專利名稱：應(yīng)力腐蝕試樣加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種應(yīng)力腐蝕試樣加
工方法。
背景技術(shù)：
隨著科技的不斷進(jìn)步，人們對(duì)材料性能的要求越來越高，尤其是某些特殊場(chǎng)合的要求更是極其嚴(yán)格，如腐蝕性介質(zhì)工作環(huán)境。一般鋼鐵材料在某些特定的腐蝕環(huán)境中，如 H2S氣體，在拉應(yīng)力的作用下，極容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕而造成材料失效，如鉆桿在鉆井過程中發(fā)生的應(yīng)力腐蝕失效。為了確保材料在腐蝕介質(zhì)中的使用性能，保證安全生產(chǎn)，在選用材料時(shí)需要對(duì)材料的抗應(yīng)力腐蝕性能進(jìn)行嚴(yán)格評(píng)估。目前，常用評(píng)估方法是應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)法。試樣直接取自工件，經(jīng)過車削加工、磨削加工等加工成型。材料的應(yīng)力腐蝕性能對(duì)材料表面應(yīng)力狀態(tài)極其敏感，試樣加工過程中，由于車刀， 砂輪等加工工具與試樣的物理作用，會(huì)在材料表面形成一殘余應(yīng)力層，表面殘余應(yīng)力的性質(zhì)與加工工藝、方法有直接關(guān)系，常規(guī)試樣加工過程中，即使采用相同的加工工藝、流程，也無法保證試樣表面應(yīng)力狀態(tài)完全相同，試樣表面質(zhì)量的波動(dòng)使得應(yīng)力腐蝕測(cè)試結(jié)果不穩(wěn)定，測(cè)試結(jié)果不能真實(shí)反映材料的抗應(yīng)力腐蝕性能。如何制備性能均勻且表面應(yīng)力狀態(tài)理想的測(cè)試試樣是應(yīng)力腐蝕評(píng)估工作需要解決的重要問題。目前常用的應(yīng)力腐蝕試樣加工方法實(shí)現(xiàn)步驟包括取樣根據(jù)測(cè)試試驗(yàn)裝備選擇適用的試樣。使用鋸床，線切割等切割加工裝置從工件上直接截取試樣用料；機(jī)加工根據(jù)試樣的樣式選擇不同的加工設(shè)備，當(dāng)采用U型或梁型試樣時(shí)，可采用銑床、線切割等設(shè)備進(jìn)行加工，選用拉伸試樣時(shí)，使用車床進(jìn)行加工。機(jī)加工階段只將試樣初步加工成型；精加工 機(jī)加工制備的試樣要進(jìn)一步進(jìn)行精加工，以提高工件的表面光潔度，同時(shí)盡量將機(jī)加工設(shè)備對(duì)工件表面造成的不利影響降低；人工拋光人工拋光主要是為了消除機(jī)加工及精加工過程對(duì)材料表面造成的不利影響，以期將機(jī)加工對(duì)材料表面造成的不利影響降至最小，同時(shí)進(jìn)一步提高工件的表面質(zhì)量。根據(jù)應(yīng)用腐蝕試驗(yàn)國(guó)標(biāo)要求，應(yīng)力腐蝕試樣表面粗糙度應(yīng)小于1 μ m，雖然通過采用高精度機(jī)床、精細(xì)加工等方法可以滿足試樣加工要求，但加工機(jī)理決定了常規(guī)的加工方法或多或少都會(huì)在材料表面形成一定的殘余應(yīng)力影響區(qū)域，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，車削加工方法造成的材料表面應(yīng)力影響深度為0. 2 0. 8mm ；磨削加工造成的表面應(yīng)力影響深度為 0. 6mm左右，且應(yīng)力性質(zhì)與砂輪的種類有直接關(guān)系；電火花加工也會(huì)在材料表面造成一個(gè)深約為0. 4mm左右的加工應(yīng)力層，由于作用機(jī)理的限制即使采用人工拋光，研磨等方法，也無法保證完全消除加工造成的材料表面應(yīng)力層。另外，精細(xì)加工及人工拋光等工藝還造成加工成本過高，效率低下等問題。傳統(tǒng)的加工方法制備應(yīng)力腐蝕試樣不僅加工效率低，受設(shè)備及人為因素影響大，而且試樣加工成本高，表面質(zhì)量穩(wěn)定性差。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，關(guān)于應(yīng)力腐蝕測(cè)試，國(guó)標(biāo)GB/T15970. 4-2000雖然詳細(xì)規(guī)定了測(cè)試方法及試樣的基本要求，但對(duì)于試樣的加工方法沒有明確的說明。目前除了傳統(tǒng)的機(jī)加工法外，未見專門針對(duì)應(yīng)力腐蝕試樣加工方法及設(shè)備的報(bào)道。但該現(xiàn)有技術(shù)主要通過精密加工與人工精拋相結(jié)合的方法來保證加工精度及表面質(zhì)量，受設(shè)備精度及人為因素影響較大，且加工成本高，加工效率低，試樣質(zhì)量穩(wěn)定性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種應(yīng)力腐蝕試樣加工方法，利用該方法可高效制備表面質(zhì)量穩(wěn)定的應(yīng)力腐蝕測(cè)試試樣。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括以下步驟步驟一、根據(jù)測(cè)試試驗(yàn)裝備選擇適用的試樣，利用鋸床、線切割等切割加工裝置從工件上直接截取制備試樣用材料，材料尺寸比工件最大尺寸大Imm以上；步驟二、根據(jù)試樣的不同選擇不同的加工設(shè)備當(dāng)試樣為U型或梁型時(shí)，采用銑床、線切割進(jìn)行加工；當(dāng)試樣為拉伸試樣時(shí)，用車床進(jìn)行加工；當(dāng)試樣為板材時(shí)，采用火花加工方法進(jìn)行加工；步驟三、根據(jù)試樣的不同，選擇不同的陰極加工工具，通過控制工件與陰極工具之間的間隙及加工電流的大小，控制電解加工精度及效率，利用電解加工方法將試樣快速加工成型。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于利用電解加工工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的精加工及人工拋光加工工藝， 簡(jiǎn)化了加工流程，利用本發(fā)明提供的方法，可以高效制備出表面光潔度及表面應(yīng)力狀態(tài)滿足應(yīng)力腐蝕測(cè)試用試樣。與傳統(tǒng)的機(jī)加工方法相比，本發(fā)明加工效率高，試樣質(zhì)量好且性能穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)方便，加工成本低。采用本發(fā)明提供的試樣加工方法，可以制備出高品質(zhì)且質(zhì)量穩(wěn)定的應(yīng)力腐蝕測(cè)試試樣，為提高應(yīng)力腐蝕評(píng)估工作的可靠性提供技術(shù)支持。


圖1為實(shí)施例圓棒狀試樣加工示意圖。圖2為實(shí)施例板型試樣加工示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例如圖1所示，為圓棒狀試樣加工，具體包括以下步驟步驟一、取樣根據(jù)測(cè)試試驗(yàn)裝備選擇適用的試樣，利用鋸床、線切割等切割加工裝置從工件上直接截取制備試樣用材料；步驟二、機(jī)加工根據(jù)試樣的不同選擇不同的加工設(shè)備，當(dāng)采用U型或梁型試樣時(shí)，采用銑床、線切割等設(shè)備進(jìn)行加工；當(dāng)采用拉伸試樣時(shí)，用車床進(jìn)行加工，車削加工最后 3 4道次加工進(jìn)給量不得高于0. 25mm,車削加工完結(jié)束時(shí)，工件有至少0. 5mm的加工余量。步驟三、電解加工根據(jù)試樣的不同，選擇不同的陰極加工工具，通過控制工件與陰極工具之間的間隙及加工電流的大小，控制電解加工精度及效率，利用電解加工方法將試樣快速加工成型。由于電解加工具有很好的靈活性，可通過簡(jiǎn)單的改裝，在車床上直接進(jìn)行電解加工，這樣可減少試樣的裝夾次數(shù)，有利于保證加工精度。在車床上進(jìn)行電解加工時(shí)，操作方法與正常的車削加工一致，試樣在車床的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，陰極工具沿試樣軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，電解液噴頭與陰極工具同步運(yùn)動(dòng)，電解液經(jīng)電解液噴頭噴出并穩(wěn)定通過工件與陰極工具之間的間隙，聯(lián)通加工回路。試樣的加工精度、加工效率通過控制陰極工具與試樣之間的間隙以及加工電流來實(shí)現(xiàn)，利用電解加工完成試樣的終加工。如圖2所示，為板型試樣加工，具體包括以下步驟步驟一、取樣根據(jù)測(cè)試試驗(yàn)裝備選擇適用的試樣，利用鋸床、線切割等切割加工裝置從工件上直接截取制備試樣用材料；步驟二、機(jī)加工火花加工方法進(jìn)行初加工，電火花加工結(jié)束時(shí)留有大于0. 4mm的加工余量；步驟三、電解加工采用平板型陰極工具加工試樣表面，圓柱型端面陰極工具加工工件側(cè)表面，電解液噴頭與陰極工具同步往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使電解液穩(wěn)定通過陰極工具與工件之間的間隙，聯(lián)通加工回路。通過控制加工電流強(qiáng)弱及工件與陰極工具之間的間隙等工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)電解加工的工藝控制，利用電解加工方法完測(cè)試試樣的終加工。
權(quán)利要求
1. 一種應(yīng)力腐蝕試樣加工方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一、根據(jù)測(cè)試試驗(yàn)裝備選擇適用的試樣，利用鋸床、線切割等切割加工裝置從工件上直接截取制備試樣用材料，材料尺寸比工件最大尺寸大Imm以上；步驟二、根據(jù)試樣的不同選擇不同的加工設(shè)備當(dāng)試樣為U型或梁型時(shí)，采用銑床、線切割進(jìn)行加工；當(dāng)試樣為拉伸試樣時(shí)，用車床進(jìn)行加工；當(dāng)試樣為板材時(shí)，采用火花加工方法進(jìn)行加工；步驟三、根據(jù)試樣的不同，選擇不同的陰極加工工具，通過控制工件與陰極工具之間的間隙及加工電流的大小，控制電解加工精度及效率，利用電解加工方法將試樣快速加工成型。
全文摘要
一種材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)力腐蝕試樣加工方法，首先根據(jù)測(cè)試試驗(yàn)裝備選擇適用的試樣；根據(jù)試樣的不同選擇不同的加工設(shè)備；最后根據(jù)試樣的不同，選擇不同的陰極加工工具，通過控制工件與陰極工具之間的間隙及加工電流的大小，控制電解加工精度及效率，利用電解加工方法將試樣快速加工成型。本發(fā)明利用該方法可高效制備表面質(zhì)量穩(wěn)定的應(yīng)力腐蝕測(cè)試試樣。
文檔編號(hào)B23P15/00GK102152082SQ20111010780
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者來新民, 范立坤, 袁鵬斌, 顧劍鋒 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)