CN111103183B - 一种高钢级管线环焊缝的宏观形貌分道次显示方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种高钢级管线环焊缝的宏观形貌分道次显示方法，包括步骤1，将高钢级管线环焊缝的检验面制备成光面；向无水乙醇中加入硝酸、盐酸和FeCl3后混合均匀，得到溶液A；向苦味酸的饱和水溶液中加入盐酸，混合均匀得到溶液B；步骤2，将光面用溶液A腐蚀3‑8s后吹干，浸入溶液B，在60‑90℃下浸蚀30‑50min后取出；步骤3，将试样表面的黑色腐蚀产物去除，完成高钢级管线环焊缝的宏观形貌分道次显示。该方法省去了常规工艺中对试样的抛光处理，操作简单快捷，试验浸蚀后表面清晰显示每一道焊缝区域的边界，试验人员可快速对焊接道次情况做出判断，试验结果准确可靠。
Description
技术领域
本发明属于焊缝金相检测领域，具体为一种高钢级管线环焊缝的宏观形貌分道次显示方法。
背景技术
目前，我国长距离输送油气管线干线多采用X70级和X80级高钢级管线钢。对于长输送管道项目，一般采用现场焊接方式，以对接环焊缝的形式将钢管连接而成。由于环焊缝的存在破坏了长输管道结构的完整性，导致管线失效事故频发。因此，管线环焊缝焊接工艺及质量越来越多地受到了关注。
高钢级厚壁管线环焊缝采用了多道次焊接。为了评价焊接质量，在Q/SYGD0503.12-2012《中俄东线天然气管道工程技术规范第12部分：线路焊接》等标准中，明确规定了环焊缝需要进行宏观金相试验，来检验样品实际焊接道数与焊接工艺规程是否一致。
高钢级管线环焊缝的焊接层数由内向外依次包括根焊、热焊、填充焊和盖面焊。为了使环焊缝强度匹配X70级母材和X80级母材强度，焊接材料中加入了微合金元素。在焊接过程中，不同焊接道次之间会有热循环作用，影响了焊接道次之间的组织形态。因此，当采用硝酸-酒精溶液或FeCl3-稀盐酸溶液等常规方法对X70环焊缝和X80环焊缝试样浸蚀后，会很难观察到试样中每一个焊接道次的完整形貌，具体如图1和图2所示。由于焊道间的焊缝熔合线区域显示不清楚，常规的宏观金相方法无法对高钢级管线环焊缝焊接道次做出准确判断，导致分析结果有争议。此外试样检验面在制作时需要进行打磨和抛光处理，制备成镜面，该步骤尤其是抛光过程较复杂、精细，对制样人员水平要求较高。
因此，现有技术无法准确、快速地观察分析高钢级管线环焊缝焊接道次。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高钢级管线环焊缝的宏观形貌分道次显示方法，操作简单，成本低，试验结果准确可靠，能清晰显示每一道焊缝区域的边界，试验人员可快速对焊接道次情况做出判断。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种高钢级管线环焊缝的宏观形貌分道次显示方法，包括如下步骤，
步骤1，将高钢级管线环焊缝的检验面制备成光面；
向无水乙醇中加入硝酸、盐酸和FeCl3后混合均匀，得到溶液A；
向苦味酸的饱和水溶液中加入盐酸，混合均匀得到溶液B；
步骤2，将步骤1得到的光面用溶液A腐蚀3-8s后吹干，得到轻度浸蚀的试样，再将轻度浸蚀的试样浸入溶液B，在60-90℃下浸蚀30-50min后取出，得到深度浸蚀的试样；
步骤3，将深度浸蚀的试样表面的黑色腐蚀产物去除，完成高钢级管线环焊缝的宏观形貌分道次显示。
优选的，所述的步骤1中，无水乙醇、硝酸中HNO3、盐酸中HCl和FeCl3的比例为100ml：(2.8-5.6)g：(5.9-11.79)g：(3-8)g。
优选的，所述的步骤1中，苦味酸和盐酸中HCl的质量比为(10-20)：(2.36-2.95)。
优选的，所述的步骤1中，向苦味酸的饱和水溶液中加入盐酸后再加入阴离子表面活性剂，混合均匀得到溶液B，所述的阴离子表面活性剂为烷基磺酸钠和脂肪醇醚硫酸钠。
进一步，苦味酸、盐酸中HCl和阴离子表面活性剂的比例为(10-20)g：(2.36-2.95)g：(1-2)ml。
优选的，所述的步骤1中，通过搅拌得到溶液A，搅拌的速率为100-300rpm，时间为5-10s。
优选的，所述的步骤1中，所述的苦味酸为苦味酸湿粉。
优选的，所述的步骤1中，通过搅拌得到溶液B，搅拌的速率为200-400rpm，时间为5-20s。
优选的，所述的步骤3中，通过将深度浸蚀的试样浸泡在无水乙醇中，将深度浸蚀的试样表面的黑色腐蚀产物去除。
进一步，将深度浸蚀的试样浸泡在无水乙醇中超声清洗3-5min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明高钢级管线环焊缝的宏观形貌分道次显示方法，先将高钢级管线环焊缝的检验面制备成光面，通过无水乙醇、硝酸、盐酸、FeCl3和苦味酸、盐酸分别制备两种浸蚀剂，即溶液A和溶液B，镜面先在溶液A中进行初步腐蚀，由于根焊、热焊、填充焊、盖面焊与母材不同区域晶面腐蚀速率不同，轻度浸蚀后不同区域组织对比度增加，随后经溶液B深度浸蚀后，焊缝轮廓及热影响区加速腐蚀，焊缝层次方可显示清晰。针对X70、X80高钢级管线环焊缝组织及焊接工艺特点，本发明提供的方法省去了常规工艺中对试样的抛光处理，操作简单快捷，试验浸蚀后表面清晰显示每一道焊缝区域的边界，试验人员可快速对焊接道次情况做出判断，试验结果准确可靠。
进一步的，向苦味酸的饱和水溶液中依次加入盐酸和阴离子表面活性剂，混合均匀得到溶液B，这样会使浸蚀速率更快，焊缝层次显示更加清晰。
附图说明
图1为采用现有的硝酸酒精浸蚀后的X80管线环焊缝形貌图。
图2为采用现有的FeCl3稀盐酸溶液浸蚀后的一种X70管线环焊缝形貌图。
图3为采用现有的FeCl3稀盐酸溶液浸蚀后的另一种X70管线环焊缝形貌图。
图4为采用现有的硝酸酒精浸蚀后的X70管线环焊缝形貌图。
图5为采用本发明实施例1得到的X80管线环焊缝形貌图。
图6为采用本发明实施例2得到的X70管线环焊缝形貌图。
图7为采用本发明实施例3得到的X70管线环焊缝形貌图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种高钢级管线环焊缝的宏观形貌分道次显示方法，包括如下步骤，
步骤1，将环焊缝试样检验面依次使用180#、400#、800#及1500#水砂纸进行打磨，制备成光面，制备过程中需持续加入冷却水；
步骤2，浸蚀剂A制备，
在100ml无水乙醇中加入2-4ml的浓硝酸、5-10ml的浓盐酸和3-8gFeCl3，将配备好的A溶液在100-300rpm下搅拌5-10分钟后，搅拌均匀；
步骤3，浸蚀剂B制备，
将10-20g的苦味酸倒入烧杯中，其中可以是干的或含水<30％，为了安全起见，一般选苦味酸湿粉，即含水<30％的苦味酸，随后缓慢加入蒸馏水，有利于苦味酸充分溶解，同时搅拌均匀，蒸馏水加入量的多少以苦味酸刚好全部溶解为准，随后加入2-2.5ml的浓盐酸及1-2ml的阴离子表面活性剂，即烷基磺酸钠和脂肪醇醚硫酸钠，烷基磺酸钠和脂肪醇醚硫酸钠之间的比例不用限定，加入会使浸蚀速率更快，焊缝层次显示更加清晰，将配备好的B溶液在200-400rpm下搅拌5-20分钟后，搅拌均匀；
步骤4，试样轻度浸蚀
将步骤1制备的环焊缝试样的光面采用A浸蚀剂腐蚀3-8s，再用酒精洗净吹干，此时金相观察试样表面为轻度浸蚀；
步骤5，试样深度浸蚀
将步骤4轻度浸蚀试样检验面朝上放置烧杯中，倒入浸蚀剂B，使浸蚀剂B覆盖试样检验面，随后将烧杯放入可调节温度的电热炉上，保持溶液温度在60-90℃之间，浸蚀时间为30-50min，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，此时试样表面的黑色腐蚀产物完全去除，最后将试样表面吹干。
实施例1
应用本发明对采用了全自动焊的X80环焊缝试样进行宏观形貌分道次显示，其具体步骤为，
步骤1，试样制备，
将环焊缝试样检验面依次使用180#、400#、800#及1500#水砂纸制备成光面，制备过程中需持续加入冷却水；
步骤2，A浸蚀剂制备，
在100ml无水乙醇中加入3ml的浓硝酸、6ml的浓盐酸和3gFeCl3，将配备好的A溶液在300rpm下搅拌5分钟后，搅拌均匀；
步骤3，B浸蚀剂制备，
将20g的苦味酸湿粉倒入烧杯中，随后缓慢加入蒸馏水，同时搅拌均匀，蒸馏水加入量的多少以苦味酸刚好全部溶解为准，随后加入2ml的浓盐酸及2ml的阴离子表面活性剂，将配备好的B溶液在400rpm下搅拌5分钟后，搅拌均匀；
步骤4，试样轻度浸蚀，
将步骤1制备的环焊缝试样的光面采用A浸蚀剂腐蚀3s，再用酒精洗净吹干，此时金相观察试样表面为轻度浸蚀；
步骤5，试样深度浸蚀，
将步骤4轻度浸蚀试样检验面朝上放置烧杯中，倒入浸蚀剂B，随后将烧杯放入可调节温度的电热炉上，保持溶液温度在60℃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。
对全自动焊X80环焊缝试样进行上述处理后，在有良好光源条件下肉眼观察，该环焊缝试样焊接道次为8道，如图5所示。
实施例2
应用本发明对采用了半自动焊的X70环焊缝试样进行宏观形貌分道次显示，其具体步骤为，
步骤1，试样制备，
将环焊缝试样检验面依次使用180#、400#、800#及1500#水砂纸制备成光面，制备过程中需持续加入冷却水；
步骤2，A浸蚀剂制备，
在100ml无水乙醇中加入2ml的浓硝酸、5ml的浓盐酸和4gFeCl3，将配备好的A溶液在200rpm下搅拌8分钟后，搅拌均匀；
步骤3，B浸蚀剂制备，
将18g的苦味酸湿粉倒入烧杯中，随后缓慢加入蒸馏水，同时搅拌均匀，蒸馏水加入量的多少以苦味酸刚好全部溶解为准，随后加入2.5ml的浓盐酸及1.5ml的阴离子表面活性剂，将配备好的B溶液在400rpm下搅拌10分钟后，搅拌均匀；
步骤4，试样轻度浸蚀，
将步骤1制备的环焊缝试样的光面采用A浸蚀剂腐蚀5s，再用酒精洗净吹干，此时金相观察试样表面为轻度浸蚀；
步骤5，试样深度浸蚀，
将步骤4轻度浸蚀试样检验面朝上放置烧杯中，倒入浸蚀剂B，随后将烧杯放入可调节温度的电热炉上，保持溶液温度在75℃，浸蚀时间为50min，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4min，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。
对半自动焊X70环焊缝试样进行上述处理后，在有良好光源条件下肉眼观察，该环焊缝试样焊接道次为7道，如图6所示，与采用现有方法处理得到的图2形成了明显的对比。
实施例3
应用本发明对采用了半自动焊的X70环焊缝试样进行宏观形貌分道次显示，其具体步骤为，
步骤1，试样制备，
将环焊缝试样检验面依次使用180#、400#、800#及1500#水砂纸制备成光面，制备过程中需持续加入冷却水；
步骤2，A浸蚀剂制备，
在100ml无水乙醇中加入4ml的浓硝酸、10ml的浓盐酸和8gFeCl3，将配备好的A溶液在100rpm下搅拌10分钟后，搅拌均匀；
步骤3，B浸蚀剂制备，
将10g的苦味酸湿粉倒入烧杯中，随后缓慢加入蒸馏水，同时搅拌均匀，蒸馏水加入量的多少以苦味酸刚好全部溶解为准，随后加入2.3ml的浓盐酸及1ml的阴离子表面活性剂，将配备好的B溶液在200rpm下搅拌20分钟后，搅拌均匀；
步骤4，试样轻度浸蚀，
将步骤1制备的环焊缝试样的光面采用A浸蚀剂腐蚀8s，再用酒精洗净吹干，此时金相观察试样表面为轻度浸蚀；
步骤5，试样深度浸蚀，
将步骤4轻度浸蚀试样检验面朝上放置烧杯中，倒入浸蚀剂B，随后将烧杯放入可调节温度的电热炉上，保持溶液温度在90℃，浸蚀时间为45min，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。
对半自动焊X70环焊缝试样进行上述处理后，在有良好光源条件下肉眼观察，该环焊缝试样焊接道次为9道，如图7所示，与采用现有方法处理得到的图3和图4形成了明显的对比。
结合图1-图4，可以发现通过本发明提供的方案，高钢级管线环焊缝试样表面清晰地显示了每一道焊缝区域的边界，需要说明的是，图1-图7中出现了标尺，只是一种标记而已。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的构思和实施原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的实施范围之内。
Claims (6)
1.一种高钢级管线环焊缝的宏观形貌分道次显示方法，其特征在于，包括如下步骤，
步骤1，将高钢级管线环焊缝的检验面制备成光面；
向无水乙醇中加入硝酸、盐酸和FeCl3后混合均匀，得到溶液A；
向苦味酸湿粉的饱和水溶液中加入盐酸，苦味酸湿粉和盐酸中HCl的质量比为（10-20）：（2.36-2.95），再加入阴离子表面活性剂，所述的阴离子表面活性剂为烷基磺酸钠和脂肪醇醚硫酸钠，盐酸中HCl和阴离子表面活性剂的比例为（2.36-2.95）g：（1-2）mL，混合均匀得到溶液B；
步骤2，将步骤1得到的光面用溶液A腐蚀3-8s后吹干，得到轻度浸蚀的试样，再将轻度浸蚀的试样浸入溶液B，在60-90℃下浸蚀30-50min后取出，得到深度浸蚀的试样；
步骤3，将深度浸蚀的试样表面的黑色腐蚀产物去除，完成高钢级管线环焊缝的宏观形貌分道次显示。
2.根据权利要求1所述的一种高钢级管线环焊缝的宏观形貌分道次显示方法，其特征在于，所述的步骤1中，无水乙醇、硝酸中HNO3、盐酸中HCl和FeCl3的比例为100mL：（2.8-5.6）g：（5.9-11.79）g：（3-8）g。
3.根据权利要求1所述的一种高钢级管线环焊缝的宏观形貌分道次显示方法，其特征在于，所述的步骤1中，通过搅拌得到溶液A，搅拌的速率为100-300rpm，时间为5-10 min。
4.根据权利要求1所述的一种高钢级管线环焊缝的宏观形貌分道次显示方法，其特征在于，所述的步骤1中，通过搅拌得到溶液B，搅拌的速率为200-400rpm，时间为5-20 min。
5.根据权利要求1所述的一种高钢级管线环焊缝的宏观形貌分道次显示方法，其特征在于，所述的步骤3中，通过将深度浸蚀的试样浸泡在无水乙醇中，将深度浸蚀的试样表面的黑色腐蚀产物去除。
6.根据权利要求5所述的一种高钢级管线环焊缝的宏观形貌分道次显示方法，其特征在于，将深度浸蚀的试样浸泡在无水乙醇中超声清洗3-5min。
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