测铁素体含量仪器校准ISO 8249

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1、焊接奥氏体和双相铁素体奥氏体铬镍不锈钢焊接金属中铁素体含量（FN ）的测定（等同采用ISO 8249: 2018 ）（中文翻译版）编制：日期：审核：日期：批准：日期：修订历史修订序号对应的条号修订内容修改人批准人日期miiiDiraiHiJiNGCHUAN MATERIAL TESTING1. 目的Purpose本标准试验方法涵盖了一些方法和装置：通过焊接金属样品和标准永磁体之间的吸引力，则量主要为奥氏体和双铁素体奥氏体不锈钢焊接金属中6 铁素体含量，表示为铁素体含量（FN）;手工金属电弧覆盖电极标准焊盘的制备和测量。对于生产焊缝的铁素体测量和其他工艺（如钨极气体保 护焊、气体保护焊和埋弧焊）

2、的焊缝金属，也推荐使用一般方法（在这种情况下，应确定焊盘的生产方式）；校准其他仪器来测量FN。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。奥氏体化 热处理改变了铁素体的尺寸和形状，改变了铁素体的磁响应。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

3、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Calibration6.1 涂层厚度标准涂层厚度标准应包括应用于尺寸为30 mmx30 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表1规定的范围内。表 1化

4、学成分限值-非合金钢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。ElementLiittit% byC0,09 to 013SL0A& maxi mumMn0,30 toP0,040 tnaximumS0,05Q nuximum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，48,4

5、5 mm 0,05 mm 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剥离所需的力在图 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 土 0,5 FN/g的铁素体含量之间的关系。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校准曲线根据表2或等效方程式（1）将涂层厚度标准的非磁性涂

6、层厚度转换为FN，如下所示: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。然后二匚=弍7二，=二二 mi）二了 m匚二:（1） 图示其中t是非磁性涂层厚度，单位为mm。x非磁性涂层厚度，毫米（mm）y剥离力，克力（gf）图16.2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。为了校准测量铁素体含量的仪器，该仪器适用于名义上的奥氏体不锈钢焊接金属，其范围在0 FN到约30 FN之间，建议使用一套至少由八个标准组成的仪器，铜涂层厚度在约0.17 mm到约2 mm之间。为

7、了将校准范围从大约30 FN扩展到100 FN （适用于双铁素体一奥氏体不锈钢焊接金属），建议使用一套 至少由五个标准组成的标准，涂层厚度在0.03 mm和0.17 mm之间。表2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含量之间的关系如吨 tliEtknenimiFNCatlingram帕和ug thickrieSFNFNmulrdng ihickmesseumFN帕 tfekfalHSnamFNo.ozo111X56ar30,0 7B51.00.L3+35.30,3001-9.1。卿彌山仍0,1

8、3634冲QQ140.0221057&6r7昨M3B咖0.34A17.21A3.4O.dSZ65-AIW92493a.idn孔20.36fi16.4咖4血3654伽44Hr60述加UMIWDrD5464O.CSEi4730.L44Q40龍J 5.00,026: V.;w诃H47,14倒H495.4啦张佩(10/)4046,4D.L4A0.4-16闵n.fls?讪24573L513.2U唧DrQ5B61.645.1J55如0,4012.7QO30砂U阿时0.0対4M0,160JjjOOoSOC123W310G.7DM60d.Ofl也口0.L65咖a11.2附O.ino0.170劄J0豹血翊【阳H

9、5wz盟4(UTS糾【1狀65。0,03佩5%L出JQO35业咼昭57413D(165缈Q75053aloe0,19027P3O.SOO7.7ao37A0.5“殆研.B 10.11(140.50.1%26.SQ90l793Urflfi7盹20,112斗*1】lJNJUFlrl0,05970,1%。輔55,7aiw琢1,20-0ttO+d7 iD昭鸥？0,1141咖01025,3ls40fl伸QCM175.9Drfl7D彌1ans也2 2021A1,600n.o+274.8D.A7154.2M2fl3S1ft.23OJ3.62.94扫於Drfl7253j1(1,12237.72.4022,tS4

10、OR為53r20.1 M37.2i.250韓1脚Q2?210.CM-S71帥n.i覘坤2X4爲伽7. 标准方法Standard methods7.1覆盖电极试验垫的标准方法7.1.1焊接金属试样的尺寸手工电焊条的标准焊接金属试样的尺寸和形状如图2所示。对于通过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，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熔敷金属试样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3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

11、n4 mm的 电极，每层应在一个焊道中制造。对于小直径，除顶层外的每层应由两个或多个珠子组成，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3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20 s内通过水淬冷却。焊道之间的最高温度应为100C。最后一 层焊道在水淬前应风冷至425C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70x25x25的铜棒l测量铁素体含量区域的长度（见表3）w

12、测量铁素体含量区域的宽度（见表3）注：母材最好为X2CrNi18-9或X5CrNi18-9型奥氏体铬镍钢（见ISO 15510）,在这种情况下，最小焊盘高度 为13 mm。也可以使用软钢（C-Mn钢），在这种情况下，最小焊盘高度为18 mm。图2铁素体测定用焊接金属试样表3焊接参数和熔敷尺寸Elecdrixlc diiiiiielrr mmwWidthjmmLength) Imml.fi3S to 451253D245 tn 5512.5302.565 to 7512$4U3,Z9W ro lucLZ,5404120 tu 14025405165 Lu IBS154D6.3240 to 250

13、to4DaOr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，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

14、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20 FN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 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

15、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含量。7.2其他工艺和生产焊缝的试验垫的标准方法 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

16、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很可能与根据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，此类材料应与标准 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

17、铁素体 时，必须小心。第一种情况可能导致错误的高值，第二种情况可能导致错误的低值。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文件中规定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文件中规定的方法测定。可采用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中规定的方法给二级标准品分配FN值。在某些情况下，通过本文件规定方法以外的方法获得的结果，即使按照7.3.1校准，也可能与通过本文件规 定方法获得的结果不同。因

18、此，如有争议，应采用本文件规定的方法。在给定的试样上，通过其他方法测定的平均FN，与使用本文件中规定的方法获得的测量值相比，应在FN 范围内的1 FN公差带内，最大值为10 FN，且随着FN增加超过10 FN，该公差带可成比例地增大。 7.3.2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 4）使用一个标准。标准上单个位置五次测量的平 均值应在表4规定的最大偏差范围内。表4定期FN检查的最大允许偏差FN rangeMd.xini-uin deviation from the FN vl

19、ue-n55igneti to the StniLiki rd0 FN 40,5XFN 1010.510iFN7ie士 0石IE临FN芒25iQjB 啊 o-f-assigned FNPNsllO9 % ofssignetlFN& 程序Procedure8.1奥氏体不锈钢焊接金属中6铁素体的二级标准制备程序 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，它们是基 于SMAW的建立，非常像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

20、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，大约在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） 制定一系列二级标准，每个由八块奥氏体不锈钢焊接金属组成，铁素体含量大约在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。块体由奥地利的VEW-Bohler生产，铁素体编号由TWI分配 给块体。当最初的100套在国际上销售时，一种新的生产二级标准的工艺被开发出来（ CNIITMASH ，俄罗斯） ， 它使用离心冷铸来生产大环，其中

21、大部分壁厚含有类似焊接金属的微观结构。尺寸约为10 mmx12 mmx20 mm 的块体是从含有类焊缝金属组织的环壁部分加工而成的。 IIW 第二委员会的循环试验表明，这一新程序能 够生产出适用于二级标准的材料，范围从接近0 FN到超过100 FN。在TWI或NIST对每个区块进行FN测量 和认证FN分配。9. 相关记录表式 Record FormJC-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ReferenceISO 8249: 2018 Welding Determination of Ferrite Number (FN) in austenitic and duplex ferritic-austenitic Cr-Ni stainless steel weld metals