專利名稱：一種貝氏體鋼焊接接頭韌性的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及力學(xué)性能技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種貝氏體鋼焊接接頭韌性的檢測方法。
背景技術(shù)：
汽輪機(jī)低壓焊接轉(zhuǎn)子大多采用貝氏體鋼焊接，韌性是貝氏體鋼焊接接頭的重要力學(xué)參數(shù)，是影響汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子安全性的一個重要因素。隨著轉(zhuǎn)子向高參數(shù)、大型化方向發(fā)展，韌性的重要性越來越大；而歷史上由韌性不足引發(fā)的轉(zhuǎn)子脆性斷裂事故更加凸顯了韌性的重要性。在轉(zhuǎn)子的埋弧焊過程中，先焊焊道的熱影響粗晶區(qū)會受到后續(xù)多道焊道的復(fù)雜熱作用，從而形成焊接接頭中韌性的相對薄弱環(huán)節(jié)一層間，層間制約著整個轉(zhuǎn)子的韌性的提 高。已有的實(shí)驗(yàn)研究表明，在貝氏體鋼焊縫的層間較易出現(xiàn)M-A組元。M-A組元含有較高的碳含量，相比于鐵素體基體，其硬度更高，所以M-A組元的大小、分布等都對接頭的韌性有著重要的影響。研究M-A組元與焊接接頭韌性之間的對應(yīng)關(guān)系十分具有現(xiàn)實(shí)意義。已知現(xiàn)有的研究方法主要是通過熱模擬的方法放大焊接層間，使用兩步電解腐蝕顯示出M-A組元之后進(jìn)行軟件統(tǒng)計。目前已有的研究成果是發(fā)現(xiàn)M-A組元的形狀、大小及分布對接頭的韌性有重要影響。這種方法可以較為準(zhǔn)確得腐蝕出M-A組元，統(tǒng)計也更加精確；但是兩步電解腐蝕法需要多種試劑,需要通電,腐蝕工藝也較為復(fù)雜,適合實(shí)驗(yàn)室使用，在實(shí)際生產(chǎn)中并不適用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種腐蝕工藝簡單、易于操作且適合實(shí)際生產(chǎn)的貝氏體鋼焊接接頭韌性的檢測方法。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的貝氏體鋼焊接接頭韌性的檢測方法，包括以下步驟a)提供貝氏體鋼焊接接頭試樣；b)將試樣使用苦味酸腐蝕溶液腐蝕，并將腐蝕后的試樣進(jìn)行拋光、清洗；c)將清洗之后的試樣拍攝金相圖片；d)將所述金相圖片進(jìn)行圖像處理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到金相圖片中黑色區(qū)域的面積參數(shù)；e)將不同試樣的面積參數(shù)進(jìn)行比較，得到不同試樣韌性的相對大小。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的貝氏體鋼焊接接頭韌性的檢測方法，相比于兩步電解腐蝕法，該方法不僅針對M-A組元，還可以將碳含量較高的區(qū)域全部腐蝕出來，適用范圍廣，而且腐蝕工藝簡單，易于操作，不僅可以用于實(shí)驗(yàn)室研究，還可在實(shí)際生產(chǎn)中使用。另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的貝氏體鋼焊接接頭韌性的檢測方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，其中所述面積參數(shù)包括平均面積。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，步驟a)包括a-Ι)提供貝氏體鋼焊接接頭試樣，將試樣進(jìn)行熱模擬以放大所述試樣的層間；a-2)將熱模擬之后的試樣依次用第一至第六段砂紙進(jìn)行磨樣；a-3)將磨樣后的試樣進(jìn)行拋光，去除試樣表面劃痕和麻點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第一段至第六段砂紙分別為400#、600#、800#、1000#、1500# 和 2000# 砂紙。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，步驟a-3)中所用拋光膏為2. 5號和O. 5號拋光膏。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，步驟b)包括
b-Ι)配制苦味酸腐蝕溶液；b-2)將熱模擬之后的試樣表面浸入苦味酸腐蝕溶液中腐蝕，等試樣表面完全變黑之后取出；b-3)用脫脂棉去除試樣表面黑色物質(zhì)后進(jìn)行拋光處理；b-4)將拋光后的試樣在酒精中進(jìn)行超聲清洗；b-5 )重復(fù)步驟 b-2 ) -b-4 ) 4-5 次。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述苦味酸腐蝕溶液為過飽和苦味酸溶液，其溶劑為95 °C的蒸餾水。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述苦味酸腐蝕溶液中含有洗潔精，所述洗潔精與所述溶劑的體積比為3 :200。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，步驟b-3)中所用拋光膏為O. 5號拋光膏，拋光時間為
5s0本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的貝氏體鋼焊接接頭韌性的檢測方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。首先參考圖I描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的貝氏體鋼焊接接頭韌性的檢測方法的流程。具體地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的貝氏體鋼焊接接頭韌性的檢測方法包括以下步驟a)提供貝氏體鋼焊接接頭試樣；b)將試樣使用苦味酸腐蝕溶液腐蝕，并將腐蝕后的試樣進(jìn)行拋光、清洗；c)將清洗之后的試樣拍攝金相圖片；d)將所述金相圖片進(jìn)行圖像處理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到金相圖片中黑色區(qū)域的面積參數(shù)；
e)將不同試樣的面積參數(shù)進(jìn)行比較，得到不同試樣韌性的相對大小。由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的貝氏體鋼焊接接頭韌性的檢測方法，相比于兩步電解腐蝕法，該方法不僅針對M-A組元，還可以將碳含量較高的區(qū)域全部腐蝕出來，適用范圍廣，而且腐蝕工藝簡單，易于操作，不僅可以用于實(shí)驗(yàn)室研究，還可在實(shí)際生產(chǎn)中使用。在步驟a)中，所述貝氏體鋼焊接接頭試樣的來源沒有特殊限制，采用普通的經(jīng)過貝氏體鋼焊接的接頭即可。為了便于檢測所述貝氏體鋼焊接接頭試樣的韌性，可以將試樣進(jìn)行熱模擬以放大所述試樣的層間，所述熱模擬方法可以采用常規(guī)熱模擬試驗(yàn)用方法?？紤]到需要拍攝金相圖片，所以需要將熱模擬之后的試樣進(jìn)行磨樣；考慮到劃痕和麻點(diǎn)會影響試樣的后續(xù)腐蝕效果，可以將試樣在打磨之后進(jìn)行拋光處理。關(guān)于磨樣的方法和砂紙沒有特殊限制，只要能將試樣表面打磨平整即可。優(yōu)選地，
可以將熱模擬之后的試樣依次用第一至第六段砂紙進(jìn)行磨樣，所述第一段至第六段砂紙分別為400#、600#、800#、1000#、1500#和2000#砂紙，磨樣后保證后一段砂紙的磨痕能夠完全覆蓋上一段砂紙的磨痕。拋光處理可以去除經(jīng)過磨樣后的試樣表面的劃痕和麻點(diǎn)，關(guān)于所述拋光方法沒有特殊限制，選用合適的拋光膏進(jìn)行拋光即可。優(yōu)選地，所用拋光膏為2. 5號和O. 5號拋光膏。具體地，步驟a)可以包括以下步驟a-Ι)提供貝氏體鋼焊接接頭試樣，將試樣進(jìn)行熱模擬以放大所述試樣的層間；a-2)將熱模擬之后的試樣依次用第一至第六段砂紙進(jìn)行磨樣；a-3)將磨樣后的試樣進(jìn)行拋光，去除試樣表面劃痕和麻點(diǎn)。在步驟b)中，將經(jīng)過磨樣和拋光處理后的試樣進(jìn)行腐蝕處理，并將腐蝕后的試樣進(jìn)行拋光和清洗。所述腐蝕處理所用試劑為苦味酸腐蝕溶液，優(yōu)選地，采用過飽和苦味酸腐蝕溶液。所述過飽和苦味酸腐蝕溶液采用95°C的蒸餾水作為溶劑，可以增加苦味酸的溶解量。所述過飽和苦味酸腐蝕溶液中還可以含有洗潔精，所述洗潔精與所述溶劑的體積比為3 :200。所述腐蝕處理的方法沒有特殊限制，只要能達(dá)到將試樣表面腐蝕的效果即可。為了保證腐蝕充分，優(yōu)選地，可以將熱模擬之后的試樣表面浸入苦味酸腐蝕溶液中進(jìn)行腐蝕，等試樣表面完全變黑之后取出，取出后，使用干凈的脫脂棉在流動的水中擦去試樣表面黑色物質(zhì)。待試樣表面黑色物質(zhì)擦除后，將其進(jìn)行拋光和清洗。由于試樣剛經(jīng)過腐蝕處理,為了防止拋光過程對試樣產(chǎn)生損傷，此處拋光采用輕拋，輕拋所用拋光膏為O. 5號拋光膏，輕拋時間為5s。拋光后將試樣放到酒精中進(jìn)行超聲清洗，清洗時間為2min。為了保證腐蝕效果，可以重復(fù)上述腐蝕、拋光和清洗步驟4-5次。具體地，步驟b)可以包括以下步驟b-Ι)配制苦味酸腐蝕溶液；b-2)將熱模擬之后的試樣表面浸入苦味酸腐蝕溶液中腐蝕，等試樣表面完全變黑之后取出；b-3)用脫脂棉去除試樣表面黑色物質(zhì)后進(jìn)行拋光處理；b-4)將拋光后的試樣在酒精中進(jìn)行超聲清洗；b-5 )重復(fù)步驟 b-2 ) -b-4 ) 4-5 次。
將清洗之后的試樣拍攝低倍(100X、200X、500X等)下的金相圖，并將所述金相圖片進(jìn)行圖像處理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到金相圖片中黑色區(qū)域的面積參數(shù)。所述圖像處理軟件沒有特殊限制，例如可以采用OpenCV等。將不同試樣的面積參數(shù)進(jìn)行比較，得到不同試樣韌性的相對大小。其中，所述面積參數(shù)主要為平均面積值。下面參照實(shí)施例具體描述根據(jù)本發(fā)明的貝氏體鋼焊接接頭韌性的檢測方法。實(shí)施例I提供貝氏體鋼焊接接頭試樣，將試樣進(jìn)行熱模擬放大所述試樣的層間。將熱模擬之后的試樣依次用400#、600#、800#、1000#、1500#和2000#砂紙進(jìn)行磨樣，然后將磨樣后的
試樣進(jìn)行拋光，去除試樣表面劃痕和麻點(diǎn)。將過量苦味酸溶于200ml 95°C的蒸餾水中，并添加3ml洗潔精配制得到過飽和苦 味酸腐蝕溶液。將熱模擬之后的試樣表面浸入過飽和苦味酸腐蝕溶液中腐蝕3min，等試樣表面完全變黑之后取出；使用干凈的脫脂棉在流動的水中擦去試樣表面黑色物質(zhì)，用O. 5號拋光膏將試樣輕拋為5s，放到酒精中進(jìn)行超聲清洗2min。重復(fù)上述腐蝕、拋光和清洗步驟4-5次。將清洗之后的試樣拍攝低倍(100X、200X、500X等)下的金相圖，并將所述金相圖片采用OpenCV進(jìn)行圖像處理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到金相圖片中黑色區(qū)域的面積參數(shù)。將不同試樣的面積參數(shù)進(jìn)行比較，得到不同試樣韌性的相對大小。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個或多個實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種貝氏體鋼焊接接頭韌性的檢測方法，其特征在于，包括以下步驟 a)提供貝氏體鋼焊接接頭試樣； b)將試樣使用苦味酸腐蝕溶液腐蝕,并將腐蝕后的試樣進(jìn)行拋光、清洗； c)將清洗之后的試樣拍攝金相圖片； d)將所述金相圖片進(jìn)行圖像處理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到金相圖片中黑色區(qū)域的面積參數(shù)； e)將不同試樣的面積參數(shù)進(jìn)行比較，得到不同試樣韌性的相對大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的貝氏體鋼焊接接頭韌性的檢測方法，其特征在于，其中所述面積參數(shù)包括平均面積。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的貝氏體鋼焊接接頭韌性的檢測方法，其特征在于，步驟a)包括 a_l)提供貝氏體鋼焊接接頭試樣，將試樣進(jìn)行熱模擬以放大所述試樣的層間； a-2)將熱模擬之后的試樣依次用第一至第六段砂紙進(jìn)行磨樣； a-3)將磨樣后的試樣進(jìn)行拋光，去除試樣表面劃痕和麻點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的貝氏體鋼焊接接頭韌性的檢測方法，其特征在于，所述第一段至第六段砂紙分別為400#、600#、800#、1000#、1500#和2000#砂紙。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的貝氏體鋼焊接接頭韌性的檢測方法，其特征在于，步驟a-3)中所用拋光膏為2. 5號和O. 5號拋光膏。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的貝氏體鋼焊接接頭韌性的檢測方法，其特征在于，步驟b)包括 b-Ι)配制苦味酸腐蝕溶液； b-2)將熱模擬之后的試樣表面浸入苦味酸腐蝕溶液中腐蝕,等試樣表面完全變黑之后取出； b-3)用脫脂棉去除試樣表面黑色物質(zhì)后進(jìn)行拋光處理； b-4)將拋光后的試樣在酒精中進(jìn)行超聲清洗； b-5)重復(fù)步驟 b-2) -b-4) 4-5 次。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的貝氏體鋼焊接接頭韌性的檢測方法，其特征在于，所述苦味酸腐蝕溶液為過飽和苦味酸溶液，其溶劑為95°C的蒸餾水。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的貝氏體鋼焊接接頭韌性的檢測方法，其特征在于，所述苦味酸腐蝕溶液中含有洗潔精，所述洗潔精與所述溶劑的體積比為3 :200。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的貝氏體鋼焊接接頭韌性的檢測方法，其特征在于，步驟b-3)中所用拋光膏為O. 5號拋光膏,拋光時間為5s。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種貝氏體鋼焊接接頭韌性的檢測方法，包括以下步驟a)提供貝氏體鋼焊接接頭試樣；b)將試樣使用苦味酸腐蝕溶液腐蝕，并將腐蝕后的試樣進(jìn)行拋光、清洗；c)將清洗之后的試樣拍攝金相圖片；d)將所述金相圖片進(jìn)行圖像處理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到金相圖片中黑色區(qū)域的面積參數(shù)；e)將不同試樣的面積參數(shù)進(jìn)行比較，得到不同試樣韌性的相對大小。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的檢測方法，相比于兩步電解腐蝕法，該方法不僅針對M-A組元，還可以將碳含量較高的區(qū)域全部腐蝕出來，適用范圍廣，而且腐蝕工藝簡單，易于操作，不僅可以用于實(shí)驗(yàn)室研究，還可在實(shí)際生產(chǎn)中使用。
文檔編號G01N21/84GK102778457SQ20121026931
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者吳健棟, 孫林根, 張伯奇, 李克儉, 李軼非, 潘際鑾, 王梁, 蔡志鵬 申請人:清華大學(xué)