常用的焊接性试验方法详解

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：试验用的焊条采用低碳钢或低合金高强度钢焊条，应与试验的钢材相匹配，焊前要严格进行烘干。试件达到试验温度后，以标准焊接工艺规程焊接参数进行试验焊缝的焊接。

1.斜y形坡口焊接裂纹试验

斜y形坡口焊接裂纹试验适用于评定碳钢和低合金高强度钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性，属于冷裂纹自拘束试验，后经改进称为“小铁研法”。

（1）试件的制备试件的形状和尺寸如图8-1所示。

（2）试验条件试件坡口采用机械切削加工，拘束焊缝是双面焊接，焊满坡口不得有角变形和未焊透，必须焊满坡口。试验用的焊条采用低碳钢或低合金高强度钢焊条，应与试验的钢材相匹配，焊前要严格进行烘干。试件达到试验温度后，以标准焊接工艺规程焊接参数进行试验焊缝的焊接。

（3）试验步骤按图8-1所示装配试件，先焊拘束焊缝。当采用焊条电弧焊时，试验焊缝按图8-2所示进行。当采用自动送丝装置焊接时，按图8-3所示进行。试件焊完后，放置48h后，开始进行裂纹的检测和解剖。

图8-1 斜y形坡口焊接裂纹试验试件的形状和尺寸

图8-2 焊条电弧焊时的试验焊缝

图8-3 采用自动送丝装置焊接的试验焊缝

（4）检测裂纹及裂纹率的计算方法用肉眼或手持放大镜来检查焊接接头的表面和断面是否有裂纹，并按下列方法分别计算表面裂纹率、根部裂纹率和断面裂纹率。

1）表面裂纹率。

式中 C_f——表面裂纹率（%）；

∑L_f——表面裂纹长度之和（mm）（见图8-4a）；

L——试验焊缝长度（mm）。

2）根部裂纹率。采用试件着色的方法，然后拉断，并按下式计算出根部裂纹率：

式中 C_r——根部裂纹率（%）；

∑L_r——根部裂纹长度之和（mm）（见图8-4b）；

L——试验焊缝长度（mm）。

3）断面裂纹率。在试验焊缝上切出同样厚度的4～6块试件，检查5个断面上的裂纹深度（见图8-4c），并按下式计算出根部裂纹率：

式中 C_s——断面裂纹率（%）；

∑H_s——断面裂纹深度的总和（mm）；

H——焊缝的最小厚度（mm）。

图8-4 试样裂纹长度（深度）计算

a）表面裂纹 b）根部裂纹 c）断面裂纹

除了斜y形坡口的试件外，还可以把试件坡口做成直Y形的，这种坡口试件主要用于考核焊缝金属对裂纹的敏感性。

斜y形坡口焊接裂纹试验时，由于试件的两端被固定，对试验焊缝有较大的拘束作用，其拘束程度往往比实际结构（如船体、桥梁、球罐、油罐）的长焊缝还大，所以，一般情况下，只要裂纹总长度小于焊缝长度的20%，在实际焊接生产中就不会发生裂纹。

2.刚性固定对接裂纹试验

这种试验方法主要用于测定焊缝的裂纹倾向（包括冷裂纹和热裂纹），也可以测定热影响区的冷裂纹。

（1）试件制备试件的形状和尺寸如图8-5所示。试件的四周先用定位焊焊牢，焊脚尺寸为K，当板厚δ≤12mm时，K=δ，当板厚δ＞12mm时，则焊脚K=12mm。

（2）试验条件按实际焊接参数焊接试验焊缝，但应与实际产品结构相同，可以单层焊，也可以多层焊接。

（3）检测裂纹试件焊后在室温放置24h后，先检查焊缝表面，然后从试件中切出横截面焊缝的磨片两块，检查有无裂纹。一般以裂与不裂为评定标准，每种条件需焊2块试件。

3.插销试验

图8-5 试件的形状和尺寸

插销试验是研究钢材焊接热影响区对冷裂纹敏感性的一种试验方法。附加其他装置可研究“再热裂纹”和“层状撕裂”敏感性。

（1）插销试验的基本原理插销试验的基本原理是把被试钢材做成圆柱形试棒，插入与试棒直径相同的底板孔内，上端与底板孔的上表面平齐。试棒的上端有环形缺口或螺旋形缺口，然后以规定的热输入在底板上堆焊，并使过热区位于试棒的缺口内，使试棒上端缺口位置处于热影响区的粗晶部位，当焊后冷却到冷裂纹敏感的温度区间上限（大于或等于100℃）时，给插销试棒施加一轴向预定载荷，保持该载荷直到插销断裂或到规定时间卸载。经过多次改变载荷，可求出在试验的条件下不出现断裂的临界应力σ_cr，通过比较σ_cr的大小，可以评出材料抵抗冷裂纹的能力。插销试棒的形状如图8-6所示。

（2）插销试棒的形状插销试棒形状如图8-6所示。

（3）插销试棒各部位的尺寸插销试棒各部位的尺寸见表8-1。

表8-1 插销试棒各部位的尺寸