爆炸焊奧氏體不銹鋼復(fù)合板復(fù)層厚度測量，哪種方法更勝一籌？

以低合金鋼為復(fù)合型層，碳素鋼為底層的復(fù)合板，既具有不銹鋼材質(zhì)表面性能耐腐蝕性能，且具有碳素鋼的沖擊韌性和生產(chǎn)特性。因而，低合金鋼復(fù)合板制作而成的高壓容器在化工廠行業(yè)用途廣泛。低合金鋼與碳素鋼歸屬于不一樣材料，發(fā)生爆炸電焊焊接復(fù)合型技術(shù)性更好地完成了那二種材料復(fù)合。發(fā)生爆炸電焊焊接主要是用火藥做為電力能源開展金屬焊接的的專業(yè)技術(shù)，特點(diǎn)是充分運(yùn)用和運(yùn)用組元材料的工藝性能和物理性能，以滿足不同場合要求。

在壓力管道的制取環(huán)節(jié)中，一定要對復(fù)層低合金鋼厚度加以控制。常見的復(fù)合板復(fù)層厚度的測量法有帶磁測厚法、超聲波測厚法和金相分析測厚法這三種方法。其原理和操作流程不一樣，分別影響因素和應(yīng)用領(lǐng)域也有所不同。選用不適宜方法進(jìn)行復(fù)層厚度精確測量，得出的結(jié)論通常存在一定偏差。那樣，以上三種方法究竟哪一種更勝一籌呢？下面我們就來進(jìn)行一次小測驗(yàn)吧！

精確測量材料

復(fù)層材料選擇SA240 304L，為名厚度(設(shè)計(jì)圖樣上注明的厚度)為3.5mm；基材材料選擇SA265 Gr70，為名厚度為30mm。SA240 304L中各元素的質(zhì)量成績徹底符合規(guī)定ASME SA240-2015《壓力容器和一般用途用耐熱鉻及鉻鎳不銹鋼板?薄板和鋼帶》的有關(guān)指標(biāo)要求，SA265 Gr70中各元素的質(zhì)量成績徹底符合規(guī)定ASME SA516-2015《中?低溫壓力容器用碳鋼板》的有關(guān)指標(biāo)要求。

對復(fù)層?底層材料各自用千分尺測到具體厚度。復(fù)層材料8次檢測的均值是3.70mm，底層材料8次檢測的均值是30.62mm。

而客戶的要求復(fù)合板復(fù)層厚度的測量值不得小于3.175mm，厚度尺寸公差為正公差。

發(fā)生爆炸電焊焊接

復(fù)合板選用發(fā)生爆炸焊接工藝成形，實(shí)行ASME SA264-2015《鉻-鎳不銹鋼板復(fù)合板》規(guī)范，交貨狀態(tài)為淬火后。

發(fā)生爆炸電焊焊接主要是用火藥做為電力能源開展金屬材料間焊接，是一種很有實(shí)際意義生產(chǎn)金屬材料復(fù)合型材料的高新技術(shù)。其在一瞬間能把同樣的?尤其是不一樣的金屬材料組成簡易?快速?堅(jiān)固地電焊焊接在一起，使金屬材料頁面做到冶金結(jié)合情況。施工中所采用的發(fā)生爆炸焊接工藝主要包括平行面裝法和視角裝法二種，此次我們采用平行面裝法(見下圖)開展發(fā)生爆炸電焊焊接，并且對發(fā)生爆炸焊接方法進(jìn)行改善。

圖1 平行面裝法發(fā)生爆炸電焊焊接復(fù)合型提示

發(fā)生爆炸電焊焊接復(fù)合型規(guī)定基復(fù)板表面整潔，基復(fù)板表面表面粗糙度越大，其復(fù)合了的融合質(zhì)量越大，所以在發(fā)生爆炸復(fù)合型前需要對基復(fù)板開展表面打磨拋光，打磨拋光后復(fù)層?底層的厚度存有輕度薄化，經(jīng)精確測量，減薄量大約為0.2~0.3mm。

測量法PK

超聲法測厚

常見的超聲波測厚儀是依據(jù)超音波單脈沖反射原理去進(jìn)行厚度檢測的。凡可以使超音波以一穩(wěn)定速率則在內(nèi)部結(jié)構(gòu)傳播的各種各樣材料都可選用此基本原理精確測量。照此基本原理定制的涂層測厚儀可以對木質(zhì)板材和加工零件的厚度開展精準(zhǔn)測量，也可以對生產(chǎn)線設(shè)備中各種管路和高壓容器的浸蝕薄化水平進(jìn)行監(jiān)測，廣泛用于原油、化工廠、冶金工業(yè)、造船業(yè)、航空公司、航空航天等各個(gè)領(lǐng)域。

單脈沖反射技術(shù)開展超聲波測厚工作原理如下所示式所顯示：

h=cΔt/2

式中：h為試樣的厚度；c為材料里的波速；Δt為垂直入射時(shí)超聲在試樣中來回一次的傳播時(shí)間。

當(dāng)材料中波速已經(jīng)知道，則僅需測到Δt就可以計(jì)算厚度。

對其不銹鋼板復(fù)合板開展測厚時(shí)，超音波從不銹鋼板-鋼頁面出射，不銹鋼板復(fù)層為第一物質(zhì)，不銹鋼板?碳素鋼的波速分別是5740，5900m/s；不銹鋼板?碳鋼的密度分別是7.9，7.85g/cm3，不銹鋼板與合金鋼的聲阻分別是4.53×106，4.63×106g·cm-2·s-1。當(dāng)涂層測厚儀攝像頭發(fā)射的超音波單脈沖根據(jù)待測復(fù)合板產(chǎn)品工件表面抵達(dá)材料分界面時(shí)，在頁面處造成反射波，單脈沖被散射回?cái)z像頭，儀器設(shè)備根據(jù)精準(zhǔn)測量超音波在復(fù)層材料中散播的時(shí)間去明確復(fù)層的厚度。

選用奧林巴斯微單的38DLPLUS型號規(guī)格超聲測厚儀，以低合金鋼復(fù)合板所使用的復(fù)層材料(304L)金屬薄板做為試快，開展儀器校正，并依據(jù)復(fù)層材料類型預(yù)設(shè)超音波波速。精確測量復(fù)層厚度前，對復(fù)合板復(fù)層表面開展打磨拋光，直至漏出金屬質(zhì)感，防止不光滑待測表面對測量值造成影響；操作時(shí)，將攝像頭放置于復(fù)合板復(fù)層表面，導(dǎo)電膏為水，攝像頭根據(jù)導(dǎo)電膏能和表面優(yōu)良藕合。復(fù)層厚度的測量(2次)結(jié)果顯示：3.47，3.49mm。

圖2 超音波測厚當(dāng)場

圖3 低合金鋼復(fù)合板頁面無損探傷結(jié)論

由圖3能夠得知，因?yàn)槌暡y厚法原有的特征，攝像頭與待測表面的藕合情況不一樣，或是輕按攝像頭能量的不一樣，因此2次檢測的結(jié)論存有輕度轉(zhuǎn)變，可是都是在儀器誤差范圍之內(nèi)，能接受。

從2次測量值能夠得知，超聲法厚度測量值很接近具體復(fù)合板復(fù)層的厚度，2次測量值的平均數(shù)為3.48mm，標(biāo)值超過工程驗(yàn)收指標(biāo)值3.175mm，滿足用戶驗(yàn)收要求。

與此同時(shí)，超聲測厚儀具備靈巧?便攜式，對所檢材料不會產(chǎn)生破環(huán)影響，測厚數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)獲得的特性，特別適合生產(chǎn)中對材料開展厚度操縱，及其適宜生產(chǎn)制造?檢測當(dāng)場應(yīng)用。

金相法測厚

金相法測厚是當(dāng)前公認(rèn)最精準(zhǔn)的復(fù)合板復(fù)層厚度測量法。其主要對復(fù)合板試件激光切割抽樣和制取金相試樣，再去顯微鏡下對復(fù)合板融合頁面開展顯微鏡觀查。

由圖3得知，低合金鋼復(fù)合板(304L/Gr70)復(fù)合層頁面在發(fā)生爆炸電焊焊接過程中產(chǎn)生了很明顯的形狀變化，因此展現(xiàn)規(guī)矩的正弦波形狀融合情況，這是屬于發(fā)生爆炸焊接固有屬性，且波型很清晰。

依據(jù)規(guī)范GB/T 6396-2008《復(fù)合鋼板力學(xué)及工藝性能試驗(yàn)方法》中有關(guān)發(fā)生爆炸電焊焊接復(fù)合板復(fù)層厚度的金相分析測量法，由復(fù)合板復(fù)層一側(cè)分別從波峰焊?波谷深度進(jìn)行檢測，獲得5組波峰焊?波谷深度，并且對5組波峰焊?波谷深度求平均值，該均值即是復(fù)合板的復(fù)層厚度。

最終得到，5組波峰焊?波谷深入的均值為3.64mm，依據(jù)規(guī)范GB/T 6396-2008，該復(fù)合板復(fù)層的金相法測厚結(jié)果顯示3.64mm。

根據(jù)金相分析方式觀查所得到的復(fù)合板復(fù)層厚度的數(shù)值比較接近具體情況。

帶磁測厚法

磁性測厚法是運(yùn)用感應(yīng)線圈基本原理對帶磁基材里的非磁性鍍層開展測厚，機(jī)器設(shè)備主要包含涂層測厚儀器及攝像頭。感應(yīng)線圈工作原理是運(yùn)用攝像頭通過非鐵磁性覆層而注入鐵基材料的磁通量尺寸來測量覆層厚度的，覆層越硬，磁通量越小，當(dāng)攝像頭放到待測物上后，儀器設(shè)備全自動導(dǎo)出檢測電流量，磁通量大小影響到了感應(yīng)電流大小，儀器設(shè)備將這個(gè)信號放大之后顯現(xiàn)出覆層厚度值。因?yàn)閹Т磐繉訙y厚儀具備便攜式及其智能化數(shù)顯式等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的鍍層測厚中。

圖4 帶磁測厚法精確測量當(dāng)場

對復(fù)層厚度使用了帶磁測厚法開展測厚(應(yīng)用Mini Tset745涂層測厚儀)，最后測得的復(fù)層厚度為2.325mm，該結(jié)論遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于驗(yàn)收要求3.175mm。

復(fù)合板復(fù)層材料304L都是沒有鐵磁性材料的低合金鋼，底層材料Gr70為碳素鋼，具有極強(qiáng)的鐵磁性材料。表面來看，這幾種材料組合復(fù)合板達(dá)到帶磁涂層測厚儀的適用范圍，所以這類企業(yè)使用了帶磁測厚法?？墒聦?shí)上，低合金鋼復(fù)層與碳素鋼底層材料開展發(fā)生爆炸電焊焊接復(fù)合了，復(fù)合板的復(fù)層材料中形成了金相組織。而金相組織也是有鐵磁性材料的部門，會讓帶磁涂層測厚儀造成影響。

為了能認(rèn)證該相關(guān)因素，依據(jù)規(guī)范ASTM E562-2011《用系統(tǒng)人工點(diǎn)計(jì)數(shù)法測定體積分析的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》，對復(fù)合板試件展開了金相組織含量檢測，檢驗(yàn)結(jié)果為：相對標(biāo)準(zhǔn)偏差0，95%靠譜區(qū)段0，相對精度0，金相組織摩爾分?jǐn)?shù)3.1%，金相組織摩爾分?jǐn)?shù)強(qiáng)的部位間距復(fù)合型層頁面的距離為2mm。

剖析這種檢驗(yàn)結(jié)果得知，復(fù)合型頁面接近復(fù)層一側(cè)帶有少量金相組織，而金相組織有一定的帶磁，帶磁給測厚結(jié)論增添了比較大的偏差，使量測標(biāo)值低于具體厚度。

結(jié) 論

1對發(fā)生爆炸電焊焊接低合金鋼復(fù)合板復(fù)層厚度進(jìn)行檢測，適宜的辦法是超聲波測厚法和金相分析測厚法。

2

帶磁測厚法不適合用于發(fā)生爆炸電焊焊接低合金鋼復(fù)合板復(fù)層厚度的測量，其測量值存在重大誤差，和實(shí)際厚度徹底不符合。

3

超聲測厚儀便攜式、使用方便，超聲波測厚法對所檢材料不造成影響，特別適合在低合金鋼復(fù)合板生產(chǎn)、檢測當(dāng)場應(yīng)用。

4

金相分析測厚法是復(fù)合板復(fù)層厚度精確測量最精準(zhǔn)的方式，但此方法必須抽樣才可以精確測量，因而不適宜現(xiàn)場檢測。

創(chuàng)作者：王茹，馬嵐，郎小雪花，曹磊

（西安天力金屬材料復(fù)合型材料有限責(zé)任公司）

王茹，研究生，在西安天力金屬材料復(fù)合型材料有限責(zé)任公司主要是針對發(fā)生爆炸電焊焊接復(fù)合板的科研工作。