[发明专利]一种提高断面收缩率计算精度的再热裂纹敏感性评判方法

说明书

本发明公开了一种提高断面收缩率计算精度的再热裂纹敏感性评判方法，属于再热裂纹敏感性评价技术领域。原始试样经热模拟实验后进行拉伸，利用三维扫描仪获取原始试样的三维模型数据和拉断后试样的三维模型数据，通过软件计算原始试样的横截面面积和拉断后试样的横截面面积，进而求得试样的断面收缩率后，结合评判标准，对试样的再热裂纹敏感性进行评判。本发明通过简单的实验设备即可实现对低合金耐热钢粗晶区再热裂纹敏感性的准确评判，不再依赖操作者的经验和技能水平，解决了当前低合金耐热钢粗晶区再热裂纹敏感性评判结果误差大的问题，为低合金耐热钢焊接结构在高温服役环境下长时运行提供了保障。

技术领域

本发明属于再热裂纹敏感性评价技术领域，具体涉及一种提高断面收缩率计算精度的再热裂纹敏感性评判方法。

背景技术

再热裂纹又称为焊后热处理裂纹或应力释放裂纹，是指材料在焊后热处理或者高温服役情况下，在粗晶区或焊缝产生的晶间裂纹。自上世纪50年代中期，人们发现一些奥氏体不锈钢(如AISI 347、AISI 321及AISI 316等)、耐蠕变铁素体钢(如2CrMo和CrMoV钢)乃至镍基合金(如Waspaloy和Alloy718)中都存在再热裂纹的问题，而焊接结构中的这类裂纹由于具有极大的危害性，也引起了工业界和科研人员的高度重视。近年来，随着早期服役的低合金耐热钢管道性能老化以及高等级耐热钢材料的开发应用，低合金耐热钢焊接接头再热裂纹的问题引起了研究人员的广泛关注。

经过大量研究发现，低合金耐热钢再热裂纹的产生主要受力学因素和冶金学因素两方面控制。在力学因素方面，再热裂纹的产生是在焊后去应力热处理或高温服役时，接头残余应力通过塑性变形而松弛，粗晶区晶界应力集中导致塑性变形的发生，当晶界塑性变形量超过了该部位的塑性变形能力时，裂纹就会产生。在冶金因素方面，对于弧焊来说，由于熔合线附近区域冷却速度非常快，在冷却过程中奥氏体转变为低塑性的马氏体或贝氏体，溶解的碳及合金元素来不及析出而处于固溶状态。在服役过程中重新暴露在高温下，组织发生转变导致晶内强化或者晶界弱化或脆化，从而使粗晶区晶界的塑性变形能力下降，在应力的作用下容易产生再热裂纹。在低合金耐热钢的工程服役过程中，特别是低合金耐热钢焊接接头的服役中不管是力学因素还是冶金因素导致的再热裂纹问题，都迫切需要一种能快速准确评价低合金耐热钢再热裂纹敏感性的方法。

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和模拟粗晶区短时蠕变破断试验。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。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。在进行试样断面收缩率计算时，需测量拉断前后试样标距部分的直径。然而，人工测量时受操作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。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种提高断面收缩率计算精度的再热裂纹敏感性评判方法，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。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种提高断面收缩率计算精度的再热裂纹敏感性评判方法，包括：

S1：机加工热模拟实验所需的低合金耐热钢试样，并采用三维扫描仪对试样进行扫描，获得原始试样的三维模型数据；

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：将试样加热至峰值温度后保温，施加恒应变将试样拉断，冷却至室温后利用三维扫描仪获取拉断后试样的三维模型数据；