一种适用于堆焊层缺陷检测的对比试块及检测方法与流程

1.本发明涉及一种适用于堆焊层缺陷检测的对比试块及检测方法，属于无损探测技术领域。


背景技术：

2.国内外制造业对堆焊技术的发展十分重视，国际焊接协会以及各工业发达国家的相关学术机构均设置了专门委员会，以协调和促进堆焊技术的发展。堆焊技术几乎与焊接技术同步发展。发展初期主要用于修复领域，即恢复零件的形状尺寸，60 年代已经将恢复形状尺寸与强化表面及表面改性相结合。堆焊技术历经近60 年的风雨历程，不仅是延长材料或零件服役寿命的工艺方法，而且成为先进制造技术的发展基础。
3.针对10000psi级水下油气项目开采需求，实现水下采油树及其配套安装工具的研制与工程应用。通过对水下采油树防腐堆焊技术研究，结合iso 15614.7《金属材料焊接工艺规程及评定堆焊》标准，认为堆焊技术分别涉及到钢铁、冶金、石化、装备制造、电子信息、工程安装、无损检测、通讯、化工、机电等领域。该项目的实施，不仅可以促进海洋装备产业的发展，同时对机械设备制造业及冶金、材料生产的发展也具有十分重要的推动作用，对促进相关技术和产业进步，扩大社会就业，产生积极的影响。
4.目前，世界上已有近110个海洋工程项目投产，而且世界各大石油公司在深海领域的投资不断增加，每年增长幅度达16%。近年全球海上石油开采的年度投资已超过3600亿美元，其中，工程装备的投资达到900亿美元。水下生产系统占整个工程装备的23%左右，约207亿美元。其中水下井采油树年需求在100亿美元。
5.水下采油树产品质量及其控制系统作为高技术、高附加值的石油工程装备，从设计到建造的过程，分别涉及到钢铁、冶金、石化、装备制造、电子信息、工程安装、无损检测、通讯、化工、机电等领域，该项目的实施，不仅可以促进海洋装备产业的发展，对机械设备制造业及冶金、材料生产的发展也具有十分重要的推动作用，对促进相关技术和产业进步，扩大社会就业，产生积极的影响。
6.钢铁工业是国民经济的重要基础产业，通常钢铁工业大国，对轧辊的需求量非常大，轧辊是轧钢的主要部件，也是轧机的主要消耗部件。轧辊的过量消耗给轧钢厂增加了生产成本，引起了业内人士的高度重视。一般从两个方面解决这个问题：（1）通过合金化等手段提高新轧辊材质的硬度与耐磨性，延长新辊的使用寿命。
7.（2）对旧辊实施修复处理，提高轧辊的利用率，降低成本。
8.目前堆焊技术在冶金行业连铸设备上得到了广泛的应用，已不只是作为一种修复手段。因热交变应力作用，普遍存在辊子热疲劳失效问题，辊身沿焊道易出现大量环状热疲劳裂纹，严重的焊层脱落，甚至辊子断裂现已成为影响生产的老大难。堆焊的连铸辊耐磨，耐蚀性，抗热疲劳性能都有了很大的提高。目前执行的标准有：ybt 4326-2013 连铸辊焊接复合制造技术规范，jbt 13496-2018 板坯连铸机用堆焊辊通用技术条件等。
9.飞机发动机零部件、涡轮、涡轮轴批改或修补，火箭喷嘴表面强化修补，飞机外板
部件批改，人造卫星外壳强化或批改，镁合金件部分缺陷堆焊修补，镍基/钴基高温合金叶片工件部分堆焊批改，如:叶片叶冠阻尼面与叶尖的磨损和导叶的烧蚀等,在零件表面堆焊一层具有一定性能的材料，以增加零件的耐磨、耐热、耐腐蚀等方面性能。堆焊作为材料表面改性的一种经济而快速的工艺方法，越来越广泛地应用于各个工业部门零件的制造或修复中。活塞是服役工况最恶劣的发动机重要部件之一，活塞环槽特别是第一道环槽承受6～14 mpa 的高压和220 ～280 的高温，磨损现象十分严重。随着发动机向高寿命、大功率方向发展，铝合金活塞环槽的堆焊强化已成为提高发动机性能和延长使用寿命的重要举措。活塞环槽的堆焊方法主要是氩弧堆焊和等离子弧堆焊，而堆焊合金的选择则以提高铝合金的硬度和耐热性为原则。
10.研究开发优质、高效、低耗、灵活、清洁的先进堆焊技术，并将其广泛应用于先进制造业当是堆焊同仁肩负的历史使命。国家标准如：gb/t 25151.1-2010 尿素高压设备制造检验方法 第1部分：不锈钢带极自动堆焊层超声波检测，nb/t 47013-2015.3 附录g 承压设备堆焊层超声检测方法和质量分级。


技术实现要素：

11.为了解决上述技术问题，本发明提供一种适用于工件堆焊层缺陷检测的对比试块及检测方法，其具体技术方案如下：一种适用于工件堆焊层缺陷检测的对比试块，包括第一金属块和第二金属块，所述第一金属块和第二金属块之间堆焊连接并形成堆焊层，所述堆焊层的厚度和工件的堆焊厚度相同，所述第一金属块的焊接面开设有多个平底孔，与焊接面相邻的第一金属块的侧面开设有多个大侧钻孔，所述第二金属块与焊接面相邻的侧面开设有小侧钻孔，所述堆焊层侧面开设有若干个堆焊层孔，所述堆焊层孔与大侧钻孔、小侧钻孔的钻孔方向一致。
12.进一步的，所述第一金属块和第二金属块为矩形金属块，所述第一金属块的焊接面开设有2个平底孔，依次为第一平底孔和第二平底孔，所述第一金属块的侧面开设有3个大侧钻孔，依次为第一大侧钻孔、第二大侧钻孔和第三大侧钻孔，所述堆焊层侧面开设有3个堆焊层孔，依次为第一堆焊层孔、第二堆焊层孔和第三堆焊层孔。
13.进一步的，所述小侧钻孔、第一堆焊层孔、第一大侧钻孔、第二大侧钻孔和第三大侧钻孔均为圆柱孔，所述小侧钻孔正对第一平底孔并与堆焊层相切设置，所述第一堆焊层孔正对第二平底孔并与第二金属块相切设置，所述第二堆焊层孔和第三堆焊层孔均为矩形孔，所述第二堆焊层孔正对第二大侧钻孔并紧贴第一金属块的焊接面设置，所述第三堆焊层孔正对第三大侧钻孔设置。
14.进一步的，所述第一金属块和第二金属块的材质与工件材质相同且热处理工艺相同，所述第一金属块和第二金属块之间的堆焊堆焊工艺及堆焊材料与工件相同。
15.一种适用于工件堆焊层缺陷检测的对比试块检测方法，包括以下步骤：步骤1：制作对比试块，分析被检工件堆焊时发生的各种缺陷，仿照被检工件发生的缺陷制作具有相同缺陷的对比试块，记录对比试块的缺陷类型；步骤2：准备检测设备，准备超声波探伤仪、探头和耦合剂，超声探伤仪和探头与对比试块的待检测表面的尺寸和频率兼容，耦合剂对对比试块无伤害；步骤3：对比试块探伤，利用超声波探伤仪和探头对涂有耦合剂的对比试块检测表
面进行超声波探伤，多次探伤并记录对比试块上不同的缺陷类型对应的探伤波形；步骤4：工件堆焊层探伤，利用超声波探伤仪对被检工件的堆焊层进行超声波探伤，多次探伤并记录被检工件堆焊层的探伤波形；步骤5：生成检测报告，根据对比试块上不同的缺陷类型对应的探伤波形，观察对比被检工件的堆焊层的探伤波形，进而分析判断出被检工件堆焊层出现的缺陷，生成缺陷检测报告。
16.进一步的，所述被检工件的表面条件和对比试块的检测表面条件相同。
17.进一步的，所述超声波探测仪和探头在对对比试块和被检工件进行探伤检测之前应先进行校准，所述超声波探测仪和探头对对比试块的校准标准与对被检工件的校准标准一致。
18.本发明的有益效果：本发明适用于母材表面大面积耐腐蚀堆焊层超声波探伤，包括熔敷层中堆焊缺陷和熔敷层与母材熔合状况的检验；本发明能够对堆焊产品进行质量检测，确保堆焊产品的质量可靠性。
附图说明
19.图1是本发明的检测方法流程图，图2是本发明的对比试块示意图，图中：1—第二平底孔，2—第一大侧钻孔，3—第二大侧钻孔，4—第三大侧钻孔，5—第一金属块，6—堆焊层，7—第三堆焊层孔，8—第二金属块，9—第二堆焊层孔，10—第一堆焊层孔，11—小侧钻孔，12—第一平底孔。
具体实施方式
20.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
21.如图2所示，本发明的一种适用于工件堆焊层缺陷检测的对比试块，包括第一金属块5和第二金属块8，第一金属块5和第二金属块8为矩形金属块，第一金属块5和第二金属块8之间堆焊连接并形成堆焊层6，堆焊层6的厚度和工件的堆焊厚度相同。第一金属块5的焊接面垂直开设有2个平底孔，从左至右依次为第一平底孔12和第二平底孔1。与焊接面相邻的第一金属块5的侧面垂直开设有3个大侧钻孔，从左至右依次为第一大侧钻孔2、第二大侧钻孔3和第三大侧钻孔4。其中，第一大侧钻孔2与第二平底孔1相邻，第一大侧钻孔2位于第二平底孔1的右侧。第二金属块8与焊接面相邻的侧面垂直开设有小侧钻孔11。堆焊层6侧面开设有3个堆焊层孔，依次为第一堆焊层孔10、第二堆焊层孔9和第三堆焊层孔7，堆焊层孔与大侧钻孔、小侧钻孔11的钻孔方向一致。其中，小侧钻孔11、第一堆焊层孔10、第一大侧钻孔2、第二大侧钻孔3和第三大侧钻孔4均为圆柱孔，小侧钻孔11正对第一平底孔12并与堆焊层6相切设置，第一堆焊层孔10正对第二平底孔1并与第二金属块8相切设置，第二堆焊层孔9和第三堆焊层孔7均为矩形孔，第二堆焊层孔9正对第二大侧钻孔3并紧贴第一金属块5的焊接面设置，第三堆焊层孔7正对第三大侧钻孔4设置，第三堆焊层孔7将堆焊层6左右隔断。为确保检测的准确性，第一金属块5和第二金属块8的材质与工件材质相同且热处理工艺相
同，第一金属块5和第二金属块8之间的堆焊堆焊工艺及堆焊材料与工件相同。除此之外，堆焊材料应与被检工件声学相似，对比试块的堆焊厚度和表面制备条件应代表被检工件。
22.如图1所示，一种适用于工件堆焊层缺陷检测的对比试块检测方法。首先，制作对比试块，确保被检工件的表面条件和对比试块的检测表面条件相同。根据被检工件的规格大小制作相应的被检工件，分析被检工件堆焊时发生的各种缺陷，仿照被检工件发生的缺陷制作具有相同缺陷的对比试块，记录对比试块的缺陷类型。其次，准备检测设备，准备超声波探伤仪、探头和耦合剂，超声探伤仪和探头与对比试块的待检测表面的尺寸和频率兼容，耦合剂对对比试块无伤害。紧接着对对比试块进行探伤。利用超声波探伤仪和探头对涂有耦合剂的对比试块检测表面进行超声波探伤，多次探伤并记录对比试块上不同的缺陷类型对应的探伤波形。在探伤之前，超声波探测仪和探头在对对比试块和被检工件进行探伤检测之前应先进行校准。其中，仪器校准应按照jjg 746标准进行，水平线性和垂直线性应满足检测要求，校准间隔不应超过一年。仪器自校应按照jb/t 10061标准进行，自校间隔不应超过三个月。然后，对工件堆焊层6进行探伤。利用超声波探伤仪对被检工件的堆焊层6进行超声波探伤，多次探伤并记录被检工件堆焊层6的探伤波形。最后，生成检测报告，根据对比试块上不同的缺陷类型对应的探伤波形，观察对比被检工件的堆焊层6的探伤波形，进而分析判断出被检工件堆焊层6出现的缺陷，生成缺陷检测报告。
23.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。