对GB16749-1997标准附录B不锈钢薄板射线探伤分级的修改建议

对GB16749-1997附录B不锈钢薄板射线探伤分级的修改建议 对GB16749-1997标准附录B不锈钢薄板射 线探伤分级的修改建议 对GB16749~1997标准附录B不锈钢薄板 射线探伤分级的修改建议 陆元柱,刘自强.高峰.陈勇 (南京晨光东螺波纹管有限公司,江苏南京260001) 摘要:借助于射线探伤,光学显微镜,扫描电子显微镜等分析手段,对某公司 0.4rainSUS304不锈 钢薄板焊接工艺及焊缝凹陷,缩沟进行了研究,出影响射线探伤底片暗线黑度 的因素不仅仅是 焊缝的凹陷,缩沟等,焊缝晶粒的分布位向和形态也是一个重要的影响因素.认为 GB16749标准附 录B在针对薄板(?O.5inln)射线探伤分级方面有其不合理性,建议有关方面进行 修改. 关键词:GBl6749标准;凹陷缩沟;暗线黑度 中图分类号:T一652.1;TQ055.8文献标识码:B文章编号:1001—4837(2005)06一 OOO7—03 AmendingAdvicetotheAppendixBofGB16749--1997 —— Classification0fRadialExaminationtoStainlessSteelSheet LUYuan—zhu,LIUZi—qiaIlg,GAOFeng,CHENYong (NanjingChenguang—TomExpansionJointCo.,Ltd.,Nanjing260001,China) Abstract:Bymeansofradialexamination,opticalmicroscopeandelectronmicmanalysiswe studythewelding techniquesandthedepressedofSUS304sheet,0.4mlnthick.Experimentresultsshowthefact orsinfluencing densi~inradiographsarenotonlyweld'depressedbutalsocrystal'exposureandshape.Sowec onsiderthat theclassificationofmdialexaminationiSunreasonableforstainlesssteelsheetunder0.5mlnt hicknessandad. visetoamendtheappendixB. Keywords:GB16749;depressed;densi~ 1前言 不锈钢薄板(?O.5mln)对接焊缝均采用不加 填充金属焊接,焊缝面容易出现凹陷,缩沟等缺 陷.为此GB16749标准附录B对不锈钢薄板焊缝射 线探伤分级,提出了对凹陷,缩沟等槽深计黑度对比 要求.某公司对不锈钢薄板焊接工艺和焊缝凹陷, 缩沟进行了研究,针对射线探伤透照底片上的暗线 黑度,借助于光学显微镜,扫描电子显微镜等分析手 段.总结出影响射线探伤透照底片上暗线黑度的因 素不仅仅是焊缝的凹陷,缩沟,其中还包括焊缝晶粒 的分布位向和形态等金相原因.凹陷和缩沟属于焊 缝外观缺陷,应由外观检验来确定.所以 GB16749---97标准附录B针对薄板(?O.5inln)射 线探伤分级方面有其不合理性,建议有关方面进行 适当修改. 2GB16749"--1997标准附录B的某些条款 以下是GB16749"--1997对于薄板探伤的一些条 款: B5:焊缝凹陷,缩沟和余高的测量与评价. 焊缝经外观检查,对凹陷,缩沟和余高的深度有 ? 7? 对GB16749---1997标准附录B不锈钢薄板射线探伤分级的修改建议 Vo122.No62005 疑义时,可用此方法复查. B5.1:焊缝凹陷,缩沟和余高的测量. B5.1.1:对于不加填充金属也不卷边焊接的对 接焊缝的缩沟和凹陷采用图B2槽深计测量. 5%S?~10%S 厂—=二L__J————][二亡]槽宽2?0.1mmI!?I 槽深误差2?O.01ram GB16749—1997 图日2槽深计尺寸 B7.3.3:单个圆形缺陷允许值的规定见表B2. 表日2焊缝缺陷允许值 单个圆形缺陷允许单个圆形透照厚度Js 允许值缺陷的个数 Js<0.8缺陷长径<~2/3S4 B7.4:焊缝缩沟,凹陷及余高允许值. B7.4.1:焊缝缩沟,凹陷及余高?10%S的焊缝 评为合格. B7.4.2:焊缝缩沟,凹陷及余高>10%S的焊缝 评为不合格. 以上条款对圆形缺陷的允许值较低,而对于凹 陷,缩沟等外部缺陷的允许值相对较高,这显然是不 合理的. 30.4mm厚的SUS304不锈钢薄板的焊接工艺与 检验 3.1焊接工艺规范 对0.4mm厚sUs304不锈钢薄板焊接时采用了 两种规范,见表1. 平均电流焊接电压焊接速度试件号焊接方法 (A)(V)(inch/min) 试件1—1脉冲TIG34,357.0,8.034—40 试件2—111G33—357.0,8.035,40 3.2外观检验及射线探伤 在这两种规范下,焊缝外观成形良好,1试件 焊缝宽度1.7Bin,2试件焊缝宽度1.1Bin.对试 件进行射线探伤拍片,显示无内部焊接缺陷,但是在 焊缝表面中心部位有一定程度的凹陷和缩沟. 3.3力学性能 拉伸,冷弯试验结果见表2,表3. 力学性能试验数据说明,在以上两种焊接规范 . R? 下,接头力学性能都满足设计要求,焊缝表面存在一 定程度的凹陷,缩沟并不影响接头强度和使用性能. 表2拉伸试验数据 试件编号强度极限O"b(MPa)断裂位置 试件1—2650断熔合线 试件2—2630断焊缝 注:断裂位置不在凹陷和缩沟处. 表3弯曲试验数据 试样编号弯曲形式弯轴直径弯曲角度备注 试件1—3面弯4tl8无裂 试件1—4背弯4tl8无裂 试件2—3面弯4tl8无裂 试件2—4背弯4tl8无裂 3.4晶间腐蚀试验 对焊接接头按照GB4334.5—90标准进行晶间 腐蚀试验,试验结果显示,在不做敏化处理时接头无 晶间腐蚀倾向. 以上的各项数据及检验结果说明对0.4lnln, SUS304不锈钢薄板焊接采用的焊接规范是正确可 行的,焊接接头的各项性能指标完全满足设计要求. 但是在执行GB16749---1997标准附录B时却出 现了问题,按该标准的要求,用槽深计进行了焊缝中 心凹陷,缩沟区暗线黑度的对比,结果显示焊缝凹 陷,缩沟区暗线黑度都超标,依据GB16749标准附录 B的规定则焊缝应该判为不合格. 4电镜分析 对于出现的这种情况,用扫描电子显微镜对焊 接接头进行了微观组织,晶粒形态的分析和具体凹 陷深度的测定. 图1为1试件焊接接头中心区的微观照片,图 2为1试件熔合区组织微观照片,图3为1试件焊 缝区正面槽沟图像,图4为1试件焊缝区背面槽沟 图像,图5为1试件凹陷深度测定照片,图6为2 凹陷深度测定照片. 由图1和图2可见,焊缝组织以奥氏体+铁素 体为主.焊缝热影响区及熔合线附近由于冷却速度 较大,以羽毛晶为主,焊缝中心部位以柱状晶为主, 并且由图中可见中心柱状晶的晶粒分布明显比两侧 羽毛晶稀疏.由图5中利用电镜测得1试件焊缝 表面中心下凹深度为0.018nllTl,由图6中利用电镜 测得2试件焊缝表面中心下凹深度为0.014l/lln. 第22卷第6期压力容器总第151期 结果说明接头凹陷,缩沟深度尺寸完全符合 GB16749--1997标准附录条款B7.4.1的规定,但是 这一结果却与槽深计所测结果相矛盾. 焊缝组织:柱状晶 图11试件焊缝中心 焊缝组织:羽毛状晶 图21试件焊缝熔合区 图31试件焊缝区正面槽沟 图41试件焊缝区背面槽沟 焊缝凹陷深度15624.99nm 图51试件凹陷深度测定 焊麓凹陷深度14055.98nm 图62试件凹陷深度测定 从试验说明影响x射线衰减率的因素不仅仅 是焊缝厚度还有晶粒形态和晶粒分布位向.焊缝中 心部位以柱状晶为主,由于柱状晶的晶格密度相对 较小,即柱状晶的晶粒相对于两侧羽毛晶比较稀疏, 所以射线衰减率也较小,故而在底片上焊缝中心部 位发黑.分析由于金相原因造成的透照底片上的暗 线黑度比例大于焊缝表面凹陷,缩沟所造成的暗线 黑度比例. 因此纯粹的通过底片深度的比较来确定凹陷的 深度是不合理的.由于金相原因引起的底片上的黑 线应该在等级分类时不予考虑. 5GB16749-"--97标准附录B某些条款的不合理性 GB16749--97标准附录B条款B5.1规定的用 槽深计来评定凹陷缩沟深度的方法是不确切的. (1)对于厚度0.8ialn以上的不锈钢板(一般采 用填充金属焊接)采用这种方法来测定焊缝表面凹 陷,缩沟深度是适用的,但是对于厚度0.5ialn以下 的不锈钢薄板却是不适用的.研究发现引起射线底 片上暗线的原因不仅是焊缝表面的凹陷和缩沟,还 有金相原因,而且金相原因在板厚较小时表现得更 加突出.而GB16749----97附录B,却忽视了金相原 因的作用显然是不合理的.(下转第28页) ? 0? 金属软管的非线性有限元分析Vo.N062005 纹管上产生滚动程度不同,使得金属软管在相同变 形下的拉伸力产生很大的不同,所以端部主要影响 网套的轴向刚度,而波纹管的轴向刚度受端部影响 较小. Ol2345 弯曲角度(.) 图7自由弯曲力一变形曲线 (4)网套钢丝在波纹管上滚动程度不同,轴向刚 度曲线不同,当夹紧力相同的情况下,其滚动程度与 网套的编织角有很大的关系,说明网套钢丝的编织 角度对金属软管的轴向刚度影响较大. (5)金属软管在承受轴向压缩时,其轴向刚度 基本呈现线性规律,且在与拉伸产生相同的变形时 其力要少的多,说明了金属软管轴向压缩性能较好 于轴向拉伸性能. (6)在轴向压缩的过程中,网套承受了金属软 管上大部分的压缩力.经过大量有限元仿真计算证 明,网套在金属软管轴向拉伸和压缩过程中均承受 了大部分的轴向力,且随着钢丝根数的增多,轴向刚 度明显提高. (7)金属软管在横向错动和自由弯曲时,其相 应刚度大体上呈现线性规律,经有限元分析计算证 明,沿各个方向的错动和弯曲其刚度是相同的,但实 际上由于制造工艺的影响,各个方向的错动和弯曲 刚度实验值有所差异,但均呈现线性规律. (8)在弯曲和错动时,网套和波纹管之间的力 的分布比较复杂,但钢丝根数的增多对弯曲刚度和 错动刚度的影响不是很明显. 6结语 本文采用三维壳单元Shell93和空间梁单元 Beam189,运用耦合和约束方程理论,在ANSYS平台 上建立了金属软管的有限元模型.对金属软管的轴 向拉伸和压缩进行了仿真计算,得到其力一位移响 应曲线,与实验结果进行了比较,表明用非线性有限 元法研究金属软管的力学性能结果是可靠的.利用 此有限元模型分析研究了端部工艺对金属软管轴向 刚度特性的影响,以及金属软管各部件在承受轴向 力时的作用,对轴向拉伸,轴向压缩,横向错动,自由 弯曲等力学性能进行了分析,对金属软管的力学性 能得出了有益的结论,为进一步研究金属软管的性 能提供了借鉴和参考. 参考文献: [1]葛子余.金属软管[M].北京:宇航出版社.1985. [2]何君毅,林祥都.工程结构非线性问题的数值解法 [M].北京:国防工业出版社.1994. [3]刘鸿文.板壳理论[M].杭州:浙江大学出版社,1987. [4]刘庆喜.金属软管网套编织参数的确定[J].管道技术 与设备.1998,(2). [5]谭建国.使用ANSYS6.0进行有限元分析[M].北京:北 京大学出版社.2002,5. 收稿日期i2004—03—27 作者简介i韩淑洁(1979一),女,硕士,南京航空航天大学机 电工程学院,通讯地址:南京航空航天大学229信箱. (上接第9页) (2)凹陷和缩沟深度的测评属于外观检验,外观 检查和液体渗透探伤方法可以控制外观质量,不应 用射线探伤来测评凹陷和缩沟尺寸. 作者就GB16749标准附录B执行中遇到的问题 同有关专家及有关标准制定者进行了讨论,专家们 对作者的看法基本上表示理解.同时也查阅过13本 工业标准JIS3106--71不锈钢焊缝的射线探伤方法 与射线照相的等级分类方法.其中条款3.2规定: 由于金相原因在不锈钢焊缝接头射线底片上出现的 暗线或暗点,在等级分类时不应考虑.因为它们几 乎不影响强度.在等级分类时,诸如咬边等缺陷不 应考虑.因为自然要采用外观与尺寸检查及液体渗 透探伤试验等方法. 6结语 鉴于GB16749---97标准附录B在薄板探伤方面 的不合理性,作者建议有关方面在标准修订时将 GB16749--97标准附录B条款B5的删去. 收稿日期:2005—06—01 作者简介:陆元柱,男,焊接高级工程师,通讯地址:南京晨光 东螺波纹管有限公司,邮编:210006.