一种粗晶区再热裂纹敏感性的评判方法技术

本发明专利技术公开了一种粗晶区再热裂纹敏感性的评判方法，属于焊接评价技术领域。首先根据低合金耐热钢焊接的实际热循环过程对低合金耐热钢试样进行热模拟实验，得到具有粗晶区组织的试样，接着对试样进行蠕变实验，在恒温、恒应变条件下对试样施加预设应力直至试样断裂，根据实验过程中的应力松弛曲线，计算蠕变应变值，最后结合短时蠕变破断试验的评价指标，建立蠕变应变和断面收缩率之间的关系，进而建立用于评价低合金耐热钢焊接粗晶区再热裂纹敏感性的评价准则。本发明专利技术解决了低合金耐热钢粗晶区再热裂纹敏感性评价实验中断后试样截面积测量不准确，从而导致断面收缩率计算误差大，对粗晶区再热裂纹敏感性评价不准确的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种粗晶区再热裂纹敏感性的评判方法


[0001]本专利技术属于焊接接头评价
，具体涉及一种粗晶区再热裂纹敏感性的评判方法。

技术介绍

[0002]合金元素总质量分数在5％以下的合金钢通称为低合金耐热钢，其合金系列有：C
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Mo、C
‑
Cr
‑
Mo、C
‑
Cr
‑
Mo
‑
V
‑
Nb、C
‑
Mo
‑
V、C
‑
Cr
‑
Mo
‑
V、C
‑
Mn
‑
Mo
‑
V、C
‑
Mn
‑
Ni
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Mo和C
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Cr
‑
Mo
‑
W
‑
V
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Ti
‑
B等。近些年随着低合金Mo钢、Cr
‑
Mo钢、Cr
‑
Mo
‑
V钢相继问世，低合金耐热钢以其优良的可焊性、耐腐蚀性、耐磨性和成形性在锅炉、压力容器和化工装备等领域获得了广泛的应用。尽管如此，析出强化的低合金耐热钢焊接接头在高温高压下长期使用时具有明显的再热裂纹倾向，而且主要产生于热影响区的粗晶区。因此，当前迫切需要一种能适用于粗晶区再热裂纹敏感性的评判方法。
[0003]目前，涉及低合金耐热钢焊接接头再热裂纹敏感性评价的实验方法有插销式再热裂纹试验、H形拘束试验和模拟粗晶区短时蠕变破断试验。插销式再热裂纹试验所用试件的形状和尺寸以及试验装置，与冷裂纹的插销试验一样，只是在焊接插销的部位安装一台加热用的电炉。这种插销式再热裂纹试验是一种恒载拉伸条件下的应力释放试验，可用于获得稳定的定量数据，主要用于研究各种成分或者各种参数对再热裂纹敏感性的影响规律，其缺点是不能接近生产实际。H形拘束试验则是一种检测焊缝热裂纹和再热裂纹的试验方法。试件设计存在一定的缝隙，改变缝隙大小即可改变拘束度，是一种自拘束型试样。由此可见，H形拘束试验主要针对于焊缝热裂纹和再热裂纹的检测，并不擅长于热影响区再热裂纹敏感性的评价。模拟粗晶区短时蠕变破断试验包括模拟粗晶区的制备和高温恒应变速率拉伸两个部分。待试样拉断后计算试样断面收缩率，以判断材料的再热裂纹敏感性，这种方法在进行试样断面收缩率计算时，受操作人员水平以及数据处理的误差影响，断面收缩率的计算结果不准确，往往影响材料的再热裂纹敏感性评价结果。

技术实现思路

[0004]为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种粗晶区再热裂纹敏感性的评判方法，解决了低合金耐热钢粗晶区再热裂纹敏感性评价实验中断后试样截面积测量不准确，从而导致断面收缩率计算误差大，对粗晶区再热裂纹敏感性评价不准确的问题。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种粗晶区再热裂纹敏感性的评判方法，包括：
[0007]S1：机加工热模拟实验所需的低合金耐热钢试样；
[0008]S2：根据低合金耐热钢焊接的实际热循环过程，设定热模拟实验参数，对低合金耐热钢试样进行热模拟实验，得到具有粗晶区组织的试样；
[0009]S3：在蠕变试验机上，在无外加载荷的条件下将S2得到的试样加热至实验温度并
保温；
[0010]S4：在恒温、恒应变条件下对S3得到的试样施加预设应力直至试样断裂，根据实验过程中的应力松弛曲线，计算蠕变应变值；
[0011]S5：结合短时蠕变破断试验的评价指标，建立蠕变应变和断面收缩率之间的关系，进而建立用于评价低合金耐热钢焊接粗晶区再热裂纹敏感性的评价准则。
[0012]优选地，S1中，机加工时，全程控制低合金耐热钢试样的表面温度≤100℃。
[0013]优选地，S1中，低合金耐热钢试样为棒状试样。
[0014]优选地，S2中，热模拟实验参数包括加热速度、峰值温度和冷却速度。
[0015]优选地，S2中，热模拟实验采用热电偶对温度场特征点热循环测量或利用有限元模拟的方法获得焊接过程的温度场。
[0016]优选地，S3中，实验温度根据低合金耐热钢的服役环境而定。
[0017]进一步优选地，加热时间为2min，实验温度为500～750℃，保温时间为10min。
[0018]优选地，S4中，试样在实验过程中的温度和应变不变，应力随时间变化，记录应力随时间变化的曲线即为应力松弛曲线。
[0019]优选地，S4中，蠕变应变值根据下式计算：
[0020][0021]式中，ε
c
为蠕变应变；E为弹性模量；为蠕变应力变化速率。
[0022]优选地，S5中，针对同一试样的实验结果，利用蠕变实验过程记录的数据进行蠕变应变的计算，利用试样拉断前和拉断后的断口位置横截面面积计算该试样的断面收缩率，从而建立该试样的蠕变应变与断面收缩率之间的关系。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0024]本专利技术公开的粗晶区再热裂纹敏感性的评判方法，基于实验测量与数值计算相结合，通过计算蠕变应变量，结合短时蠕变破断试验的评价指标，建立蠕变应变和断面收缩率之间的关系，进一步建立用于评价低合金耐热钢焊接粗晶区再热裂纹敏感性的评价准则。这主要是由于蠕变应变和断面收缩率都是反映粗晶区试样在高温外载条件下塑性变形能力的性能指标，试样断面收缩率的测量受人为影响较大，而蠕变应变量由仪器测量而来，准确性较高。同时，本专利技术不依赖于操作者的经验和技能水平，解决了低合金耐热钢粗晶区再热裂纹敏感性评价实验中断后试样截面积测量不准确，导致断面收缩率计算误差大，对粗晶区再热裂纹敏感性评价不准确的问题。
[0025]进一步地，S1中，机加工时，全程控制低合金耐热钢试样的表面温度≤100℃，能够防止加工过程中试样表面温度过高使得试样表面组织发生相变，对试样性能产生不良影响。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的方法流程示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0028]如图1，本专利技术的粗晶区再热裂纹敏感性的评判方法，包括：
[0029]第一步，技术人员采用机加工的方式沿钢管或钢棒纵向取样，加工成的棒状试样总长为150mm，试验段长度为10mm，试验段直径为φ6mm，夹持段为M10mm，过渡角为45
°
，加工过程中试样表面温度不超过100℃，加工后的试样表面光滑无毛刺；
[0030]第二步，根据低合金耐热钢实际的焊接参数，计算焊接热输入Q＝ηUI/v以及测量或有限元模拟实际接头粗晶区的热循环，根据该热循环在热模拟试验机上设置相应的加热速度、峰值温度和冷却速度，使试样模拟焊接中的受热过程，最终得到低合金耐热钢粗晶区组织的试样；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粗晶区再热裂纹敏感性的评判方法，其特征在于，包括：S1：机加工热模拟实验所需的低合金耐热钢试样；S2：根据低合金耐热钢焊接的实际热循环过程，设定热模拟实验参数，对低合金耐热钢试样进行热模拟实验，得到具有粗晶区组织的试样；S3：在蠕变试验机上，在无外加载荷的条件下将S2得到的试样加热至实验温度并保温；S4：在恒温、恒应变条件下对S3得到的试样施加预设应力直至试样断裂，根据实验过程中的应力松弛曲线，计算蠕变应变值；S5：结合短时蠕变破断试验的评价指标，建立蠕变应变和断面收缩率之间的关系，进而建立用于评价低合金耐热钢焊接粗晶区再热裂纹敏感性的评价准则。2.如权利要求1所述的粗晶区再热裂纹敏感性的评判方法，其特征在于，S1中，机加工时，全程控制低合金耐热钢试样的表面温度≤100℃。3.如权利要求1所述的粗晶区再热裂纹敏感性的评判方法，其特征在于，S1中，低合金耐热钢试样为棒状试样。4.如权利要求1所述的粗晶区再热裂纹敏感性的评判方法，其特征在于，S2中，热模拟实验参数包括加热速度、峰值温度和冷却速度。5.如权利要求1所述的粗晶区再热裂纹敏感性的评判方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，王艳松，刘福广，米紫昊，王德瑞，李启国，巴特尔，韩天鹏，杨二娟，袁树斌，罗树林，杨兰，雷俊龙，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：