测量奥氏体和双相铁素体奥氏体不锈钢焊接金属中δ铁素体含量的磁性仪器校准程序 AWS A4.2M: 2006（中文翻译版）

测量奥氏体和双相铁素体奥氏体不锈钢焊接金属中δ铁素体含量的磁性仪器校准程序 AWS A4.2M: 2006（中文翻译版）（仅供参考）

1. 目的Purpose

本标准试验方法涵盖了一些可以提供奥氏体不锈钢焊接金属铁素体含量的可重复测量的仪器的校准程序。某些仪器可以进一步校准，用于测量双相铁素体-奥氏体不锈钢焊接金属的铁素体含量。

 

2. 范围Scope

本方法适用于焊态焊接金属和热处理后导致铁素体完全或部分转变为任何非磁性相的焊接金属。改变铁素体尺寸和形状的奥氏体化热处理将改变铁素体的磁响应。

本方法不适用于测量铸造、锻造或锻造奥氏体或双相铁素体奥氏体钢样品的铁素体含量。

 

3. 职责Responsibility

程序执行：实验室授权制样人员

程序监督：实验室技术负责人及相关责任人

 

4. 原理Principle

通过焊接金属样品和永磁体之间的吸引力来测量大部分奥氏体不锈钢焊接金属的铁素体含量是基于这样一个事实：含有一个铁磁相和一个（或多个）非铁磁相的两相（或多相）样品之间的吸引力增加随着铁磁相含量的增加。在大部分奥氏体和双铁素体奥氏体不锈钢焊缝金属中，铁素体是磁性的，而奥氏体、碳化物、sigma相和夹杂物是非铁磁性的。

 

5. 术语及定义Terms and Definition

无

 

6. 校准Calibration

6.1涂层厚度标准

涂层厚度标准应包括应用于尺寸为30 mm×30 mm的非合金钢底座的非磁性铜。非合金钢底座的厚度应等于或大于实验确定的最小厚度，在此最小厚度下，厚度的进一步增加不会导致标准永磁体和涂层厚度标准之间的吸引力增加。非磁性铜涂层的厚度应达到±5%或更好的精度。非合金钢的化学成分应在下列范围内：

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

铜涂层可由闪铬覆盖。随着铜镀层厚度的减小，从该标准的铜镀层侧剥离给定永磁体所需的力增加。

注：为确保校准的充分再现性，应使用上述涂层厚度标准。尤其是，可使用美国国家标准与技术研究所（NIST，前身为国家标准局或NBS）制定的涂层厚度标准。

6.2磁铁

标准磁铁应为圆柱形永久磁铁，直径为2 mm，长度约为50 mm。磁铁的一端应为半球形，半径为1 mm，并抛光。例如，这种磁铁可以由36%钴磁钢制成，48.45mm ± 0.05mm长，磁饱和，然后稀释到85%。磁铁的磁强度应确保将标准磁铁从不同涂层厚度标准上撕下所需的力在图1所示关系的±10%范围内（磁铁重量除外）。这相当于剥离力与5.0 FN/g ± 0.5 FN/g的铁素体数量之间的关系。

6.3仪器

用这种方法进行测量时，应使用一种仪器，该仪器能使施加在磁铁上的剥离力增加，并垂直于试样表面。应增加剥离力，直到永磁体与试样分离。仪器应准确测量分离所需的剥离力。仪器的读数可以直接用FN、力或其他单位表示。如果仪器读数不是FN，则FN和仪器读数之间的关系应通过校准曲线确定。

6.4校准曲线

为了生成校准曲线，确定从6.1中定义的几个涂层厚度标准中撕下6.2中定义的标准磁铁所需的力。然后根据表1或等效方程式（1）将涂层厚度标准的非磁性涂层厚度转换为FN，如下所示：

(1)

其中t是非磁性涂层厚度，单位为mm。

 

图1—6.2中定义的标准磁铁的剥离力与6.1中定义的涂层厚度标准之间的关系

最后，绘制校准曲线，作为仪器读数单位的剥离力与相应FN之间的关系。

......

6.5其他具有一级标准的仪器的校准

原则上，除了标准磁铁以外的仪器，以及使用除磁吸引力以外的磁性测量方法的仪器，只要收集到足够的统计数据，就可以用一级标准校准。

表1—使用标准磁铁（6.2中规定）通过吸引力（6.3中规定）测量铁素体含量仪器校准用涂层厚度标准（6.1中规定）的非磁性涂层厚度与铁素体数量之间的关系

 

 

7. 标准方法Standard methods

7.1屏蔽金属电弧覆盖电极试验垫的标准方法

7.1.1焊接金属试样的尺寸

保护金属电弧覆盖电极的标准焊接金属试样的尺寸和形状如图2所示。用6.2和6.3中规定以外的仪器/磁铁或工艺测量铁素体含量时，可能需要更大的试样。在这种情况下，应清楚、仔细地确定衬垫的尺寸和生产方式。

7.1.2堆焊金属试样

a） 焊盘应在平行铺设在底板上的两根铜棒之间建立。应调整间距，以适应表2中规定的电极尺寸。

b） 焊盘应通过一层接一层地沉积至最小高度12.5 mm（参见图2中的注释）来建立。对于直径≥4 mm的电极，每层应在一个焊道中制造。对于小直径，除顶层外的每一层应由两个或更多的珠子组成，珠子的最大编织度为芯线直径的3倍。电弧不得与铜排接触。

c） 弧长应尽可能短。

d） 焊接电流应符合表2中给出的值。焊接停止和开始应位于焊缝堆积的末端。每次焊道后应改变焊接方向。

e） 焊道之间的焊盘可在每道焊道完成后20s内通过水淬冷却。焊道之间的最高温度应为100℃。最后一层焊道在水淬前应风冷至425℃以下。

f） 每道焊道应在下一道焊道熔敷前清理干净。

g） 在所有情况下，最顶层至少应包含一个熔敷的单珠，最大编织度为芯线直径的3倍。

 

 

图示

1尺寸为70×25×25的铜棒

注：母材最好为X2CrNi18-9[304L]或X5CrNi18-9[304]型奥氏体铬镍钢（见ISO/TR 15510），在这种情况下，最小焊盘高度为13 mm。也可使用软钢（C-Mn钢），在这种情况下，最小焊盘高度为18 mm。

^a应在该区域测量铁铁矿含量。

图2—铁素体测定用焊接金属试样

表2—焊接参数和熔敷尺寸

 

^aOr为电极制造商推荐的最大值的90%。

7.1.3测量

7.1.3.1表面处理

焊接后，标称奥氏体不锈钢焊接金属（<30 FN）的焊缝堆积应光滑平整，注意避免表面的重冷加工；这一目标可以通过在焊缝两侧使用锋利清洁的350 mm平铣刀粗锉和垂直于焊缝长轴的锉长轴来实现。拉伸锉削应通过沿着焊缝长度的平滑向前冲程完成，并施加稳固的向下压力。焊缝不得交叉锉平。

焊接后，双相铁素体—奥氏体不锈钢焊接金属（>30 FN）的焊缝堆积应使用连续的较细研磨剂研磨至600粒度或更细。磨削过程中应注意避免过度压力导致表面抛光或过热。

完工表面应光滑，去除所有焊接波纹痕迹。制备的表面应在待测长度上连续，宽度不小于5mm。

7.1.3.2单独测量

沿焊道纵轴，应在完工表面的不同位置至少读取六个铁素体读数。应注意将被测焊件与振动隔离，因为振动会在测量过程中导致磁铁过早脱落。

对于小于等于20FN的焊接金属，每个位置只需读取一个读数。对于大于20FN的焊接金属，应在任何单一位置读取五个读数，并且只有与这五个读数中的最高FN相对应的读数才应被接受为该位置的FN。至少应测量六个位置，以获得所需的平均值。

7.1.3.3报告

所获得的六个或更多可接受读数应平均为一个值，以转换为被测焊接金属所报告的铁素体数量。

7.2其他工艺和生产焊接用试验垫的标准方法

7.2.1其他焊接金属试验垫的标准方法

生产覆盖电极试验垫的标准方法可几乎直接适用于其他焊接金属，例如药芯焊丝电弧焊熔敷层。在制备此类试验垫时，可能需要增加焊盘长度，以便铁素体测量区域不包括焊坑。对于埋弧焊接金属，可能需要增加试验焊盘的宽度和长度。对于所有试验垫，垫应至少由六层组成，顶层至少由一个焊道组成。一般来说，准备和测量应尽可能遵循7.1的指示。

7.2.2生产焊缝

焊接试样的沉积方法对铁素体含量测量结果有很大影响。因此，在以不同于7.1.1和7.1.2或7.2.1规定的方式沉积的试样上以及在生产焊缝上获得的铁素体含量测量结果可能与根据7.1.1和7.1.2或7.2.1沉积的试样上获得的结果不同。然而，在所有情况下，应沿给定焊道的近似中心线进行铁素体含量测量。

必须确保测量不受偶然出现的强铁磁性材料（如软钢或铸铁）的干扰。在测量过程中，这些材料应与标准磁铁尺寸和强度的永磁体保持至少18 mm的距离。其他磁铁和/或仪器可能需要更大或更小的距离，以免受附近强铁磁性材料的影响。

测量沉积在铁磁性材料上的包层中的铁素体，以及测量薄不锈钢焊缝（例如厚度小于5 mm）中的铁素体时，必须小心。第一种情况可能导致假高值，第二种情况可能导致假低值。正确测量铁素体所需的最小不锈钢焊接厚度取决于所用特定仪器感应到的材料深度。

7.3其他方法

7.3.1方法

可使用非通过评估吸引力或不同于本标准所述的方法来测定铁素体含量的方法，例如通过磁饱和进行体积测定，前提是它们已通过二级标准进行校准，其中铁素体含量已通过本标准所述方法测定。可使用7.1.1和7.1.2中规定的方法制备二级标准品，方法是按照5.3中规定的方法给它们分配FN值。

......

7.3.3保持校准

应定期对照二级标准或一级标准检查仪器。因此，建议使用该文书的组织确保有一套标准。用户有责任确保检查频率足以维持校准。应为使用仪器的每个量程（见表3）使用一个标准。标准上各位置五次测量的平均值应在表3规定的最大偏差范围内。

表3—定期FN检查的最大允许偏差

 

 

8. 程序Procedure

8.1制备奥氏体不锈钢焊接金属中δ铁素体二级标准的程序

涂层厚度标准不适合用作所有类型铁素体测量仪器的主要标准。因此，需要在实验室、车间和现场条件下对仪器进行校准和交叉参考。第一套二级标准是由Teledyne McKay在20世纪60年代后期制定的，这是SMAW的一个组成部分，很像7.1.2中所示的垫。他们被用来开发测量铁素体的FN系统，正如我们今天所知，取代了以前使用的%铁素体系统。Teledyne McKay随后生产和销售了这些二级标准，但在20世纪70年代末停止了生产和销售。因此，在大约1980年，国际焊接学会（IIW）要求一些组织，特别是TWI（英国焊接学会）编制一套二级标准，每个由八块奥氏体不锈钢焊接金属组成，铁素体数量大约在3 FN到27 FN之间。采用带状熔覆工艺制备了100台机组的原始生产线。当最初的100套在国际上销售时，开发了一种生产二级标准的新工艺（CNIITMASH，俄罗斯），该工艺使用离心冷铸来生产大环，其中大部分壁厚含有焊接金属样的微观结构。尺寸约为10 mm×12 mm×20 mm的块体是从含有类焊接金属显微结构的环壁部分加工而成的。IIW第二委员会的循环试验表明

......

 

9. 相关记录表式 Record Form

JC-YS-2019-023 电化学原始记录表

JC-ZL-0808 仪器设备使用记录表

 

10. 参考文件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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