窄間隙焊接溫度場的測量方法及系統技術方案

本發明專利技術提供一種窄間隙焊接溫度場的測量方法及系統。根據所述方法，包括：沿垂直于測試板的窄間隙焊道方向，將所述測試板切割成兩部分，其中一部分包含沿所述焊道伸出、且橫跨所述焊道的凸部；在所述凸部沿所述焊道方向的至少一側立面上，向所述焊道的熱影響區埋設至少一個熱感應器件；將切割后的兩部分重新拼合，以得到在所述熱影響區埋設熱感應器件的測試板；按照預設的測試預案將所述測試板的焊道進行逐層焊接，并根據在測試過程中所獲取的各所述熱感應器件的溫度信息，測量所述熱影響區的溫度場的變化情況。本發明專利技術能有效防止焊接過程中在焊道裂痕上產生的電弧對熱感應器件所感應到的溫度信息的影響，因此，能夠解決熱感應器件無法直接測量熱影響區的溫度的缺點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種測量技術，特別是涉及一種窄間隙焊接溫度場的測量方法及系統。
技術介紹
具有窄間隙焊道的金屬板多用于船舶等大型設備結構，由于其焊道倒角近乎90度，能有效防止焊接上層焊料的消耗。準確測量焊道的熱影響區(HAZ)的熱循環曲線是研究焊接冶金分析、焊接應力應變和彈塑性動態分析的基礎，也是進行焊接數值模擬計算及焊接過程控制的前提。窄間隙焊接作為實現大厚板結構件焊接的一種高效方法，具有縮短焊接時間、減少填充材料和節省能源消耗等技術和經濟優勢。同時由于采用一層一道或一層兩道的焊接方式，在相對較小的焊接熱輸入下，所能獲得的熱影響區相對很窄。因此，想要可靠獲取窄間隙多層焊接過程中熱影響區的熱循環曲線是一件意義深遠和極具挑戰的工作。目前關于焊接溫度場的測量方式中主要采用接觸式測溫和非接觸式測溫兩類。其中，非接觸式測溫（如紅外測溫），由于其測溫結果的準確性和穩定性易受被測物體表面光潔度、弧光等因素干擾，因而無法實現對工件內部溫度場的檢測而限制其應用。接觸測溫最典型的則屬熱電偶測溫，多采取從鋼板表面和底部鉆孔測溫方式。但這種方式無法應用在窄間隙焊道的測試中，因為，窄間隙焊道的熱影響區很窄（僅1-3mm），即便用最小尺寸的鉆頭鉆孔，也很難確保在不破壞焊道的情況下，將鉆頭的中心設置在熱影響區，進而布置熱電偶。即便利用上述方式偶然成功布置了熱電偶，也會因為焊接時所產生的電弧對熱影響區的溫度影響，無法測量到該區域的溫度變化曲線。因此，需要對現有技術進行改進。
技術實現思路
鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種窄間隙焊接溫度場的測量方法，用于解決現有技術中窄間隙焊接的焊接溫度場測量不準確的問題。為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術提供一種窄間隙焊接溫度場的測量方法，包括：沿垂直于測試板的窄間隙焊道方向，將所述測試板切割成兩部分，其中一部分包含沿所述焊道伸出、且橫跨所述焊道的凸部；在所述凸部沿所述焊道方向的至少一側立面上，向所述焊道的熱影響區埋設至少一個熱感應器件；將切割后的兩部分重新拼合，以得到在所述熱影響區埋設熱感應器件的測試板；按照預設的測試預案將所述測試板的焊道進行逐層焊接，并根據在測試過程中所獲取的各所述熱感應器件的溫度信息，測量所述熱影響區的溫度場的變化情況。優選地，所述將切割后的兩部分重新拼合的方式包括：采用點焊、或定位施焊的方式將切割后的兩部分重新拼合。優選地，所述凸部為矩形。優選地，所述凸部沿所述焊道方向的側立面相距所述焊道內側壁2-5mm。基于上述目的，本專利技術還提供一種具有窄間隙焊道的測量板，包括：沿垂直于所述窄間隙焊道方向，將所述測試板切割成兩部分再拼合所形成的分割痕跡，其中一部分包含沿所述焊道伸出、且橫跨所述焊道的凸部；埋設在所述凸部沿所述焊道方向的至少一側立面上、且位于所述焊道的熱影響區的至少一個熱感應器件。優選地，所述凸部為矩形。優選地，所述凸部沿所述焊道方向的側立面相距所述焊道內側壁2-5mm。基于上述目的，本專利技術還提供一種窄間隙焊接溫度場的測量的系統，包括：如上任一所述的測試板；以及，與所述測試板對中的各所述熱感應器件相連的測試設備，用于按照預設的測試預案將所述測試板的焊道進行逐層焊接，并根據在測試過程中所獲取的各所述熱感應器件的溫度信息，測量所述熱影響區的溫度場的變化情況。如上所述，本專利技術的窄間隙焊接溫度場的測量方法及系統，具有以下有益效果：通過沿垂直于測試板的窄間隙焊道方向，將所述測試板切割成兩部分，其中一部分包含沿所述焊道伸出、且橫跨所述焊道的凸部，在該凸部向焊道的熱影響區埋設熱感應器件，能有效防止焊接過程中在焊道裂痕上產生的電弧對熱感應器件所感應到的溫度信息的影響，因此，能夠解決熱感應器件無法直接測量熱影響區的溫度的缺點；另外，對多層焊接進行溫度變化測量，能夠得到熱影響區每次、每層的溫度場變化情況，以便據此為實際焊接過程的焊接工藝參數的選擇提供準確的溫度場信息，由此能夠提高實際焊接的精度和焊接效率；還有，所述凸部沿所述焊道方向的側立面相距所述焊道內側壁2-5mm，確保了在埋設熱感應器件時，便于控制鉆槍執行鉆孔的深度，保證了無需鉆過深的孔就能在熱影響區安裝熱感應器件，為后續測量工作提供了數據保障；另外，當需要埋設多個熱感應器件時，凸部采用矩形形狀，能夠讓各感應器件不受位置的限制，方便操作。附圖說明圖1顯示為本專利技術的窄間隙焊接溫度場的測量方法的流程圖。圖2顯示為本專利技術的窄間隙焊接溫度場的測量方法中測試板分割后的結構示意圖。圖3顯示為本專利技術的窄間隙焊接溫度場的測量方法中窄間隙MAG立焊接頭多層焊熱循環曲線。圖4顯示為本專利技術的窄間隙焊接溫度場的測量方法中窄間隙MAG立焊接頭原CGHAZ組織演化(熱模擬試驗)圖。圖5示為本專利技術的窄間隙焊接溫度場的測量方法中窄間隙MAG立焊接頭原CGHAZ組織演化(實際測溫試驗)圖。圖6顯示為本專利技術的窄間隙焊接溫度場的測量系統結構示意圖。具體實施方式以下由特定的具體實施例說明本專利技術的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本專利技術的其他優點及功效。如圖1所示，本專利技術提供一種窄間隙焊接溫度場的測量方法。所述測量方法包括以下步驟：在步驟S1中，沿垂直于測試板的窄間隙焊道方向，將所述測試板切割成兩部分，其中一部分包含沿所述焊道伸出、且橫跨所述焊道的凸部，另一部分包含與所述凸部相匹配的凹部。在此，所述測試板具有窄間隙焊道，所述窄間隙焊道通常的寬度在18-22mm之間。以德國迪林根冶金公司生產的海洋平臺齒條鋼DILLIMAX690E(化學成分和力學性能見表1和表2為例。表1DILLIMAX690E鋼的化學成分(質量分數，%)元 素CSiMnPSN檢 測0.1350.2861.320.0100.00060.0050元 素CuMoNiCrVNb檢 測0.0660.5982.3670.5280.0030.019元 素TiBZrAlFe碳當量檢 測0.0030.00160.0010.074余量0.74表2DILLIMAX690E鋼的力學性能技術人員或控制設備操作切割設備沿垂直于所述測試板的焊道方本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種窄間隙焊接溫度場的測量方法，其特征在于，包括：沿垂直于測試板的窄間隙焊道方向，將所述測試板切割成兩部分，其中一部分包含沿所述焊道伸出、且橫跨所述焊道的凸部；在所述凸部沿所述焊道方向的至少一側立面上，向所述焊道的熱影響區埋設至少一個熱感應器件；將切割后的兩部分重新拼合，以得到在所述熱影響區埋設熱感應器件的測試板；按照預設的測試預案將所述測試板的焊道進行逐層焊接，并根據在測試過程中所獲取的各所述熱感應器件的溫度信息，測量所述熱影響區的溫度場的變化情況。

【技術特征摘要】
2015.07.07 CN 20151039349871.一種窄間隙焊接溫度場的測量方法，其特征在于，包括：
沿垂直于測試板的窄間隙焊道方向，將所述測試板切割成兩部分，其中一部分包含沿
所述焊道伸出、且橫跨所述焊道的凸部；
在所述凸部沿所述焊道方向的至少一側立面上，向所述焊道的熱影響區埋設至少一個
熱感應器件；
將切割后的兩部分重新拼合，以得到在所述熱影響區埋設熱感應器件的測試板；
按照預設的測試預案將所述測試板的焊道進行逐層焊接，并根據在測試過程中所獲取
的各所述熱感應器件的溫度信息，測量所述熱影響區的溫度場的變化情況。
2.根據權利要求1所述的窄間隙焊接溫度場的測量方法，其特征在于，所述將切割后的
兩部分重新拼合的方式包括：采用點焊、或定位施焊的方式將切割后的兩部分重新拼合。
3.根據權利要求1所述的窄間隙焊接溫度場的測量方法，其特征在于，所述凸部為矩
形。
4.根據權利要求1所述的窄間隙焊接溫度場的測量方法...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蘭虎，王桂軍，張華軍，田小林，侯軍強，林尚揚，
申請(專利權)人：哈爾濱理工大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23