CN109870332A - 一种hfw钢管焊接接头宏观参数显示方法 - Google Patents

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Abstract

一种HFW钢管焊接接头宏观参数显示方法，包括以下步骤：步骤1，试样制备；步骤2，浸蚀剂制备；步骤3，试样浸蚀；步骤4，焊接接头宏观参数形貌采集。本发明的HFW钢管焊接接头的金属流线与焊缝熔合线边界显示非常清晰，试验人员可以非常便捷地测量HFW钢管焊接接头金属流线角、焊缝熔合线宽度、热影响区宽度等焊缝参数结果，且检测结果准确、可靠。

Description

一种HFW钢管焊接接头宏观参数显示方法
技术领域
本发明属于金属材料焊接技术领域，具体涉及一种HFW钢管焊接接头宏观参数显示方法。
背景技术
高频焊接(High Frequency Welding,简称HFW)钢管是采用频率≥70HZ的高频电流产生的集肤效应原理，把热轧板卷边缘进行加热至熔融状态，再通过机械挤压方法进行焊接而成的一种直焊缝钢管。由于HFW钢管尺寸精度高和生产效率高、价格低的优点，在油气开采及油气集输领域得到了越来越多的使用。在工业发达国家，直径610mm以下的管道工程中HFW钢管所占比例已达到70％左右。但在国内，HFW钢管发展相对缓慢。与国外产品相比，国内HFW钢管存在的主要不足就是焊接工艺质量不理想，容易出现焊缝夏比冲击韧性低、焊缝易开裂等不合格产品。研究表明，焊接接头宏观参数分析对改进HFW钢管焊接工艺具有重要的指导意义。因此，为了保证HFW钢管焊接质量，中国石油Q/SY 1572.4-2015等标准都对HFW钢管焊接接头宏观参数进行了明确规定。其中，HFW钢管焊接接头宏观参数分析主要包括：金属流线角测量、焊缝熔合线(也称亮线)宽度测量、热影响区(也称腰鼓区)宽度测量等(如图1所示)。以上参数准确测量的前提是焊接接头宏观参数的清晰显示。
目前实验室常用方法是采用3～4％的硝酸酒精溶液或5％的苦味酸溶液，对焊接接头试样浸蚀一定时间后，使用数码相机拍摄得到HFW钢管焊接接头宏观形貌图片(如图2所示)。试验人员在拍摄的宏观图片上手动测量得到焊缝参数。但是现有技术至少存在以下问题：1)金属流线难以显示。特别是高钢级的HFW焊管采用现有技术显示后，无法准确测量金属流线角；2)焊缝熔合线边界显示模糊。由于HFW钢管焊缝非常窄，通常只有0.02～0.14mm，很难准确测量焊缝熔合线宽度。
因此，需要提供一种能够将HFW钢管焊接接头宏观参数清晰显示的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种HFW钢管焊接接头宏观参数显示方法，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种HFW钢管焊接接头宏观参数显示方法，包括以下步骤：
步骤1，试样制备：将焊接接头横截面试样制备成镜面，具体步骤包括磨光+抛光处理；
步骤2，浸蚀剂制备：将5g～10g的苦味酸湿粉倒入烧杯中，随后加入蒸馏水，同时搅拌均匀，随后加入0.5～1.5ml浓盐酸及0.5～1ml的洗洁精；最后将配备好的溶液搅拌直到搅拌均匀。
步骤3，试样浸蚀：将步骤1所制备的试样检验面朝上放置烧杯中，倒入步骤2所制备的浸蚀剂，随后将烧杯放入可调节温度的电热炉上进行侵蚀，浸蚀完毕后用镊子将试样从腐蚀液中取出；然后将试样浸泡在无水乙醇液体中进行超声波清洗3～5min，直至试样表面的黑色腐蚀产物完全去除，最后将试样表面吹干；
步骤4，焊接接头宏观参数形貌采集：使用带有图像采集及分析系统的金相显微镜观察试样焊缝形貌，随后采集焊接接头焊缝亮线组织及金属流线组织照片。
进一步的，步骤1中，磨光处理是通过不同牌号的金相水砂纸对试样检验面进行磨光，最后一道金相砂纸牌号应为1500#；抛光处理包括粗抛和细抛，分别使用2.5μm和1.0μm金刚石喷雾抛光剂对磨光后的试样检验面进行抛光处理。
进一步的，步骤2中，蒸馏水加入至苦味酸湿粉全部溶解时结束；配备好的溶液搅拌5～20分钟。
进一步的，步骤3中，电热炉保持溶液温度在60～80℃之间，浸蚀时间为20～30min。
进一步的，步骤4中，金相显微镜放大倍数为20～100倍；连续采集3～5个视场图像，最后拼接图像获得清晰、完整的焊接接头金属流线图像。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明HFW钢管焊接接头的金属流线与焊缝熔合线边界显示非常清晰，试验人员可以非常便捷地测量HFW钢管焊接接头金属流线角、焊缝熔合线宽度、热影响区宽度等焊缝参数结果，且检测结果准确、可靠。
附图说明
图1是HFW钢管焊接接头宏观参数测量示意图；
图2是HFW钢管焊接接头宏观参数测量示意图；
图3是HFW钢管焊接接头宏观参数测量示意图；
图4是采用现有技术获得的N80-1钢级HFW钢管焊接接头宏观参数图像
图5是采用本发明实施例获得的N80-1钢级HFW钢管焊接接头宏观参数图像
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明：
请参阅图1至图3，一种HFW钢管焊接接头宏观参数显示方法，包括以下步骤：
步骤1，试样制备：将焊接接头横截面试样制备成镜面，具体步骤包括磨光+抛光处理；
步骤2，浸蚀剂制备：将5g～10g的苦味酸湿粉倒入烧杯中，随后加入蒸馏水，同时搅拌均匀，随后加入0.5～1.5ml浓盐酸及0.5～1ml的洗洁精；最后将配备好的溶液搅拌直到搅拌均匀。
步骤3，试样浸蚀：将步骤1所制备的试样检验面朝上放置烧杯中，倒入步骤2所制备的浸蚀剂，随后将烧杯放入可调节温度的电热炉上进行侵蚀，浸蚀完毕后用镊子将试样从腐蚀液中取出；然后将试样浸泡在无水乙醇液体中进行超声波清洗3～5min，直至试样表面的黑色腐蚀产物完全去除，最后将试样表面吹干；
步骤4，焊接接头宏观参数形貌采集：使用带有图像采集及分析系统的金相显微镜观察试样焊缝形貌，随后采集焊接接头焊缝亮线组织及金属流线组织照片。
步骤1中，磨光处理是通过不同牌号的金相水砂纸对试样检验面进行磨光，最后一道金相砂纸牌号应为1500#；抛光处理包括粗抛和细抛，分别使用2.5μm和1.0μm金刚石喷雾抛光剂对磨光后的试样检验面进行抛光处理。
步骤2中，蒸馏水加入至苦味酸湿粉全部溶解时结束；配备好的溶液搅拌5～20分钟。
步骤3中，电热炉保持溶液温度在60～80℃之间，浸蚀时间为20～30min。
步骤4中，金相显微镜放大倍数为20～100倍；连续采集3～5个视场图像，最后拼接图像获得清晰、完整的焊接接头金属流线图像。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
应用本发明对钢级为N80-1套管用HFW钢管焊接接头宏观参数进行显示时，其具体步骤为：
1)试样制备：将焊接接头横截面试样制备成镜面，其具体步骤包括磨光+抛光处理。
试样磨光是通过使用不同牌号金相水砂纸对试样检验面进行打磨处理，更换细砂纸后的打磨方向与上道打磨方向成90°，直至将上道磨痕磨掉为止。以上过程需要不间断保持一定流量的水作为冷却液。打磨处理所使用金相水砂纸的纸牌号顺序依次为240#、600#、1000#、1500#。
试样抛光处理包括粗抛处理和精抛处理；
所述粗抛处理采用2.5μm的金刚石喷雾抛光剂，抛光时间为3～5min；
所述精抛处理采用1.0μm的金刚石喷雾抛光剂，抛光时间为2min。
2)浸蚀剂制备：将5g的苦味酸湿粉倒入烧杯中，随后缓慢加入一定量蒸馏水，同时搅拌均匀，蒸馏水加入量的多少以苦味酸接近全部溶解时为最佳。随后加入2滴浓盐酸及2滴的洗洁精。最后将配备好的溶液搅拌20分钟，直到搅拌均匀。
3)试样浸蚀：将步骤1)所制备的试样检验面朝上放置烧杯中，倒入步骤2)所制备的浸蚀剂。随后将烧杯放入可调节温度的电热炉上，保持溶液温度在80℃之间，浸蚀时间为30min。浸蚀完毕后用镊子将试样从腐蚀液中取出。然后将试样浸泡在无水乙醇液体中进行超声波清洗3min，直至试样表面的黑色腐蚀产物完全去除，最后将试样表面吹干。
4)焊接接头宏观参数形貌采集：使用带有图像采集及分析系统的金相显微镜观察试样，并采集焊接接头宏观形貌照片。其中金相显微镜放大倍数为50倍，连续采集4个视场图像，最后拼接图像获得清晰、完整的焊接接头金属流线图像，如图3所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种HFW钢管焊接接头宏观参数显示方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，试样制备：将焊接接头横截面试样制备成镜面，具体步骤包括磨光+抛光处理；
步骤2，浸蚀剂制备：将5g～10g的苦味酸湿粉倒入烧杯中，随后加入蒸馏水，同时搅拌均匀，随后加入0.5～1.5ml浓盐酸及0.5～1ml的洗洁精；最后将配备好的溶液搅拌直到搅拌均匀；
步骤3，试样浸蚀：将步骤1所制备的试样检验面朝上放置烧杯中，倒入步骤2所制备的浸蚀剂，随后将烧杯放入可调节温度的电热炉上进行侵蚀，浸蚀完毕后用镊子将试样从腐蚀液中取出；然后将试样浸泡在无水乙醇液体中进行超声波清洗3～5min，直至试样表面的黑色腐蚀产物完全去除，最后将试样表面吹干；
步骤4，焊接接头宏观参数形貌采集：使用带有图像采集及分析系统的金相显微镜观察试样焊缝形貌，随后采集焊接接头焊缝亮线组织及金属流线组织照片。
2.根据权利要求1所述的一种HFW钢管焊接接头宏观参数显示方法，其特征在于，步骤1中，磨光处理是通过不同牌号的金相水砂纸对试样检验面进行磨光，最后一道金相砂纸牌号应为1500#；抛光处理包括粗抛和细抛，分别使用2.5μm和1.0μm金刚石喷雾抛光剂对磨光后的试样检验面进行抛光处理。
3.根据权利要求1所述的一种HFW钢管焊接接头宏观参数显示方法，其特征在于，步骤2中，蒸馏水加入至苦味酸湿粉全部溶解时结束；配备好的溶液搅拌5～20分钟。
4.根据权利要求1所述的一种HFW钢管焊接接头宏观参数显示方法，其特征在于，步骤3中，电热炉保持溶液温度在60～80℃之间，浸蚀时间为20～30min。
5.根据权利要求1所述的一种HFW钢管焊接接头宏观参数显示方法，其特征在于，步骤4中，金相显微镜放大倍数为20～100倍；连续采集3～5个视场图像，最后拼接图像获得清晰、完整的焊接接头金属流线图像。
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