CN114871539A - 一种带夹渣缺陷的无损检测用奥氏体不锈钢试块制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种带夹渣缺陷的无损检测用奥氏体不锈钢试块制备方法，包括以下步骤：1)将一对钢板焊件的待焊部位加工坡口，并完成坡口组对；2)采用钨极气体保护焊进行打底焊，采用埋弧自动焊进行填充焊；3)在填充焊过程中，根据预设夹渣缺陷位置及长度选择合适的焊缝段，根据预设夹渣缺陷位置的不同选择对应的焊接工艺进行焊接夹渣缺陷制作；4)其余位置继续采用埋弧自动焊填充，直至焊接完成；5)对缺陷试块进行检测，确认夹渣缺陷存在。本发明无需借助任何其他辅助方法可以在所有坡口形式的试块的任何位置制作夹渣缺陷，实现对夹渣长度、方向、深度、形状等特征的控制，满足无损检测应用要求，适用范围广，操作简单易行，可靠性高。
Description
技术领域
本发明属于焊接缺陷试板的制作方法技术领域，具体涉及一种带夹渣缺陷的无损检测用奥氏体不锈钢试块制备方法。
背景技术
目前工程上奥氏体不锈钢常用的无损检测方法有射线检测(RT)、超声波检测(UT)、渗透检测(PT)。奥氏体不锈钢晶粒粗大，进行UT检测时杂波较多，灵敏度低，对于无损检测人员的经验要求高，PT一般是作为一种表面检测手段，因此检测奥氏体不锈钢焊缝内部缺陷最常用的方法为RT。但对于厚板，特别是40mm以上的厚度，RT检测的对比度差，且需要穿透力更强的放射源，存在安全隐患。相控阵检测技术(PAUT)作为一种新的超声波检测技术，具有准确、直观、便于携带的特点，目前在国外奥氏体不锈钢产品上已经广泛应用。由于国内没有正式的PAUT检测标准，因此需要制作缺陷试板进行不同无损检测方法的对比试验，确定奥氏体不锈钢PAUT检测工艺。
在奥氏体不锈钢工程产品中，夹渣是焊缝中最严重的缺陷之一，对不同大小及位置的夹渣缺陷的检测灵敏度是衡量无损检测方法优劣的重要指标。同时，检测人员要熟练地掌握无损检测技术，特别是奥氏体不锈钢这种难于检测的材料，需要大量的实践训练，来熟练检测和判断缺陷的种类、数量以及存在的部位。因此，制备一定数量的已知内部缺陷的试板对于无损检测领域有重要的意义。
目前制作夹渣缺陷通常采用机械方法在焊缝中开出一定尺寸的凹槽，然后将焊条电弧焊或埋弧焊的渣壳填满凹槽，再利用焊条电弧焊将凹槽进行封闭焊接，从而形成一定尺寸的夹渣缺陷，如国内专利CN108918219A。这种方法虽然能制作出夹渣缺陷，但凹槽内部除存在渣壳外，还有中空的部分，也可以视为未焊透缺陷，因此需要采用更为可靠的方法制作夹渣缺陷。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种无需借助任何其他辅助方法可以在所有坡口形式的试块的任何位置制作夹渣缺陷，实现对夹渣长度、方向、深度、形状等特征的控制，满足UT、RT、PAUT等检测方法的应用要求，适用范围广，操作简单易行，可靠性高的带夹渣缺陷的无损检测用奥氏体不锈钢试块制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种带夹渣缺陷的无损检测用奥氏体不锈钢试块制备方法，包括以下步骤：
1)将一对钢板焊件的待焊部位加工坡口，并进行组对，组成完整坡口；
2)采用钨极气体保护焊进行打底焊，采用埋弧自动焊进行填充焊；
3)在打底焊和填充焊过程中，根据预设夹渣缺陷位置及长度选择合适的焊缝段，根据预设夹渣缺陷位置的不同选择对应的焊接工艺进行焊接夹渣缺陷制作；
4)其余位置继续采用埋弧自动焊填充，直至焊接完成，得到带焊接夹渣缺陷的奥氏体不锈钢试块；
5)缺陷试块制作完成后，采用RT进行检测，确认夹渣缺陷的存在。
进一步地，所述步骤3)中，当预设夹渣缺陷位于焊缝根部时，在预设夹渣缺陷的位置处采用钨极气体保护焊进行打底焊，但焊缝背面不予气体保护，并在该段焊缝正面、背面采用钨极气体保护焊各填充一层，即可产生夹渣缺陷，且缺陷长度与该段焊缝长度一致，其余位置采用钨极气体保护焊进行打底焊，背面予以气体保护，采用埋弧自动焊进行填充焊直至焊接完成，得到带焊接夹渣缺陷的奥氏体不锈钢试块。
进一步地，所述步骤3)中，当预设夹渣缺陷位于焊层焊道间时，根据预设夹渣缺陷的数量、位置在相应的焊缝金属层进行熔化极气体保护焊，该段焊缝不进行打磨处理，并在该段焊缝上采用钨极气体保护焊焊接一层，即可产生夹渣缺陷，且缺陷长度与该段焊缝长度一致，其余位置继续采用埋弧自动焊进行填充焊，直至焊接完成，得到带焊接夹渣缺陷的奥氏体不锈钢试块。
进一步地，进行熔化极气体保护焊时，保护气体采用92～90％Ar+8～10％O2。
进一步地，所述熔化极气体保护焊采用的焊丝含有一定量硅元素。
进一步地，使用所述钨极气体保护焊制作夹渣缺陷时，采用φ3.0～4.0mm钨极，采用φ3.2mm焊丝。
进一步地，所述埋弧自动焊采用φ2.0mm焊丝。
进一步地，所述步骤1)中，对组对的坡口二侧进行打磨处理，去除油污和杂物，保证坡口的洁净度，并采用钨极气体保护焊在焊件两端进行点固焊。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明无需借助任何其他辅助方法可以在所有坡口形式的试块的任何位置制作夹渣缺陷，实现对夹渣长度、方向、深度、形状等特征的控制，满足UT、RT、PAUT等检测方法的应用要求，适用范围广，操作简单易行，可靠性高。通过利用奥氏体不锈钢钨极气体保护焊及熔化极气体保护焊的焊接特性，根据试块坡口根部的结构特点，采用不同的焊接工艺进行组合，无需借助任何其他辅助方法可以在所有坡口形式的试块的任何位置制作夹渣缺陷，解决了制作不同位置、不同形状、不同大小焊接夹渣缺陷的技术难题，实现缺陷的定量制作，满足无损检测的应用要求，适用范围更广；仅仅通过不同焊接工艺组合焊接，而不借助其他手段可以简单的在奥氏体不锈钢焊缝的任何位置制作不同数量的夹渣缺陷，制作的夹渣缺陷能与焊缝紧密熔合在一起，解决了通过制作凹槽填埋渣壳的方法制备夹渣缺陷会附带产生未焊透缺陷的技术难题，操作简单易行，可靠性高。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明所提供的一种带夹渣缺陷的无损检测用奥氏体不锈钢试块制备方法，包括以下步骤：
1)将一对钢板焊件的待焊部位加工坡口，并进行组对，组成完整坡口；
2)采用钨极气体保护焊进行打底焊，采用埋弧自动焊进行填充焊；
3)在打底焊和填充焊过程中，根据预设夹渣缺陷位置及长度选择合适的焊缝段，根据预设夹渣缺陷位置的不同选择对应的焊接工艺进行焊接夹渣缺陷制作；
4)其余位置继续采用埋弧自动焊填充，直至焊接完成，得到带焊接夹渣缺陷的奥氏体不锈钢试块；
5)缺陷试块制作完成后，采用RT进行检测，确认夹渣缺陷的存在。
作为优选，步骤3)中，当预设夹渣缺陷位于焊缝根部时，在预设夹渣缺陷的位置处采用钨极气体保护焊进行打底焊，但焊缝背面不予气体保护，并在该段焊缝正面、背面采用钨极气体保护焊各填充一层，即可产生夹渣缺陷，且缺陷长度与该段焊缝长度一致，其余位置采用钨极气体保护焊进行打底焊，背面予以气体保护，采用埋弧自动焊进行填充焊直至焊接完成，得到带焊接夹渣缺陷的奥氏体不锈钢试块。采用钨极气体保护焊进行打底焊，但焊缝背面不予气体保护时，焊缝背面会严重氧化并形成高熔点氧化渣，此时采用钨极气体保护焊在该段焊缝上焊接时，焊缝中会融入大量氧化渣从而形成夹渣缺陷。
作为优选，步骤3)中，当预设夹渣缺陷位于焊层焊道间时，根据预设夹渣缺陷的数量、位置在相应的焊缝金属层进行熔化极气体保护焊，该段焊缝不进行打磨处理，并在该段焊缝上采用钨极气体保护焊焊接一层，即可产生夹渣缺陷，且缺陷长度与该段焊缝长度一致，其余位置继续采用埋弧自动焊进行填充焊，直至焊接完成，得到带焊接夹渣缺陷的奥氏体不锈钢试块。
作为优选，进行熔化极气体保护焊时，保护气体采用92～90％Ar+8～10％O2。
作为优选，熔化极气体保护焊采用的焊丝含有一定量硅元素，以避免附带产生未熔合缺陷，满足无损检测的应用要求。熔化极气体保护焊(MIG焊)采用92～90％Ar+8～10％O2二元混合保护气体时，过高的氧含量在焊接过程中会与奥氏体不锈钢中的铬元素结合形成大量含铬的氧化渣，在该段焊缝不进行打磨的情况下采用钨极气体保护焊焊接时，由于含铬的氧化渣熔点很高，且量多，因此在焊接过程中很难全部浮出铁水表面，从而形成夹渣缺陷，由于二元混合保护气体中氧含量高，可以增加熔池铁水流动性，同时焊丝中含有一定硅含量，可以增加熔池铁水的润湿性，因此焊接过程中不会产生未熔合缺陷。
作为优选，使用钨极气体保护焊制作夹渣缺陷时，采用φ3.0～4.0mm钨极，采用φ3.2mm焊丝。选用φ3.0～4.0mm钨极和φ3.2mm焊丝焊接可以加大焊接热输入、熔宽、熔深，使氧化渣更多的融入焊缝中。
作为优选，埋弧自动焊采用φ2.0mm焊丝。采用钨极气体保护焊进行打底焊可以避免采用碳弧气刨或机械方式清根不当时后续焊接过程中产生未熔合或未焊透缺陷。奥氏体不锈钢采用埋弧自动焊焊接一次合格率高，可避免在填充焊时产生其他缺陷，使用φ2.0mm焊丝可减小焊接过程热输入，避免制作的夹渣缺陷被消除。
作为优选，步骤1)中，对组对的坡口二侧进行打磨处理，去除油污和杂物，保证坡口的洁净度，并采用钨极气体保护焊在焊件两端进行点固焊。
实施例一
焊缝根部带焊接夹渣缺陷的奥氏体不锈钢试块制备方法，包括以下步骤：
(1)焊件下料：采用304L材料，厚度30mm，利用数控等离子切割机进行切割，下料尺寸500×150×30mm，采用坡口机加工坡口，为防止焊接变形，采用对称X型坡口，组对坡口角度60°；
(2)焊前准备：对坡口二侧进行打磨处理，去除油污和杂物，保证坡口的洁净度，并采用钨极气体保护焊在焊件两端进行点固焊；
(3)打底焊：采用钨极气体保护焊进行根部打底焊，焊丝采用ER308L，φ2.4mm，背面进行氩气保护，正面和背面保护气采用99.99％Ar；
(4)夹渣缺陷的制作：在预设夹渣缺陷的位置处采用钨极气体保护焊进行打底焊，选用φ2.4mm的ER308L焊丝，焊缝正面采用99.99％Ar保护，焊缝背面不予气体保护，打底焊长度为30mm，在该段焊缝正面、背面采用钨极氩弧焊各填充一层，此时选用φ3.0mm钨极和φ3.2mm的ER308L焊丝，即可产生30mm长夹渣缺陷，其余位置采用钨极气体保护焊进行打底焊，背面气体保护，使用埋弧自动焊，采用φ2.0mm的ER308L焊丝进行填充焊直至焊接完成，即制成焊缝根部带焊接夹渣缺陷的奥氏体不锈钢试块；
(5)缺陷验证：缺陷试板制作完成后，可采用RT进行检测，确认夹渣缺陷的存在。
实施例二
焊层焊道间带焊接夹渣缺陷的奥氏体不锈钢试块制备方法，包括以下步骤：
(1)焊件下料：采用304L材料，厚度30mm，利用数控等离子切割机进行切割，下料尺寸500×150×30mm，采用坡口机加工坡口，为防止焊接变形，采用对称X型坡口，组对坡口角度60°；
(2)焊前准备：对坡口二侧进行打磨处理，去除油污和杂物，保证坡口的洁净度，并采用钨极气体保护焊在焊件两端进行点固焊；
(3)打底焊：采用钨极气体保护焊进行根部打底焊，焊丝采用ER308L，φ2.4mm，背面进行氩气保护，正面和背面保护气采用99.99％Ar；
(4)夹渣缺陷的制作：根据预设夹渣缺陷的数量、位置在相应的焊缝金属层进行熔化极气体保护焊(MIG焊)，焊丝型号为ER308LSi，φ1.2mm，保护气体为90％Ar+10％O2，该段焊缝长度为30mm，焊后不进行打磨处理，并在该段焊缝上采用钨极气体保护焊焊接一层，此时选用φ4.0mm钨极和φ3.2mm的ER308L焊丝，即可产生30mm长夹渣缺陷，其余位置继续采用埋弧自动焊，使用φ2.0mm的ER308L焊丝进行填充焊直至焊接完成，即制成带焊接夹渣缺陷的奥氏体不锈钢试块；
(5)缺陷验证：缺陷试板制作完成后，可采用RT进行检测，确认夹渣缺陷的存在。
通过利用奥氏体不锈钢钨极气体保护焊及熔化极气体保护焊的焊接特性，根据试块坡口根部的结构特点，采用不同的焊接工艺进行组合，无需借助任何其他辅助方法可以在所有坡口形式的试块的任何位置制作夹渣缺陷，解决了制作不同位置、不同形状、不同大小焊接夹渣缺陷的技术难题，实现缺陷的定量制作，满足无损检测的应用要求，适用范围更广；仅仅通过不同焊接工艺组合焊接，而不借助其他手段可以简单的在奥氏体不锈钢焊缝的任何位置制作不同数量的夹渣缺陷，制作的夹渣缺陷能与焊缝紧密熔合在一起，解决了通过制作凹槽填埋渣壳的方法制备夹渣缺陷会附带产生未焊透缺陷的技术难题，操作简单易行，可靠性高。本发明无需借助任何其他辅助方法可以在所有坡口形式的试块的任何位置制作夹渣缺陷，实现对夹渣长度、方向、深度、形状等特征的控制，满足UT、RT、PAUT等检测方法的应用要求，适用范围广，操作简单易行，可靠性高。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种带夹渣缺陷的无损检测用奥氏体不锈钢试块制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将一对钢板焊件的待焊部位加工坡口，并进行组对，组成完整坡口；
2)采用钨极气体保护焊进行打底焊，采用埋弧自动焊进行填充焊；
3)在打底焊和填充焊过程中，根据预设夹渣缺陷位置及长度选择合适的焊缝段，根据预设夹渣缺陷位置的不同选择对应的焊接工艺进行焊接夹渣缺陷制作；
4)其余位置继续采用埋弧自动焊填充，直至焊接完成，得到带焊接夹渣缺陷的奥氏体不锈钢试块；
5)缺陷试块制作完成后，采用RT进行检测，确认夹渣缺陷的存在。
2.根据权利要求1所述的带夹渣缺陷的无损检测用奥氏体不锈钢试块制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，当预设夹渣缺陷位于焊缝根部时，在预设夹渣缺陷的位置处采用钨极气体保护焊进行打底焊，但焊缝背面不予气体保护，并在该段焊缝正面、背面采用钨极气体保护焊各填充一层，即可产生夹渣缺陷，且缺陷长度与该段焊缝长度一致，其余位置采用钨极气体保护焊进行打底焊，背面予以气体保护，采用埋弧自动焊进行填充焊直至焊接完成，得到带焊接夹渣缺陷的奥氏体不锈钢试块。
3.根据权利要求1所述的带夹渣缺陷的无损检测用奥氏体不锈钢试块制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，当预设夹渣缺陷位于焊层焊道间时，根据预设夹渣缺陷的数量、位置在相应的焊缝金属层进行熔化极气体保护焊，该段焊缝不进行打磨处理，并在该段焊缝上采用钨极气体保护焊焊接一层，即可产生夹渣缺陷，且缺陷长度与该段焊缝长度一致，其余位置继续采用埋弧自动焊进行填充焊，直至焊接完成，得到带焊接夹渣缺陷的奥氏体不锈钢试块。
4.根据权利要求3所述的带夹渣缺陷的无损检测用奥氏体不锈钢试块制备方法，其特征在于：进行熔化极气体保护焊时，保护气体采用92～90％Ar+8～10％O2。
5.根据权利要求3所述的带夹渣缺陷的无损检测用奥氏体不锈钢试块制备方法，其特征在于：所述熔化极气体保护焊采用的焊丝含有一定量硅元素。
6.根据权利要求2-5任一项所述的带夹渣缺陷的无损检测用奥氏体不锈钢试块制备方法，其特征在于：使用所述钨极气体保护焊制作夹渣缺陷时，采用φ3.0～4.0mm钨极，采用φ3.2mm焊丝。
7.根据权利要求1-5任一项所述的带夹渣缺陷的无损检测用奥氏体不锈钢试块制备方法，其特征在于：所述埋弧自动焊采用φ2.0mm焊丝。
8.根据权利要求1-5任一项所述的带夹渣缺陷的无损检测用奥氏体不锈钢试块制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，对组对的坡口二侧进行打磨处理，去除油污和杂物，保证坡口的洁净度，并采用钨极气体保护焊在焊件两端进行点固焊。
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| 白洋，梁杰，王燕，秦颖: "海底管线AUT检验设备认证试件的焊接缺陷预埋技术", vol. 56, pages 284 - 288 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| CN114871539B (zh) | 2023-09-15 |
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