一种焊接氢气孔缺陷试板的制作方法技术

一种焊接氢气孔缺陷试板的制作方法，通过焊丝向熔池中过渡氢元素的方式来增加熔池中的氢含量；采用电化学充氢的方式来提高焊丝中的含氢量，从而增加熔池中的氢含量；进行电化学充氢时选用铁素体不锈钢焊丝H0Cr17Ti，其它焊道均采用奥氏体不锈钢焊条A102进行焊接；在焊接过程中采用辅助氩气喷嘴对熔池进行冷却；本发明专利技术所制作的缺陷试板的氢气孔不同于常用的探伤标准试块中的人工缺陷，其气孔缺陷真实、方法可行，可以用于对无损探伤人员培训及换、取证考核，增强其对氢气孔缺陷信息的感性和理性认识；具有定位准确、契合实际教学培训需求及应用广泛的优点。

A manufacturing method of test plate for welding hydrogen porosity defect

【技术实现步骤摘要】
一种焊接氢气孔缺陷试板的制作方法
本专利技术属于金属材料无损探伤领域，涉及一种教学或无损探伤培训用气孔缺陷试板的制作方法，尤其涉及一种焊接氢气孔缺陷试板的制作方法。
技术介绍
无损检测是一门新兴的综合性应用技术学科，是在不破坏或不损伤被检查对象的前提下，测定和评价物质内部或外表各类缺陷的学科。焊接接头是一种化学成分不均匀体，是影响产品质量和使用安全的关键部位，也是产品结构中缺陷发生的“重灾区”。所以，对焊接接头中缺陷的有效检测是保证产品质量的必要保证。焊接气孔是焊缝缺陷的主要形式，对焊接接头的承载能力存在直接影响，是无损检测工作中重点关注的对象。当然，对焊接气孔的检测和评价，离不开对气孔检测信息的准确认识，只有这样才能准确判断陷信息，以达到“没有漏检，没有错检”的目的。因此，常见焊接气孔缺陷试块就成了无损探伤教学及人员培训、考核等过程中必备的教学道具。在探伤用标准试块方面，国内外进行了大量的研究和标准试块的规范，形成了相应的国际、国家及行业标准，如国际标准ISO2400-1972E、GB/T11345-89、JB/T4730.1～4730.6-2005、DL/T5048-95、Q/SYXQ7-2001、GB/T23905-2009等。但这些标准所规定的标准试块有两个最大的特点：(1)其缺陷制作多采用人工方式制作，如加工标准孔、台阶等形式；(2)其功用是主要用来测定探伤仪、探头及系统性能。标准试块中人工缺陷与实际缺陷间存在一定的差别，很难使检测人员更为深刻地认识和分辨缺陷信号。针对标准试块存在的问题，技术人员进行了探索性工作工作。国内文献《青海电力》2009年第9期刊登的论文《几种典型焊接缺陷试板的制备》中公布了通过在焊道上预设沾满油水渍的锈蚀小钢球来形成氢气孔的缺陷试板制备方法。公开号为CN106956058A的专利技术专利公布了一种制作焊接气孔缺陷试块的方法，该专利技术主要通过在焊条药皮上涂刷机油以增加焊接区域含氢物质的方式，来制作焊接氢气孔缺陷试板。上述方法均是通过添加含氢物质来增加焊缝区域的含氢量，从而试图制作含有氢气孔的缺陷试板，但是通过含氢物质向焊缝过渡氢原子效率很低，同时会受到焊接过程电弧空间气相间、气液相间反应的严重影响，难以使熔池中氢含量达到饱和状态，从而很难使熔池因为温度降低而使氢达到过饱和状态来析出氢气泡形成氢气孔，所以上述产生氢气孔的方法具有一定的不确定性。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种焊接氢气孔缺陷试板的制作方法；根据焊接冶金原理可知，焊缝中出现氢气孔必须具备两个条件：一是焊接熔池中存在大量的氢，随熔池温度降低会因为过饱和的氢析出而形成氢气泡；二是熔池结晶速度快，氢气泡上浮逸出速度小于熔池结晶速度，满足这两个条件即可形成焊缝氢气孔；本专利技术能够通过电化学充氢的方式使焊丝达到氢饱和状态，然后焊丝熔化直接将氢带入熔池，从而使熔池含氢量达到较高状态，使熔池中析出氢气泡和快速冷却，制作出含有真实定位氢气孔的无损探伤用缺陷试板；具有操作简单、契合实际教学培训需求的优点。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种焊接氢气孔缺陷试板的制作方法，具体步骤如下：步骤一、选择焊丝并对所选择的焊丝进行充氢；步骤二、焊接试板准备1)选择钢板作为试板1，对两块试板1分别单边开单面V型坡口A；2)在单面V型坡口A处，对试板1进行预焊接，形成预填充焊缝2；步骤三、沟槽加工利用铣削方式，在试板1上加工沟槽3；步骤四、氢气孔焊道焊接对加工沟槽3后的试板1进行预热，以钨极氩弧焊方法，并采用步骤一中充氢完成的焊丝立即对沟槽3进行填充焊接，形成氢气孔焊道4，氢气孔5此时在氢气孔焊道4内形成；步骤五、剩余沟槽填充及剩余坡口焊接1)采用小热输入焊接，完成剩余沟槽填充焊接；2)进行剩余坡口的填充及盖面层焊接；步骤六、以上步骤完成后，最后进行盖面焊缝6表面清理，清理结束后，氢气孔缺陷试板1制作完成。所述步骤一中选择的焊丝为铁素体不锈钢H0Cr17Ti焊丝，直径为2.4mm，长度为300mm。所述步骤一中充氢为恒流法静态充氢方式，采用Pt薄片作为阳极，焊丝作为阴极，充氢时间72h以上，充氢电流密度按0.3mA/cm2进行；充氢溶液成分为：0.5mol/L稀硫酸溶液+1g/L硫脲，焊丝充氢长度根据实际需要，充氢后立即使用。所述步骤二中的试板1采用长300mm，宽150mm，厚30mm的低碳钢板。所述步骤二的预焊接采用的焊条为直径3.2mm的奥氏体不锈钢A102焊条，焊接电流为80-110A，V型坡口A角度范围为45-60°。所述步骤三的加工沟槽3宽8-10mm，深5-8mm。所述步骤四对加工沟槽后的试板预热温度为150-350℃，填充焊接的焊接电流为200-250A，氩气流量为8-10L/min，焊接过程中采用附加氩气喷嘴对熔池进行冷却，附加氩气流量为15-20L/min。所述步骤五1)采用直径3.2mm的奥氏体不锈钢A102焊条，焊接电流为80-90A。所述步骤五2)采用直径3.2mm的奥氏体不锈钢A102焊条，焊接电流为80-110A。本专利技术通过焊丝向熔池中过渡氢元素的方式来增加熔池中的氢含量；采用电化学充氢的方式来提高焊丝中的含氢量，从而增加熔池中的氢含量；进行电化学充氢时选用铁素体不锈钢焊丝H0Cr17Ti；其它焊道均采用奥氏体不锈钢焊条A102进行焊接；在焊接过程中采用辅助氩气喷嘴对熔池进行冷却。本专利技术中氢气孔缺陷焊道采用铁素体不锈钢焊丝H0Cr17Ti，一方面利用铁素体中氢扩散速率较大的特点，可以确保电化学充氢的效果，使充氢后焊丝可以达到氢过饱和状态，另一方面避免缺陷焊道与奥氏体不锈钢填充焊道之间化学成分差异而带来的裂纹等其它问题。缺陷焊道焊接时选用比较大的焊接电流，不但可以增加熔敷速率及带入熔池的氢气量，而且可以通过增加热输入而延长熔池存在时间，确保氢气泡有足够的时间形核及长大。同时配合对熔池表面的氩气冷却，防止气泡的逸出。除缺陷焊道外，焊缝其它部分均为A102焊条形成的奥氏体组织，一方面可以利用奥氏体组织中氢扩散速率小的特点，防止缺陷焊道焊接时熔池中的氢扩散流失，另一方面可以利用奥氏体良好的韧性和抗裂性，防止焊缝开裂。本专利技术通过对焊丝充氢的方式来增加缺陷焊道的含氢量，是利用焊丝中元素过渡效率高的特点来完成的。本专利技术中通过开沟槽的方式，可以达到定位产生氢气孔的目的，沟槽的位置和深度决定了氢气孔缺陷的位置。制作的焊接氢气孔缺陷试板从制作方法和作用上与标准试块比具有以下有益效果：1、该方法可以按照设计缺陷位置制作出定位焊接氢气孔缺陷，比标准试块更接近实际的焊缝气孔缺陷。2、本方法制作的是真实气孔缺陷，可以加深学生及检测人员对缺陷检测信号的认识程度。3、本专利技术制作的缺陷试块可以用于X射线探伤等无损探伤方法，对提高无损探伤人员培训及换、取证考核质量具有重要的实际意义。综上，本专利技术所制作的氢气孔不同于常用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焊接氢气孔缺陷试板的制作方法，具体步骤如下：/n步骤一、选择焊丝并对所选择的焊丝进行充氢；/n步骤二、焊接试板准备/n1)选择钢板作为试板(1)，对两块试板(1)分别单边开单面V型坡口A；/n2)在单面V型坡口A处，对试板(1)进行预焊接，形成预填充焊缝(2)；/n步骤三、沟槽加工/n利用铣削方式，在试板(1)上加工沟槽(3)；/n步骤四、氢气孔焊道焊接/n对加工沟槽(3)后的试板(1)进行预热，以钨极氩弧焊方法，采用步骤一中充氢完成的焊丝立即对沟槽(3)进行填充焊接，形成氢气孔焊道(4)，氢气孔(5)此时在氢气孔焊道(4)内形成；/n步骤五、剩余沟槽填充及剩余坡口焊接/n1)采用小热输入焊接，完成剩余沟槽填充焊接；/n2)进行剩余坡口的填充及盖面层焊接；/n步骤六、以上步骤完成后，最后进行盖面焊缝(6)表面清理，清理结束后，氢气孔缺陷试板(1)制作完成。/n

【技术特征摘要】
1.一种焊接氢气孔缺陷试板的制作方法，具体步骤如下：
步骤一、选择焊丝并对所选择的焊丝进行充氢；
步骤二、焊接试板准备
1)选择钢板作为试板(1)，对两块试板(1)分别单边开单面V型坡口A；
2)在单面V型坡口A处，对试板(1)进行预焊接，形成预填充焊缝(2)；
步骤三、沟槽加工
利用铣削方式，在试板(1)上加工沟槽(3)；
步骤四、氢气孔焊道焊接
对加工沟槽(3)后的试板(1)进行预热，以钨极氩弧焊方法，采用步骤一中充氢完成的焊丝立即对沟槽(3)进行填充焊接，形成氢气孔焊道(4)，氢气孔(5)此时在氢气孔焊道(4)内形成；
步骤五、剩余沟槽填充及剩余坡口焊接
1)采用小热输入焊接，完成剩余沟槽填充焊接；
2)进行剩余坡口的填充及盖面层焊接；
步骤六、以上步骤完成后，最后进行盖面焊缝(6)表面清理，清理结束后，氢气孔缺陷试板(1)制作完成。


2.根据权利要求1所述的一种焊接氢气孔缺陷试板的制作方法，其特征在于：所述步骤一中选择的焊丝为铁素体不锈钢H0Cr17Ti焊丝，直径为2.4mm，长度为300mm。


3.根据权利要求1所述的一种焊接氢气孔缺陷试板的制作方法，其特征在于：所述步骤一中充氢为恒流法静态充氢方式，采用Pt薄片作为阳极，焊丝作为阴极，充氢时间72h以上，充氢电流密度按0.3mA/cm2进行；充氢溶液成分为：0.5mol/L稀...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛靖，李盛，廉张剑，张恩涛，殷咸青，张建勋，李潘，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61