[发明专利]一种评价焊接热影响区粗晶区再热裂纹敏感性的方法

说明书

本发明涉及一种评价焊接热影响区粗晶区再热裂纹敏感性的方法，1)采用不同焊接热输入制造焊接试板；2)C形环取样时时试板起弧处和末端需要切除至少50mm，取样方法有两种方案；3)利用螺栓对C形环施加应力；4)将试样放入加热炉中进行模拟热处理；5)观察C形环缺口根部是否产生再热裂纹；6)确定不同焊接热输入下的临界应力；7)结合Gleeble热模拟试验评价指标，建立缺口C形环评价准则。本申请的试验操作简单，能够在工程实际中推广应用，弥补现有的评价方法不能评价热影响区粗晶区再热裂纹敏感性的状况。

技术领域

本发明涉及焊接生产技术领域，具体的说，是一种评价焊接热影响区粗晶区再热裂纹敏感性的方法。

背景技术

加氢反应器处于高温高压及临氢环境，设备的生产条件极其恶劣。目前，广泛应用的加氢反应器制作材料主要为Cr-Mo钢及新型Cr-Mo钢等。新型Cr-Mo钢具有良好的抗氢腐蚀和氢脆能力，高温服役性能良好，被广泛的用于加氢反应器的制造，但由于添加的V、Ti等强碳化物形成元素，导致材料的焊接性能下降，焊接接头尤其是热影响区粗晶区对再热裂纹的敏感性加强。焊接完成后，在焊接接头处没有发现再热裂纹，但经过热处理或在高温环境下服役一段时间后会出现细微的裂纹。常规无损检测很难检测出这种缺陷，该问题成为阻碍加氢反应器制造技术发展的主要问题之一。

目前采用的再热裂纹敏感性评价方法主要有成分分析法和机械类方法。成分分析法主要根据材料中各元素与再热裂纹的关系，来评价材料对于再热裂纹的敏感性，主要有ΔG、ΔG₁、Psr等，但这些方法大多数为经验公式，使用范围局限性较大，而且忽略了再热裂纹的产生与焊接材料、焊接工艺、焊后热处理工艺的关系，仅能对再热裂纹的敏感性做初步的评价，不适用于工程应用。机械类方法目前应用较为广泛的包括高温拉伸试验、Gleeble热模拟试验、缺口C形环试验等。高温拉伸试验是针对焊缝区域提出的，无法应用于焊接热影响区粗晶区的评价。Gleeble热模拟试验依据材料的断面收缩率(RoA)与再热裂纹的关系制定了评价标准，该方法使用较为广泛，而且可以应用于热影响区，但这种方法对设备的要求高，需要进行大量的试验，很难在工程中应用。C形环试验原本是针对焊缝提出的再热裂纹敏感性评价方法，具有具体的评价准则，试样取自实际焊接接头，能够反映材料的真实情况，操作简单，易于推广，但这种方法没有具体的试验操作过程，仅能评价焊缝区域的敏感性。目前缺乏一个能够应用于工程实践的方法来有效的评价焊接热影响区粗晶区的再热裂纹的敏感性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种评价焊接热影响区粗晶区再热裂纹敏感性的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种评价焊接热影响区粗晶区再热裂纹敏感性的方法，其具体步骤为：

1)采用不同焊接热输入制造焊接试板，焊接坡口尺寸如下：X＝40mm，Y＝88mm，H＝80mm，R＝9mm，θ＝9°，见附图1；试板预热到190℃，层间温度在220℃-230℃，碳弧气刨清根，其宽度18-20mm，手工焊打底，焊后进行350℃(+/–10℃)×4h的消氢处理；

2)C形环取样时试板起弧处和末端需要切除至少50mm，只取外层焊缝进行实验。C形环取样方法有方案A和方案B两种，方案A中C形环缺口根部与焊缝热影响区粗晶区的方向一致，即缺口根部全部位于热影响区粗晶区，X＝40mm，a＝12.5mm，见附图2，方案B中C形环缺口根部与焊缝热影响区粗晶区垂直相交，即缺口根部只有部分位于热影响区粗晶区，X＝40mm，a＝9.5mm，见附图3；C形环具体尺寸为：t＝3mm(±0.05)，b＝19mm(±0.05)，θ＝60°，缺口为标准的夏比V形坡口，r＝0.25(±0.025)，h＝0.76mm，α＝45°；螺栓为M6×1，L＝50mm，l＝15mm，标准试样见附图4，加工好的C形环用酒精清洗表面油污；

3)利用螺栓对C形环施加不同大小的应力，加载的最大应力不能超过C形环缺口根部的应力极限；