測量奧氏體和雙相鐵素體奧氏體不銹鋼焊接金屬中δ鐵素體含量的磁性?xún)x器校準程序 AWS A4.2M: 2006（中文翻譯版）

測量奧氏體和雙相鐵素體奧氏體不銹鋼焊接金屬中δ鐵素體含量的磁性?xún)x器校準程序 AWS A4.2M: 2006（中文翻譯版）（僅供參考）

1. 目的Purpose

本標準試驗方法涵蓋了一些可以提供奧氏體不銹鋼焊接金屬鐵素體含量的可重復測量的儀器的校準程序。某些儀器可以進(jìn)一步校準，用于測量雙相鐵素體-奧氏體不銹鋼焊接金屬的鐵素體含量。

 

2. 范圍Scope

本方法適用于焊態(tài)焊接金屬和熱處理后導致鐵素體完全或部分轉變?yōu)槿魏畏谴判韵嗟暮附咏饘?。改變鐵素體尺寸和形狀的奧氏體化熱處理將改變鐵素體的磁響應。

本方法不適用于測量鑄造、鍛造或鍛造奧氏體或雙相鐵素體奧氏體鋼樣品的鐵素體含量。

 

3. 職責Responsibility

程序執行：實(shí)驗室授權制樣人員

程序監督：實(shí)驗室技術(shù)負責人及相關(guān)責任人

 

4. 原理Principle

通過(guò)焊接金屬樣品和永磁體之間的吸引力來(lái)測量大部分奧氏體不銹鋼焊接金屬的鐵素體含量是基于這樣一個(gè)事實(shí)：含有一個(gè)鐵磁相和一個(gè)（或多個(gè)）非鐵磁相的兩相（或多相）樣品之間的吸引力增加隨著(zhù)鐵磁相含量的增加。在大部分奧氏體和雙鐵素體奧氏體不銹鋼焊縫金屬中，鐵素體是磁性的，而奧氏體、碳化物、sigma相和夾雜物是非鐵磁性的。

 

5. 術(shù)語(yǔ)及定義Terms and Definition

無(wú)

 

6. 校準Calibration

6.1涂層厚度標準

涂層厚度標準應包括應用于尺寸為30 mm×30 mm的非合金鋼底座的非磁性銅。非合金鋼底座的厚度應等于或大于實(shí)驗確定的最小厚度，在此最小厚度下，厚度的進(jìn)一步增加不會(huì )導致標準永磁體和涂層厚度標準之間的吸引力增加。非磁性銅涂層的厚度應達到±5%或更好的精度。非合金鋼的化學(xué)成分應在下列范圍內：

元素  限制%

C  0.08至0.13

Si  最大0.10

Mn  0.30至0.60

P  最大0.040

S  最大0.050

銅涂層可由閃鉻覆蓋。隨著(zhù)銅鍍層厚度的減小，從該標準的銅鍍層側剝離給定永磁體所需的力增加。

注：為確保校準的充分再現性，應使用上述涂層厚度標準。尤其是，可使用美國國家標準與技術(shù)研究所（NIST，前身為國家標準局或NBS）制定的涂層厚度標準。

6.2磁鐵

標準磁鐵應為圓柱形永久磁鐵，直徑為2 mm，長(cháng)度約為50 mm。磁鐵的一端應為半球形，半徑為1 mm，并拋光。例如，這種磁鐵可以由36%鈷磁鋼制成，48.45mm ± 0.05mm長(cháng)，磁飽和，然后稀釋到85%。磁鐵的磁強度應確保將標準磁鐵從不同涂層厚度標準上撕下所需的力在圖1所示關(guān)系的±10%范圍內（磁鐵重量除外）。這相當于剝離力與5.0 FN/g ± 0.5 FN/g的鐵素體數量之間的關(guān)系。

6.3儀器

用這種方法進(jìn)行測量時(shí)，應使用一種儀器，該儀器能使施加在磁鐵上的剝離力增加，并垂直于試樣表面。應增加剝離力，直到永磁體與試樣分離。儀器應準確測量分離所需的剝離力。儀器的讀數可以直接用FN、力或其他單位表示。如果儀器讀數不是FN，則FN和儀器讀數之間的關(guān)系應通過(guò)校準曲線(xiàn)確定。

6.4校準曲線(xiàn)

為了生成校準曲線(xiàn)，確定從6.1中定義的幾個(gè)涂層厚度標準中撕下6.2中定義的標準磁鐵所需的力。然后根據表1或等效方程式（1）將涂層厚度標準的非磁性涂層厚度轉換為FN，如下所示：

(1)

其中t是非磁性涂層厚度，單位為mm。

 

圖1—6.2中定義的標準磁鐵的剝離力與6.1中定義的涂層厚度標準之間的關(guān)系

最后，繪制校準曲線(xiàn)，作為儀器讀數單位的剝離力與相應FN之間的關(guān)系。

......

6.5其他具有一級標準的儀器的校準

原則上，除了標準磁鐵以外的儀器，以及使用除磁吸引力以外的磁性測量方法的儀器，只要收集到足夠的統計數據，就可以用一級標準校準。

表1—使用標準磁鐵（6.2中規定）通過(guò)吸引力（6.3中規定）測量鐵素體含量?jì)x器校準用涂層厚度標準（6.1中規定）的非磁性涂層厚度與鐵素體數量之間的關(guān)系

 

 

7. 標準方法Standard methods

7.1屏蔽金屬電弧覆蓋電極試驗墊的標準方法

7.1.1焊接金屬試樣的尺寸

保護金屬電弧覆蓋電極的標準焊接金屬試樣的尺寸和形狀如圖2所示。用6.2和6.3中規定以外的儀器/磁鐵或工藝測量鐵素體含量時(shí)，可能需要更大的試樣。在這種情況下，應清楚、仔細地確定襯墊的尺寸和生產(chǎn)方式。

7.1.2堆焊金屬試樣

a） 焊盤(pán)應在平行鋪設在底板上的兩根銅棒之間建立。應調整間距，以適應表2中規定的電極尺寸。

b） 焊盤(pán)應通過(guò)一層接一層地沉積至最小高度12.5 mm（參見(jiàn)圖2中的注釋?zhuān)﹣?lái)建立。對于直徑≥4 mm的電極，每層應在一個(gè)焊道中制造。對于小直徑，除頂層外的每一層應由兩個(gè)或更多的珠子組成，珠子的最大編織度為芯線(xiàn)直徑的3倍。電弧不得與銅排接觸。

c） 弧長(cháng)應盡可能短。

d） 焊接電流應符合表2中給出的值。焊接停止和開(kāi)始應位于焊縫堆積的末端。每次焊道后應改變焊接方向。

e） 焊道之間的焊盤(pán)可在每道焊道完成后20s內通過(guò)水淬冷卻。焊道之間的最高溫度應為100℃。最后一層焊道在水淬前應風(fēng)冷至425℃以下。

f） 每道焊道應在下一道焊道熔敷前清理干凈。

g） 在所有情況下，最頂層至少應包含一個(gè)熔敷的單珠，最大編織度為芯線(xiàn)直徑的3倍。

 

 

圖示

1尺寸為70×25×25的銅棒

注：母材最好為X2CrNi18-9[304L]或X5CrNi18-9[304]型奧氏體鉻鎳鋼（見(jiàn)ISO/TR 15510），在這種情況下，最小焊盤(pán)高度為13 mm。也可使用軟鋼（C-Mn鋼），在這種情況下，最小焊盤(pán)高度為18 mm。

^a應在該區域測量鐵鐵礦含量。

圖2—鐵素體測定用焊接金屬試樣

表2—焊接參數和熔敷尺寸

 

^aOr為電極制造商推薦的最大值的90%。

7.1.3測量

7.1.3.1表面處理

焊接后，標稱(chēng)奧氏體不銹鋼焊接金屬（<30 FN）的焊縫堆積應光滑平整，注意避免表面的重冷加工；這一目標可以通過(guò)在焊縫兩側使用鋒利清潔的350 mm平銑刀粗銼和垂直于焊縫長(cháng)軸的銼長(cháng)軸來(lái)實(shí)現。拉伸銼削應通過(guò)沿著(zhù)焊縫長(cháng)度的平滑向前沖程完成，并施加穩固的向下壓力。焊縫不得交叉銼平。

焊接后，雙相鐵素體—奧氏體不銹鋼焊接金屬（>30 FN）的焊縫堆積應使用連續的較細研磨劑研磨至600粒度或更細。磨削過(guò)程中應注意避免過(guò)度壓力導致表面拋光或過(guò)熱。

完工表面應光滑，去除所有焊接波紋痕跡。制備的表面應在待測長(cháng)度上連續，寬度不小于5mm。

7.1.3.2單獨測量

沿焊道縱軸，應在完工表面的不同位置至少讀取六個(gè)鐵素體讀數。應注意將被測焊件與振動(dòng)隔離，因為振動(dòng)會(huì )在測量過(guò)程中導致磁鐵過(guò)早脫落。

對于小于等于20FN的焊接金屬，每個(gè)位置只需讀取一個(gè)讀數。對于大于20FN的焊接金屬，應在任何單一位置讀取五個(gè)讀數，并且只有與這五個(gè)讀數中的最高FN相對應的讀數才應被接受為該位置的FN。至少應測量六個(gè)位置，以獲得所需的平均值。

7.1.3.3報告

所獲得的六個(gè)或更多可接受讀數應平均為一個(gè)值，以轉換為被測焊接金屬所報告的鐵素體數量。

7.2其他工藝和生產(chǎn)焊接用試驗墊的標準方法

7.2.1其他焊接金屬試驗墊的標準方法

生產(chǎn)覆蓋電極試驗墊的標準方法可幾乎直接適用于其他焊接金屬，例如藥芯焊絲電弧焊熔敷層。在制備此類(lèi)試驗墊時(shí)，可能需要增加焊盤(pán)長(cháng)度，以便鐵素體測量區域不包括焊坑。對于埋弧焊接金屬，可能需要增加試驗焊盤(pán)的寬度和長(cháng)度。對于所有試驗墊，墊應至少由六層組成，頂層至少由一個(gè)焊道組成。一般來(lái)說(shuō)，準備和測量應盡可能遵循7.1的指示。

7.2.2生產(chǎn)焊縫

焊接試樣的沉積方法對鐵素體含量測量結果有很大影響。因此，在以不同于7.1.1和7.1.2或7.2.1規定的方式沉積的試樣上以及在生產(chǎn)焊縫上獲得的鐵素體含量測量結果可能與根據7.1.1和7.1.2或7.2.1沉積的試樣上獲得的結果不同。然而，在所有情況下，應沿給定焊道的近似中心線(xiàn)進(jìn)行鐵素體含量測量。

必須確保測量不受偶然出現的強鐵磁性材料（如軟鋼或鑄鐵）的干擾。在測量過(guò)程中，這些材料應與標準磁鐵尺寸和強度的永磁體保持至少18 mm的距離。其他磁鐵和/或儀器可能需要更大或更小的距離，以免受附近強鐵磁性材料的影響。

測量沉積在鐵磁性材料上的包層中的鐵素體，以及測量薄不銹鋼焊縫（例如厚度小于5 mm）中的鐵素體時(shí)，必須小心。第一種情況可能導致假高值，第二種情況可能導致假低值。正確測量鐵素體所需的最小不銹鋼焊接厚度取決于所用特定儀器感應到的材料深度。

7.3其他方法

7.3.1方法

可使用非通過(guò)評估吸引力或不同于本標準所述的方法來(lái)測定鐵素體含量的方法，例如通過(guò)磁飽和進(jìn)行體積測定，前提是它們已通過(guò)二級標準進(jìn)行校準，其中鐵素體含量已通過(guò)本標準所述方法測定?？墒褂?/span>7.1.1和7.1.2中規定的方法制備二級標準品，方法是按照5.3中規定的方法給它們分配FN值。

......

7.3.3保持校準

應定期對照二級標準或一級標準檢查儀器。因此，建議使用該文書(shū)的組織確保有一套標準。用戶(hù)有責任確保檢查頻率足以維持校準。應為使用儀器的每個(gè)量程（見(jiàn)表3）使用一個(gè)標準。標準上各位置五次測量的平均值應在表3規定的最大偏差范圍內。

表3—定期FN檢查的最大允許偏差

 

 

8. 程序Procedure

8.1制備奧氏體不銹鋼焊接金屬中δ鐵素體二級標準的程序

涂層厚度標準不適合用作所有類(lèi)型鐵素體測量?jì)x器的主要標準。因此，需要在實(shí)驗室、車(chē)間和現場(chǎng)條件下對儀器進(jìn)行校準和交叉參考。第一套二級標準是由Teledyne McKay在20世紀60年代后期制定的，這是SMAW的一個(gè)組成部分，很像7.1.2中所示的墊。他們被用來(lái)開(kāi)發(fā)測量鐵素體的FN系統，正如我們今天所知，取代了以前使用的%鐵素體系統。Teledyne McKay隨后生產(chǎn)和銷(xiāo)售了這些二級標準，但在20世紀70年代末停止了生產(chǎn)和銷(xiāo)售。因此，在大約1980年，國際焊接學(xué)會(huì )（IIW）要求一些組織，特別是TWI（英國焊接學(xué)會(huì )）編制一套二級標準，每個(gè)由八塊奧氏體不銹鋼焊接金屬組成，鐵素體數量大約在3 FN到27 FN之間。采用帶狀熔覆工藝制備了100臺機組的原始生產(chǎn)線(xiàn)。當最初的100套在國際上銷(xiāo)售時(shí)，開(kāi)發(fā)了一種生產(chǎn)二級標準的新工藝（CNIITMASH，俄羅斯），該工藝使用離心冷鑄來(lái)生產(chǎn)大環(huán)，其中大部分壁厚含有焊接金屬樣的微觀(guān)結構。尺寸約為10 mm×12 mm×20 mm的塊體是從含有類(lèi)焊接金屬顯微結構的環(huán)壁部分加工而成的。IIW第二委員會(huì )的循環(huán)試驗表明

......

 

9. 相關(guān)記錄表式 Record Form

JC-YS-2019-023 電化學(xué)原始記錄表

JC-ZL-0808 儀器設備使用記錄表

 

10. 參考文件Reference

AWS A4.2M:2006 (ISO 8249: 2000 MOD) Standard Procedures for Calibrating Magnetic Instruments to Measure the Delta Ferrite Content of Austenitic and Duplex Ferritic-Austenitic Stainless Steel Weld Metal

 

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