶液5的配比为：10ml硝酸(HNO3)+90ml蒸馏水(H2O)+2.5g氯化钠(NaCl)；双相不锈钢材料的腐蚀溶液5的配比为：10ml硝酸(HNO3)+90ml蒸馏水(H2O)+1g氯化钠(NaCl)；超级双相不锈钢材料的腐蚀溶液5的配比：10ml硝酸(HNO3)+90ml蒸馏水(H2O)+1g氯化钠(NaCl)；镍基合金材料的腐蚀溶液5的配比为：10ml硝酸(HNO3)+90ml蒸馏水(H2O)。
上述石墨电极棒4的规格为：市售的φ10mm的石墨圆棒；石墨电极棒4的电极电位高于所有耐蚀合金的电极电位。
上述腐蚀溶液5主要为电解池中提供电解离子和进行电解腐蚀试验件3的腐蚀，一般选用氯化钠(NaCl)和硝酸(HNO3)的混合液，其中，硝酸(HNO3)的浓度为：65％-68％的市售分析纯试剂、氯化钠(NaCl)的纯度为：99.5％的市售分析纯试剂。
上述试验容器6为不与腐蚀溶液5发生反应的惰性材料，一般选用市售的500ml的玻璃电解池。
本发明采用以下试验步骤：
第一步：将配置好的腐蚀溶液5倒入试验容器6中；
第二步：将石墨电极棒4与直流电源1的负极通过导线2相连，电解腐蚀试验件3与直流电源1的正极通过导线2相连；
第三步：将石墨电极棒4和电解腐蚀试验件3放入盛有腐蚀溶液5的试验容器6中，并确保电解腐蚀试验件3完全浸入腐蚀溶液5中，形成由电子导体和离子导体构成的电解池回路；
第四步：打开直流电源1开关进行通电腐蚀，不同耐蚀合金材料，应根据相应的试验参数要求设置输出电流，在完成规定的通电时间后，取出电解腐蚀试验件3，并在流水中进行清洗；
第五步：流水中清洗后，再用酒精(普通不锈钢、双相不锈钢、超级双相不锈钢)或1:3的硝酸酒精(镍基合金)进行清洗；
第六步：清洗后，再用吹风机及时吹干。
上述电解腐蚀试验件为普通不锈钢材料、双相不锈钢材料、超级双相不锈钢材料、镍基合金材料；其中，上述普通不锈钢材料的试验参数：其腐蚀溶液5的配比为：10ml硝酸(HNO3)+90ml蒸馏水(H2O)+2.5g氯化钠(NaCl)；输出电流为：1.96A，通电时间为：6分钟。
双相不锈钢材料的试验参数：其腐蚀溶液5的配比为：10ml硝酸(HNO3)+90ml蒸馏水(H2O)+1g氯化钠(NaCl)；输出电流为：2.0A；通电时间：1.5分钟。
超级双相不锈钢材料的试验参数：其腐蚀溶液5的配比为：10ml硝酸(HNO3)+90ml蒸馏水(H2O)+1g氯化钠(NaCl)；输出电流：1.95A；通电时间为：2分钟。
镍基合金材料的试验参数为：其腐蚀溶液5的配为：10ml硝酸(HNO3)+90ml蒸馏水(H2O)；输出电流为：1.95A；通电时间为：45秒。
上述石墨电极棒4的电极电位高于所有耐蚀合金的电极电位。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种耐蚀合金焊接接头宏观金相的检测方法，其特征在于：采用以下试验步骤：
第一步：将配置好的腐蚀溶液倒入试验容器中；
第二步：将石墨电极棒与直流电源的负极通过导线相连，电解腐蚀试验件与直流电源的正极通过导线相连；
第三步：将石墨电极棒和电解腐蚀试验件放入盛有腐蚀溶液的试验容器中，并确保电解腐蚀试验件完全浸入腐蚀溶液中，形成由电子导体和离子导体构成的电解池回路；
第四步：打开直流电源开关进行通电腐蚀，不同耐蚀合金材料，应根据相应的试验参数设置输出电流，在完成规定的通电时间后，取出电解腐蚀试验件，并在流水中进行清洗；
第五步：流水中清洗后，再用酒精或1:3的硝酸酒精进行清洗；
第六步：清洗后，再用吹风机及时吹干；
上述电解腐蚀试验件为普通不锈钢材料、双相不锈钢材料、超级双相不锈钢材料、镍基合金材料；其中，电解腐蚀试验件对应的具体试验参数如下：
普通不锈钢材料的试验参数中，腐蚀溶液的配比为：10ml硝酸(HNO3)+90ml蒸馏水(H2O)+2.5g氯化钠(NaCl)；输出电流为：1.96A，通电时间为：6分钟；
双相不锈钢材料的试验参数中，腐蚀溶液的配比为：10ml硝酸(HNO3)+90ml蒸馏水(H2O)+1g氯化钠(NaCl)；输出电流为：2.0A；通电时间：1.5分钟；
超级双相不锈钢材料的试验参数中，腐蚀溶液的配比为：10ml硝酸(HNO3)+90ml蒸馏水(H2O)+1g氯化钠(NaCl)；输出电流：1.95A；通电时间为：2分钟；
镍基合金材料的试验参数中，腐蚀溶液的配为：10ml硝酸(HNO3)+90ml蒸馏水(H2O)；输出电流为：1.95A；通电时间为：45秒；所述直流电源采用电源输入220V，最大额定输出电压18V、最大额定输出电流3A；
所述导线的规格为1平方毫米的鳄鱼夹铜导线；
所述试验容器选用500ml的玻璃电解池。
2.根据权利要求1所述的耐蚀合金焊接接头宏观金相检测方法，其特征在于：所述石墨电极棒的电极电位高于所有耐蚀合金的电极电位。
3.根据权利要求1所述的耐蚀合金焊接接头宏观金相检测方法，其特征在于：所述腐蚀溶液选用氯化钠(NaCl)和硝酸(HNO3)的混合液，其中，硝酸(HNO3)的浓度为：65％-68％的分析纯试剂、氯化钠(NaCl)的纯度为：99.5％的分析纯试剂。
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