Page 57 - 理化检验-物理分册2021年第八期
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刘 宇: 核电用钢铁材料落锤试验过程的控制要点分析
符合要求的落锤试验试样, 将试样在规定试验温度 使之保持一致。
保温一定的时间后放在专用的试验砧座上, 根据材 表 1 对 P-3 型试样裂纹源焊道的要求对比
料的屈服强度选取指定的冲击能量, 通过锤头的自 Tab 1 Re q uirementscom p arisonofweldbeadofcrack
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由落体运动对试样施加单一的冲击载荷, 以 5 ℃ 为
试验 裂纹源焊道 裂纹源焊道 裂纹源焊道
试验温度间隔测得落锤试样断裂的最高温度即为材
标准 长度 / mm 宽度 / mm 高度 / mm
料的无塑性转变温度。
GB / T6803-2008 20~65 12~16 3.5~5.5
2 试样制备 ASTM E208-2020 ≈50 ≈12.7 -
史巨元 [ 4 ] 在《 钢的动态力学性能及应用》 中 指 3 试验操作
温度
出, 脆性断裂不受加工方向的影响, 所以 T NDT
相同方法制备得到的试样, 由于试验设备的对
与锻轧 方 向 无 关, 即 不 受 试 样 取 样 方 向 的 影 响。
中性、 温控装置的准确性及试验操作人员具体操作
温度主要与材料本身的显微组织密切相关, 如
T NDT
规范与否等因素都会影响落锤试验的结果, 下面从
温度有很
晶粒尺寸和显微组织的变化对钢的 T NDT
试验操作的 4 个方面具体进行分析。
大的影响; 其次是试样的制备和试验条件的影响, 在
3.1 试验温度的选取及保温
测试试验中, 由于试样制备( 堆焊过程的
早期 T NDT
落锤试验初始试验温度一般通过要求值及以往
控制)、 试验技术及设备条件的影响, 试验结果最多
同种材料的试验经验或参考原材料生产厂家的试验
[ 5 ]
可相差 20 ℃ 。因此在试样的制备过程中要重点
温度来设定, 在要求值的基础上以 5 ℃ 的整数倍调
考虑影响试样显微组织的因素及堆焊过程的控制。
整并设定初始试验温度, 随后根据试样的断裂程度,
2.1 取样位置
再以 5 ℃ 的 整 数 倍 为 间 隔 调 整 并 设 定 后 续 试 验
的核电用金属材料大多
由于目前需测定 T NDT
温度。
为大型低合金钢锻件, 受热处理过程及锻压加工过
试验用控温介质可以选择液体或气体, 对于液
程的影响, 贴近材料热处理表面的基体显微组织与
体介质, 保温时间至少为 45min ; 对于气体介质, 保
靠近材料心部的显微组织存在一定的差异, 因此在
温时间至少为 60 min 。测温用仪器需经过计量检
试样的制备过程中, 应严格控制落锤试样在基体中
定, 并保证控温误差在 ±1 ℃ 以内。保温过程中需
的位置, 坯料切取后应在堆焊裂纹源焊道的一侧标
确保试样之间, 试样与保温装置底部和边缘的距离
记出明显的标识, 以免因检测面的不同而导致试验
至少为 25mm 。
结果产生差异。
需要特别注意的是, 如果试样温度低于规定试
2.2 堆焊过程 验温度, 不可以将试样在保温容器中直接升温, 而应
郭平、 黄腾飞等 [ 1 , 6 ] 研究发现调整 堆 焊 裂 纹 源 该将试样取出, 使之升高到试验温度以上, 而后再回
焊道的焊接参数, 如焊接电压、 焊接电流、 焊接速度
到规定的试验温度重新进行保温。
和焊接用焊条的直径, 会使裂纹源焊道的宽度和高 3.2 落锤冲击能量的选取
值, 即堆焊裂纹
度有所不同, 进而导致不同的 T NDT 冲击能量的选择应根据试样的类型及其实际的
值
源焊道的高度越低, 宽度越窄, 试验得到的 T NDT 屈服强度来选取。根据落锤试样的标准要求, 选择
越低。 的冲击能量应能够确保试样受到冲击后, 其受拉面
赵登志等 [ 7 ] 研究发现, 对于 SA-508-3 钢, 裂纹 与对应的砧座终止台相接触。需要注意的是, ASTM
值产生一定的影响, 相同
源焊道长度也会对 T NDT E208-17标准拓展了屈服强度范围及对应的落锤试
条件下 70 mm 的 裂 纹 源 焊 道 得 到 的 试 验 结 果 较 验能量, 同时对不同屈服强度范围对应的落锤试验能
20mm 的裂纹源焊道得到的试验结果低 5~10 ℃ 。 量也进行了修改, 试验过程中需要格外关注。 GB / T
关于 裂 纹 源 焊 道 的 具 体 尺 寸, GB / T6803- 6803-2008标准及的 ASTM E208-20 对不同试样
2008没有给出严格的尺寸要求, 而 ASTM E208- 冲击能量选择的要求对比如表2所示。
20给出的尺寸更加宽泛, 对于常用的 P-3 型试样具 落锤冲击后需保证试样的受拉面与砧座的终止
体要求及对比见表 1 。因此, 为了得到一致的试验 台相接触, 若试样受拉面未与砧座的终止台接触, 对
结果, 每次试验时要考虑到堆焊裂纹源焊道的尺寸, 于 P-1 型试样, 需提高 140J冲击能量; 对于 P-2 和
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