[发明专利]一种钢材焊缝热影响区模拟试样的制备方法在审

专利信息
申请号: 202210326007.7 申请日: 2022-03-30
公开(公告)号: CN114689419A 公开(公告)日: 2022-07-01
发明(设计)人: 韩天鹏;冯琳杰;张巍;刘福广;王艳松;葛军;黎俊良;王威琦;米紫昊;李勇;杨二娟;雷俊龙 申请(专利权)人: 西安热工研究院有限公司;华能平凉发电有限责任公司
主分类号: G01N1/44 分类号: G01N1/44;G01N1/28;G01N25/12
代理公司: 西安通大专利代理有限责任公司 61200 代理人: 安彦彦
地址: 710048 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 钢材 焊缝 影响 模拟 试样 制备 方法
【说明书】:

发明公开了一种钢材焊缝热影响区模拟试样的制备方法及系统,属于金属材料焊接技术领域。通过热膨胀法测定材料相变温度,采用热处理炉对特定尺寸试样进行加热、保温和冷却,从而制备出热影响区不同区域组织的试块。本发明提供的方法仅采用热处理炉即可完成焊缝热影响区试样模拟制备,操作方法简单;得到的试样符合实际焊缝热影响区,每个区域的组织性能特点更加符合实际,从而提高试验测试的准确性,为工程实际提供更准确的试验测试数据;且制备得到的试样尺寸大,可用于多种试验测试研究,满足试验测试的要求。

技术领域

本发明属于金属材料焊接技术领域,具体涉及一种钢材焊缝热影响区模拟试样的制备方法。

背景技术

钢材在焊接过程中,母材受焊接热循环作用影响,在焊缝两侧一定区域会发生明显的组织和性能变化,该区域被称为热影响区。根据距离焊缝熔合线的距离不同,热影响区可分为过热区、正火区、部分正火区和再结晶区,各区域组织和性能均存在较大差异。焊接热影响区由于其组织的特殊性,往往成为焊缝的薄弱区域,例如12Cr1MoV钢过热区的晶粒显著粗大,其韧性较差,又例如P91钢热影响区存软化问题导致的Ⅵ型开裂等。

因此,为保证焊缝的安全性,开展焊缝热影响区组织性能的研究十分必要。目前针对焊缝热影响区研究的方法主要有两种,第一种是直接法:直接对焊接接头的热影响区进行金相腐蚀及力学测试,获的力学性能和组织特点,但是实际接头中热影响区往往只有几个毫米,过热区、正火区、部分正火区等各区域的尺寸则更加微小,该方法无法准确的获得每个区域的组织性能特点,只能得到热影响区整体性能检测。第二种方法是热模拟法:通过计算机模拟或热模拟试验机模拟焊接热循环,从而模拟得到热影响区组织,进一步进行组织性能分析。该方法中,计算机模拟试验结果往往缺乏实际试验结果的验证,热模拟试验机能够制备的试样尺寸大约在3-7mm,能够进行一定的组织性能研究,但是试样尺寸仍然较小,许多试验无法进行。

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钢材焊缝热影响区模拟试样的制备方法,操作方法简单,能够制备符合实际焊缝热影响区的大尺寸热影响区组织试样,满足后续较为全面的组织性能测试。

本发明是通过以下技术方案来实现:

一种钢材焊缝热影响区模拟试样的制备方法,包括:

S1:测定钢材的相变温度Ac1和Ac3;

S2:将钢材加工成预设尺寸的正六面体试样,然后置于热处理炉中,设定热处理参数;

S3:根据需模拟制备的热影响区区域设置峰值温度和峰值温度保持时间;

S4:试样达到峰值温度及峰值温度保持时间后,取出进行空冷,待试样完全冷却至室温,完成热影响区模拟试样的制备。

优选地,S1中,钢材的相变温度Ac1和Ac3通过热膨胀法测定。

进一步优选地,热膨胀的升温速度为150℃/h。

优选地,S2中,加工得到的试样的长为100~200mm,宽为10~15mm,厚与宽相等。

优选地,S2中,热处理炉为箱式马弗炉。

优选地,S2中,热处理炉的最高加热温度≥1300℃。

优选地,S2中,试样下方垫有保温砖,且试样处于热处理炉的中心处。

优选地,S2中,升温速度为300~400℃/h。

优选地,S3具体为:过热区的峰值温度T=1150~1250℃,峰值温度保持时间t=1.5×试样宽度;细晶区的峰值温度T=Ac3~1100℃,峰值温度保持时间为取0.6~0.8;部分正火区的峰值温度T=Ac1~Ac3,峰值温度保持时间t=1.5×试样宽度×θ,θ取0.5~0.7。

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