焊接接头试验

1、第六讲 焊接接头试验一、焊接接头力学性能试验 力学性能试验是用来测定焊接材料、焊缝金属和焊接接头在各种条件下的强度、塑性和韧性。首先应当焊制产品试板，从中取出拉伸、弯曲、冲击等试样进行试验，以确定焊接工艺参数是否合适，焊接接头的性能是否符合设计的要求。 1、焊接接头的拉伸试验 焊接接头拉伸试验是以国家标准 (GB2651一1989)为依据进行的，该标准适用于熔焊和压焊的对接接头。 (1)试验目的 该标准规定了金属材料焊接接头横向拉伸试验方法，用以测定焊接接头的抗拉强度。 (2)试件制备 1）接头拉伸试样的形状分为板形、整管和圆形三种。可根据要求选用。2)焊接接头拉伸试验用的样坯从焊接试件上垂直

2、于焊缝轴线方向截取，并通过机械加工制成如图8一1所示形状及表8一1所示尺寸的板接头板状试样，或制成如图8一2所示形状及表8一1所示尺寸的管接头板状试样。加工后焊缝轴线应位于试样平行长度的中心。表8一1 板状试样的尺寸总 长L根据实验机定夹持部分宽度Bb+12平行部分宽度板b25管bD76 12D76 20当D38时，取整管拉伸平行部分长度l Ls+60或Ls+12过渡圆弧r25注：Ls为加工后，焊缝的最大宽度；D为管子外径。 3）每个试样均应打有标记，以识别它在被截试件中的准确位置。 4) 试样应采用机械加工或磨削方法制备，要注意防止表面应变硬化或材料过热。在受试长度下范围内，表面不应有横向刀

3、痕或划痕。 5)若相关标准和产品技术条件无规定时，则试样表面应用机械方法去除焊缝余高，使其与母材原始表面齐平。 6)通常试样厚度仅应为焊接接头试件厚度。如果试件厚度超过3Omm时，则可从接头不同厚度区取若干试样以取代接头全厚度的单个试样，但每个试样的厚度应不小于3Omm，且所取试样应覆盖接头的整个厚度 (见GB2649)。在这种情况下，应当标明试样在焊接试件厚度中的位置。7)对外径小于等于38mm的管接头，可取整管作拉伸试样，为使试验顺利进行，可制作塞头，以利夹持，如图8-3所示。8)棒材接头选用图8一4所示圆形试样。其中: do=(10土0.2)mm；l=Ls+2D；D和h由试验机结构来定；

4、rmm=4mm。9)拉伸试样数量 接头拉伸试样不少于1个； 整管拉伸试样1个；管接头剖条拉伸试样不少于2个。（3）评定标准焊接接头常温拉伸试验的合格标准是焊接接头的抗拉强度不低于母材抗拉强度值的下限较低一侧的母材规定值进行评定。 2、焊接接头的弯曲试验 焊接接头的弯曲试验是以国家标准 (GB2653-89)为依据进行的，该标准适用于熔焊和压焊对接接头。 (1)试验目的 该标准规定了金属材料焊接接头的横向正弯及背弯试验、横向侧弯试验、纵向证弯和背弯试验以及管材的压扁试验，用以检验接头拉伸面上的塑性及显示缺陷。 (2)试件制备 1)试件的类型 焊接接头的弯曲试样按试样的长度与焊缝的相对位置可分为横

5、向弯曲试样和纵向弯曲试样。按弯曲试样受拉面在焊缝中的位置可分为正弯、背弯和侧弯。 横弯试样 焊缝轴线与试样纵轴垂直时的弯曲。 纵弯试样 焊缝轴线与试样纵轴平行时的弯曲。 正弯试样 试样受拉面为焊缝正面的弯曲。双面不对称焊缝，正弯试样的受拉面为焊缝最大宽度面;双面对称焊缝，先焊面为正面。 背弯试样 试样受拉面为焊缝背面的弯曲。 侧弯试样 试样受拉面为焊缝纵剖面的弯曲。 2)弯曲试样的制备应遵守的规定 试样的样坯从试件上截取。横弯试样应垂直焊缝轴线截取，机械加工后，焊缝中心线应位于试样长度的中心。纵弯试样应平行于焊缝轴线截取。机械加工后，焊缝中心线应位于试样宽度的中心。 每个试样均应打印标记，以识

6、别它在被截试件中的准确位置。试样应采用机械加工或磨削方法制备，要注意防止表面应变硬化或材料过热。在受试长度L范围内，表面不应有横向刀痕或划痕。在试样整个长度上都应具有恒定形状的横截面。其形状应分别符合图8-5、图8-6、图8-7的要求。焊缝的正、背表面均应用机械方法修整，便之与母材的原始表面平齐。但任何咬边均不得用机械方法去除，除非产品标准中另有规定外。试样的尺寸应符合规定。 a横弯试样的尺寸 对板材试样，试样的宽度h应不小于厚度。的1，5倍，至少 为2Omm。对管材试样，试样的宽度b应为：管直径5Omm时，b为s+0.lD(最小为lOmm)；管直径5Omm时，b为s+0.O5D(最小为lOm

7、m，最大为4Omm)。其中，s为管壁厚度，D为管子外径。 通常，试样厚度a应为焊接接头试件厚度。如果试件厚度超过2Omm，则可从接头不同厚度区取若干试样以取代接头全厚度的单个试样。但是，每个试样的厚度应不小于2Omm，且所取试样应覆盖接头的整个厚度 (见GB2649)。在这种情况下，应当标明试样在焊接接头厚度中的位置。 b侧弯试样尺寸 试样厚度巳应大于或等于lOmm，宽度b应当等于靠近焊接接头的母材的厚度。 当原接头试件的厚度超过40mm时，则可从接头不同厚度区取若干试样以取代接头全厚度的单个试样。但是，每个试样的宽度b在20一40mm范围内，这些试样应覆盖接头的全厚度 (见GB2649)，并

8、标明在接头厚度中的位置。C 纵弯试样尺寸 试样尺寸如表8-2、图8-7所示。 如果接头厚度超过2Omm时或试验机功率不够时，可在试样受压面一侧加工至2Omm。 表8-2 纵弯试样尺寸 mmabLr6201800.2a610302000.2a1020502500.2a 试样拉伸面上的棱角应当用机械方法加工制成半径不超过0.2a的圆角(最大值为3mm)，其侧面的表面粗糙度应低于Ral2.5m。 试样数量 正弯、背弯、侧弯试样各不少于1个，纵弯试样不少于2个。 3)圆形压头弯曲(三点弯曲)试验法 圆形压头弯曲试验示意如图8-8所示。 在进行此试验时，将试样放在两个平行的辊子支撑上。在跨距中间且垂直于

9、试样表面施加集中载荷（三点弯曲)，使试样缓慢、连续地弯曲。 压头直径D应符合有关标准及要求。一般取压头直径为试件厚度的3倍。 支撑辊之间的距离l不应大于D+3a。 当弯曲角 (图8一8)达到使用标准中规定的数值时，试验便告完成。试验后检查试样拉伸面上出现的裂纹或焊接缺陷的尺寸和位置。 (3)评定标准 试验结果的合格标准按钢种而定，见表8一3。表8-3 焊接接头弯曲角的台格标准钢种弯曲角度双面焊碳素钢、奥氏体钢180其他低合金钢、合金钢100单面焊碳素钢、奥氏体钢90其他低合金钢、合金钢50 试样弯曲到表8-3中规定的角度后，其拉伸面上如有长度大于1.5mm的横向裂纹或缺陷，或出现长度大于3mm

10、的纵向裂纹或缺陷，则评为不合格。试样的棱角开裂不计，但确因焊接缺陷引起的棱角开裂的长度应进行评定。 3、焊接接头的冲击试验 焊接接头的冲击试验是以国家标准 (GB2650一1989)为依据进行的。该标准适用于熔焊和压焊对接接头。 (1)试验目的 该标准规定了金属材料焊接接头夏比冲击试验方法，用以测定焊接接头各区域的冲击吸收功。 (2)试样制备1)试样是以lOmmXlOmmX55mm带有V形缺口的试样为标准试样。试样的尺寸及偏差应符合图8-9所示的规定。试样缺口底部应光滑，不得有与缺口轴线平行的明显划痕，进行冲裁试验时，试样缺口底部的表面粗糙度应低于Ra0.8m。 2)试样应采用机械加工或磨削方

11、法制备，并防止加工表面的应变硬化或材料过热。 3)试样标记不应影响支座对试样的支撑，也不得使缺口附近产生加工硬化。一般应标记在试样的端面、侧面域缺口背面距端面l5mm以内，但不得标在支撑面上。 4)缺口处若发现有肉眼可见的气孔、夹渣、裂纹等缺陷时，则不能用该试样进行试验。5)试样的缺口铀线应当垂直焊缝表面，如图8-10所示。6)试样的缺口按试验要求可分别开在焊缝、熔合线或热影响区。其缺口的各区域位置如图8-11所示。开在热影响区的缺口轴线与熔合线的距离t由产品技术条件规定。7)试样数量规定为：焊接接头冲击试验的试样，按缺口所在位置各自不少于3个。 (3)评定标准 常温冲击试验的合格标准为:每个

12、部位的3个试样冲击功的算术平均值不应低于母材标准规定的最低值。但允许其中有 个试样低于规定值，但不得低于规定值的70%。 异种钢焊接接头的冲击试验按抗拉强度较低一侧母材的冲击功规定值进行评定。 4、焊接接头硬度试验 焊接接头硬度试验是以国家标准 (GB2654-1989) 为依据进行的，该标准适用于熔焊和压焊焊接接头和堆焊金属。 (1)试验目的 该标准规定了金属材料焊接接头的硬度试验方法，用以测定焊接接头的洛氏、布氏、维氏硬度。 (2)试件制备 1)焊接接头的硬度试样的样坯，应在垂直于焊缝轴线方向的相应区段截取，截取的样坯应包括焊接接头的所有区域。2)试样的测试面与支撑面应经加工磨平并保持平行

13、，表面粗糙度至少达到Ral.6m。维氏硬度测定时，试样表面粗糙度至少要为Ra0.8m。对厚度小于3nm的焊接接头，允许在其表面测定硬度。 3)根据所用标准和技术条件要求，可分别选用布氏、洛氏或维氏硬度计进行测定。4)试验时，可用腐蚀剂使焊接接头各区域金属显示清晰，并按图8-12所示标线位置测定硬度。 5)进行硬度试验时，为获得正确的试验结果，必须注意测量点之间的距离。布氏硬度试验时，相邻压痕中心的间距，不应小于压痕直径的4倍；洛氏硬度试验时，此间距不应小于3mm；维氏硬度试验时，则不应小于压痕对角线的2.5倍。 遇有测点处出现焊接缺陷时，则该点试验结果无效。 6)试样数量规定为：焊接接头硬度试

14、验试样不少于1个。 (3)评定标准 根据给定的技术文件和材料允许的硬度范围进行评定。二、焊接性试验 焊接性试验的目的是用来评定母材焊接性能的好坏。通过焊接性试验，可以选定适合母材的焊接材料，确定合适的焊接工艺参数及焊后热处理工艺参数。还可以用来研制新的焊接材料。焊接性试验方法很多，这里只介绍斜Y形坡口焊接裂纹试验这一种方法。 1、试验目的 斜Y形坡口对接裂纹试验又称小铁研法，适用于碳素钢和低合金钢焊接接头的冷裂纹抗裂性能试验，是目前应用最广泛也最方便的一种方法。 2、试件制备 (1)试件的形状和尺寸试件的形状和尺寸如图8-13所示。试件的厚度不作限制，常用厚度为9一38mm，一般最好用被试材料

15、原厚度。 (2)坡口表面加工 为避免试件间隙波动以及气割表面硬化层问题，坡口加工应采用机械切削加工。 (3)试件数量 规定试件数量为：每次试验应取2件。 (4)试件的焊接 按图8-13所示组装试件，焊好两端的拘束焊缝。拘束焊缝采用双面焊接，注意不要产生角变形和未焊透。拘束焊缝采用低氢型焊条，其直径为4mm或5mm。焊接前，对焊接试验部位用比2mm略大的塞片插入，以保证试件间隙，焊完拘束焊缝后拆除塞片。 3、试验方法 (1)清理试验焊缝 在焊接试验焊缝之前要把在焊接拘束焊缝时所附着的飞溅物清除干净，并去除水滴、油、锈等。为此，首先可用适当的加热方法清除表面水滴、油脂。待充分冷却后，用钢丝刷或砂纸

16、打磨坡口除锈，最后用丙酮洗净。 (2)选取焊条和焊接工艺参数 焊接试验焊缝，试验所用焊条原则上采用与试验钢材相匹配的焊条。焊前对焊条要严格进行烘干。焊接用4mm直径的焊条，焊接电流为160一180A，电弧电压为22一26V，焊接速度为15Omm/min。 (3)焊道的选择 不论板厚多少，一律只焊一道焊缝，相当于实际生产中的单道焊或多层焊中的打底焊缝。 (4)焊接操作 1）手工焊接 当采用手工焊时，试验焊缝按图8-14所示方法焊接。即在坡口外引弧，收弧也须离开坡口。 2)自动焊接 当采用焊条自动送进装置焊接时，按图8-15所示进行。引弧和收弧均在试验坡口内进行。 (5)焊缝的解剖 焊完的试件经48h以后，才能开始进行裂纹的检测和解剖。解剖时不得采用气割方法切取试样，要用机械切割，要避免因切割振动而引起裂纹的扩展。 4、评定方法 (1)焊缝表面裂纹的检查和计算 采用肉眼或其他适当的方法来检查焊接接头的表面或断面是否有裂纹，并分别计算出表面裂纹率、根部裂纹率和断面裂纹率。裂纹的长度和高度按图8-16所示进行检测，裂纹长度为曲线形状如图8-16a按直线长度检测，裂纹重叠时不必分别计算。 (2)焊缝根部裂纹的检查和计算 将试件采用适当的方法着色后拉断或弯断。然后按图8-16b检测根部裂纹。 (3)焊缝横断面裂缝的检