一种铸钢件超声波检测对比试块的制作方法与流程

1.本发明属于铸钢件检测技术领域，特别涉及一种铸钢件超声波检测对比试块的制作方法。


背景技术：

2.国内核电机组铸钢件的设计材料目前主要以低合金为主，铸钢件超声波检测通常采用某一反射体回波高度随距离变化的关系曲线(简称dac曲线)进行缺陷的定量评价，所使用的对比试块与铸钢件材料声学性能相近，很容易实现超声波对比试块的制作。随着核电市场的不断拓展，国外核电铸钢件的研发生产成为了新的挑战，国外核电铸钢件对龙门档侧面、瓦口周围增加了10mm～15mm厚度的镍基堆焊层的设计要求，主要是为提这些位置的抗磨损能力、耐腐蚀能力和高温使用性能等。镍基堆焊层组织具有柱状晶粒和各向异性组织的特征，而且与铸钢件基体组织之间存在异质界面，超声波检测时存在异质界面波和异性组织的晶界反射波，容易与堆焊层的焊接缺陷回波混淆，给堆焊层焊接质量评价带来困难。如何更合理的对低合金钢镍基堆焊层的焊接缺陷进行定量评价，现有核电铸钢件标准和技术中没有可借鉴的方法。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对如何合理的定量评价铸钢件增加低合金钢镍基堆焊层的焊接缺陷，提供一种铸钢件超声波检测对比试块的制作方法，解决了铸钢件不同材质堆焊后无法进行超声波检测评定的问题。
4.一种铸钢件超声波检测对比试块的制作方法，包括以下步骤：
5.制作试块的基材层，采用与铸钢件本体相同的铸造工艺制作所述基材层；
6.在所述基材层上进行堆焊，形成堆焊层，所述堆焊层的焊接工艺与所述铸钢件的堆焊工艺相同；且所述试块的基材层与所述试块的堆焊层的材质不同；
7.标识所述试块的基材层和堆焊层的熔合线；
8.对所述试块进行加工处理。
9.在其中一个实施例中，所述试块的堆焊层的厚度与铸钢件的堆焊层的厚度相同，所述试块的基材层的厚度大于或者等于所述试块的堆焊层的厚度的两倍。
10.在其中一个实施例中，在所述“在所述试块的基材层上堆焊形成所述试块的堆焊层”的步骤后，在所述试块的表面加工若干人工反射体。
11.在其中一个实施例中，在所述“在所述试块的表面加工人工反射体”的步骤中包括，所述人工反射体包括若干平底孔，在试块的基材层的端面加工若干平底孔，所述平底孔的深度延伸至熔合线处。
12.在其中一个实施例中，若干所述平底孔的孔径不相同，且所述平底孔的数量至少为两个，这样才可有效的衡量两种不同材质熔合线的结合的情况。
13.在其中一个实施例中，在所述“在所述试块的表面加工人工反射体”的步骤中包
括，所述人工反射体包括若干横孔，在试块的包含熔合线的端面加工若干横孔，所述横孔至少一个加工在熔合线位置处。
14.在其中一个实施例中，所述横孔的数量至少为四个，当横孔数量为4个时，横孔中心距离堆焊层表面的距离为4/3倍、1倍、2/3倍、1/3倍的堆焊层厚度，并有一个横孔在堆焊层和基材的熔合线上。
15.在其中一个实施例中，在所述“在所述试块的基材层上堆焊形成所述试块的堆焊层”的步骤之后，对所述试块进行消应力热处理。
16.在其中一个实施例中，在所述“采用与铸钢件本体相同的铸造工艺制作所述试块的基材层”的步骤之后，对所述试块的基材层进行超声波检测，当检测得出的缺陷当量小于φ1.5mm时，在所述试块的基材层上进行堆焊，形成堆焊层；当检测得出的缺陷当量大于等于φ1.5mm时，所述试块的基材层报废。
17.在其中一个实施例中，在所述“对所述试块进行消应力热处理”的步骤之后，对所述试块的堆焊层和熔合区进行超声波检测，当检测得出的缺陷当量小于φ1.5mm时，对所述试块进行加工处理；当检测得出的缺陷当量大于等于φ1.5mm时，该焊接堆焊层的试块报废。
18.在其中一个实施例中，在所述“对所述试块进行加工处理”的步骤中，首先需要对试块进行粗加工处理，保证试块粗加工的外形尺寸比精加工尺寸大3mm。然后将粗加工试块的堆焊层和基材层结合处进行抛光、腐蚀，找出基材和堆焊层的焊接熔合线，并进行标识，进入精加工工序。
19.在其中一个实施例中，精加工时，先确定堆焊层和基材熔合线上的横孔位置，然后以此横孔中心为基准加工其它尺寸。精加工后，需要保证试块满足以下要求：检测面粗糙度ra≤3.2μm；尺寸公差
±
0.1mm；平行度≤0.03mm；垂直度≤0.05mm；位置度＜r0.1mm。
20.采用本发明提供的铸钢件超声波检测对比试块的制作方法，通过该试块可以有效的评价堆焊层焊接缺陷、堆焊层与基材未结合缺陷的定量，兼顾了横孔和平底孔试块功能，拓宽了超声波检测灵敏度的适用范围，做到了一块多用，减少试块制作数量,节约了试块制作成本。且通过实施推广证明，本发明的堆焊层对比试块在对核电铸钢件堆焊层超声波检测运用上，既能够客观准确的评价堆焊层内部缺陷、堆焊层与基材未结合缺陷的大小,又减少了错误评判和错误返修，提高了生产效率、降低了铸件的生产周期，又减少了铸件的反复焊接和热处理次数，显著的节约了成本费用。
附图说明
21.图1为试块剖面结构示意图。
22.10
‑
基材层；20
‑
堆焊层；30
‑
平底孔；40
‑
横孔。
具体实施方式
23.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
24.本实施例提供一种铸钢件超声波检测对比试块的制作方法，主要涉及以低合金钢为主，镍基堆焊的核电机组铸钢件的试块的制作方法，请参见附图1所示，包括以下步骤：
25.步骤s01，制作试块的基材层10，采用与铸钢件本体相同的铸造工艺制作基材层10。
26.需要说明的是，试块的基材层10与铸钢件本体的铸造工艺相同，在设计生产铸钢件时要考虑制作试块的数量、大小，与铸钢件同炉浇注；试块毛坯的基材层10的外形尺寸要比精加工尺寸单边大10mm以上，保证其精加工余量和表面质量；试块的基材层10与铸钢件本体要进行同炉质量热处理，保证其内部组织和铸钢件本体的相同。
27.步骤s02，对试块的基材层10进行超声波检测，当检测得出的缺陷当量小于φ1.5mm时，在试块的基材层10上进行堆焊，形成堆焊层20；当检测得出的缺陷当量大于等于φ1.5mm时，试块的基材层10报废，选择新的基材层10，重复步骤s02。
28.步骤s03，在基材层10上进行堆焊，形成堆焊层20，堆焊层20的焊接工艺与铸钢件的堆焊工艺相同；且试块的基材层10与试块的堆焊层20的材质不同。
29.具体地，试块的堆焊层20的厚度与铸钢件的堆焊层20的厚度相同，试块的基材层10的厚度大于或者等于试块的堆焊层20的厚度的两倍。且为了防止侧壁干扰，试块的宽度应大于等于50mm。
30.需要说明的是，堆焊层20按照与铸件相同的堆焊工艺进行堆焊，严格控制焊接过程中预热温度、层间温度及后热温度，堆焊层20的厚度要大于最终精加工保留厚度3mm以上，具体焊接工艺参数为：焊材为ni307
‑
3(cf3)，预热温度≥120℃，层间温度≤200℃，后热200℃/4h，焊后热处理温度为680℃，电流为150～220a，电压为22～29v。
31.步骤s04，对试块进行消应力热处理。
32.步骤s05，对试块的堆焊层20和熔合区进行超声波检测，当检测得出的缺陷当量小于φ1.5mm时，对试块进行加工处理；当检测得出的缺陷当量大于等于φ1.5mm时，该焊接堆焊层20的试块报废,选择新的基材层10，重复步骤s02至步骤s05。
33.步骤s06，标识试块的基材层10和堆焊层20的熔合线。
34.步骤s07，在试块的表面加工若干人工反射体。
35.具体地，人工反射体包括若干平底孔30、若干横孔40，在试块的基材层10的端面加工若干平底孔30，平底孔的深度延伸至熔合线处。若干平底孔30的孔径不相同，且平底孔30的数量至少为两个，这样才可有效的衡量两种不同材质熔合线的结合的情况。
36.在试块的包含熔合线的端面加工若干横孔40，横孔40至少一个加工在熔合线位置处。横孔40的数量至少为四个，当横孔40数量为4个时，横孔40中心距离堆焊层20表面的距离为4/3倍、1倍、2/3倍、1/3倍的堆焊层20厚度，并有一个横孔40在堆焊层20和基材的熔合线上。
37.试块中的各平底孔30和各横孔40之间的间距大于或者等于25mm,距试块两端的距离至少30mm，平底孔30从基材侧试块宽度的中心位置钻到熔合线处，平底孔30的直径依据铸钢件超声波检测灵敏度当量来定，可以是不同直径的平底孔30；横孔40的长度为40mm，从试块一个侧面钻入。
38.需要说明的是，平底孔30和横孔40是目前超声波检测最常用的人工规则反射体，在一个试块上同时加工两种不同的人工规则反射体，满足了超声波检测的多种评价缺陷的
方式，做到了一块多用，减少了试块制作数量和成本。且堆焊层20超声波检测对比试块的平底孔30的孔底从基材钻至堆焊层20和基材的熔合线上，最好钻多个不同孔径的平底孔30，用于衡量两种不同材料熔合线的结合情况。
39.步骤s08，对试块进行粗加工处理；保证试块粗加工的外形尺寸比精加工尺寸大3mm。
40.步骤s09，将粗加工试块的堆焊层20和基材层10结合处进行抛光、腐蚀，找出基材和堆焊层20的焊接熔合线，并进行标识。
41.步骤s10，对试块进行精加工处理，精加工时，先确定堆焊层20和基材熔合线上的横孔40位置，然后以此横孔40中心为基准加工其它尺寸。精加工后，需要保证试块满足以下要求：检测面粗糙度ra≤3.2μm；尺寸公差
±
0.1mm；平行度≤0.03mm；垂直度≤0.05mm；位置度＜r0.1mm。
42.步骤s11，在试块本体上用钢印打上：试块名称、试块编号、材质等。
43.以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。