為了考核每臺容器、鍋爐或不銹鋼焊管焊縫的化學成分、金相組織、力學性能及耐晶間腐蝕性能,不可能直接在不銹鋼焊管產品上截取焊接接頭試件進行試驗。通常在容器、鍋爐或管路施焊過程中帶焊接試板,試板的牌號、爐批號、厚度應當與產品鋼材完全相同,焊接材料也應與產品焊接中焊接材料同規格、同爐批號。試板的焊接工藝與焊接成品時相同,焊接試件可以在焊接產品之初施焊,也可以在焊接不銹鋼管產品結束后施焊,焊工和焊接設備仍與焊接產品時一樣。這樣做的目的是使它所處環境與正式產品一樣,成為焊接產品的一個組成部分,完全可以用它來代表產品焊接接頭的質量,焊接試件所取得的各項數據亦可代表該產品焊接接頭的真實情況。
一、破壞性檢驗包括下列內容:
1. 焊接接頭性能檢驗
焊接接頭力學性能試驗按《焊接接頭機械性能試驗取樣方法》(GB/T 2649-1989)進行。焊接接頭力學試驗按《焊接接頭拉伸試驗方法》(GB/T 2651-2008)、《焊接接頭彎曲試驗方法》(GB/T 2653-2008)、《焊接接頭硬度試驗方法》(GB/T 2654-2008)和《焊縫及熔敷金屬拉伸試驗方法》(GB/T 2652-2008)等標準進行檢驗,必要時還需焊接接頭的沖擊試驗,按《焊接接頭沖擊試驗方法》(GB/T 2650-2008)標準進行。
2. 焊縫金屬的化學成分分析
從焊縫金屬中鉆取試樣進行化學分析,測定各元素含量。
3. 焊接接頭金相組織檢查
從焊接試件中截取焊縫及熱影響區試樣,借助于放大鏡或顯微鏡檢查該區域由于焊接過程熱循環的影響而產生的金相組織變化。
4. 鐵素體含量的測定
如前所述,在奧氏體型不銹鋼焊縫中含有一定數量的鐵素體組織,能提高焊縫金屬的抗裂性能和耐晶間腐蝕能力。但鐵素體含量過多,也是有害的。控制鐵素體在焊縫金屬中含量,可以避免焊縫金屬在溫度較高的工作條件下形成σ相組織,也可防止在非氧化性介質中化學耐腐蝕性能的降低。測定焊縫金屬中鐵素體含量,根據《鉻鎳奧氏體不銹鋼焊縫鐵素體含量測量方法》(GB/T 1954-2008)進行。
5. 耐蝕性檢查
為了確保奧氏體不銹鋼焊管焊接接頭具有良好的耐蝕性,應根據設計圖樣要求按照不同的耐腐蝕方法進行不同的檢測,試驗合格后,將其結果填寫在產品制造工序卡中流轉,最后存檔。
二、破壞性試驗方法在檢驗焊縫中強導體含量主要有金相法和磁性法。
1. 金相法
是一種破壞性試驗方法。通常在產品上帶有檢驗用的焊接試樣,或者在厚為12~16mm鋼板上堆焊大于5層的焊縫。從焊縫金屬或堆焊金屬長度方向中段切取金相試樣10~12mm,垂直于焊接方向的橫斷面金相觀測面的金相試樣,不應在起弧和滅弧處取樣。共取不少于6個金相試樣,將其進行研磨、拋光、浸蝕,以試樣能完整、真實、清晰地顯示出鐵素體的輪廓為準。
金相法鐵素體的測量規定用金相割線法作為統一的測量方法,求鐵素體的平均含量。金相割線法是定量金相方法之一,是將試樣放在放大倍數不小于500倍的顯微鏡下,用帶有100個刻度(格)的測微目鏡或有100分度的目鏡片測量分度直尺(線)切割到的相對量(占100個格中的多少格),所得數值作為該視場內鐵素體的相對量。移動載物臺,更動視場位置,可以選測任意的視場數目,一般只需選擇不小于10個有代表性視場,取其平均值作為該試樣中鐵素體的平均含量。
單面焊縫,一般以其正面最外層焊道中部橫斷面作為測量部位;雙面焊縫則以兩個正面最外層焊道中部橫斷面作為測量部位,如圖7-1所示。堆焊金屬應以最外層中部斷面作為測量部位,如圖7-2所示。對于大面積堆焊有過渡層時,根據技術條件測量過渡層的鐵素體含量,則以其最外層兩道搭接處作為測量部位。
一般情況下,取3個金相試樣。每個試樣都測10以上有代表性視場,取平均值作為該試樣測量結果,再以3個試樣測量結果的平均值作為最后結果。
另外,金相標樣圖譜法屬于近似或半定量的金相法,用它測量只能給出鐵素體含量的大致數值范圍,可在比較篩選試驗、中間近似測量及其他半定量試驗時使用。
近年來,國內外發展使用了“掃描電鏡和微機處理的聯合測定法”。先切取金相試片后,通過掃描電鏡進行攝像,然后經過微機進行著色處理,并精確地計算出不同的含量;也可以通過掃描電鏡目測相的分布狀態,這是目前測量鐵素體含量最先進的方法,已得到廣泛采用。
2. 磁性法
根據磁導率變化來測定鐵素體的含量。磁性法分破壞性測量和非破壞性測量兩種。破壞性測量試樣的取樣,基本上與金相法標準中關于測量部位的有關規定相同。非破壞性測量用探頭式儀器進行,根據技術條件和實際情況,適當選擇合理部位。在選定的測量部位取10個均勻分布的測量值的平均值,作為測量結果。測量不銹鋼復合板及堆焊層的鐵素體的探頭儀應備有專用探頭,磁場滲透深度≤2mm,以保證鐵磁基材對測量結果不產生明顯影響。探頭式儀器使用過程中,探頭的觸頭與被測面之間應保持點接觸。該檢查方法不適于純奧氏體不銹鋼焊管的焊縫。