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浅谈焊接工艺评定

发布日期:2020-03-18 16:19 作者:bbin宝盈 点击:

  的主要目的在于证明某一个焊接工艺是否能够获得符合要求的焊接接头,以判断该工艺的正确性、可行性,而不是评定焊接操作人员的技艺水平。焊接工艺评定是保证

  本文重点对比的是对接焊接接头(简称对接接头)力学性能试验方法的差异,包括取样差异,力学性能测试内容差异和评定依据的差异等,以供相关试验人员参考。

  焊接工艺评定对焊接人员要求熟练即可。焊接工艺评定报告并不直接指导生产,只是焊接工艺规程的支持文件,没有一份或多份焊接工艺评定报告支持的焊接工艺规程是没有意义的。焊接工艺评定程序见图1。

  焊接工艺评定试验通过对焊缝接头进行拉伸、弯曲、冲击等力学性能试验,来得知金属材料焊接性的好坏,金属焊接工艺过程简单而且接头质量高、性能好时就称作焊接性好,反之,就称作焊接性差。

  表1列出了各标准对工艺评定试验内容的要求。焊接工艺评定中拉伸和弯曲都是必进行项目,但是对于冲击试验并不是全部都要求进行,一般要求碳钢是必做的,不锈钢一般不要求做冲击,除非设计有要求。不同点首先是选用侧弯试样时所规定的最小板厚。

  其中比较特殊的是NB/T 47014-2011,虽然给出厚度大于等于20mm时进行侧弯试验,但是同时也给出说明厚度大于等于10mm时可以用侧弯代替面弯和背弯,尤其是当焊缝为不同焊接方法组合焊时更应该用侧弯;其次是硬度试验,EN ISO 15614-1:2004+A2:2012规定除了屈服强度小于275MPa的碳钢、奥氏体不锈钢以及镍基合金外都要求进行硬度试验,其他标准都是规定根据工程实际情况确定是否需要进行硬度试验。

  不同标准对拉伸试样形状及尺寸要求见图2和表2。接头拉伸试样原则上都是全厚度试样,当试样厚度太厚,试验机能力无法满足时,可以分层取样,尽量用最少的试样覆盖全厚度。当管材试样外径很小时,也可以全厚度拉伸。拉伸试样要去掉焊缝处的余高,与母材齐平即可。除了GB 50661-2011和EN ISO 15614-1:2004+A2:2012外,其他几个标准的管材拉伸允许将平行段部分刨平。

  各标准规定差异最大的是对试样平行段长度的要求,一种是长试样,另一种是短试样,短试样平行段基本就是焊缝和热影响区,着重考查的是焊缝区域的强度。另一方面,试样平行段长度越小,平行段宽度越小,应力集中影响区域就越大,这会导致测得的抗拉强度偏高。

  不同标准对弯曲试样形状及尺寸要求见图3和表3。弯曲试样的区别主要在面背弯上,侧弯的尺寸是相同的,美系的面背弯宽度尺寸较大,国内标准虽然引用美准,但是为了和国内其他标准相适应做了修改。弯曲试样的宽度越大对试验的要求也就越高。

  当试板厚度非常大时,可以分层取样,每个试样的宽度在20mm~40mm之间,以能够覆盖整个试板厚度为原则。另外弯曲中还有一种不常用弯曲方式为纵向弯曲,由于取样时平行于焊缝,占用试板的尺寸较大,只有当两种母材硬度差别较大时,推荐选用。

  不同标准对冲击取样位置及数量要求见图4和表4。所有标准中冲击试样标准尺寸都是10mm×10mm×55mm,开V型缺口,只是在尺寸的公差范围上略有变化。

  冲击试样优先选用标准尺寸试样,通常试样缺口选择垂直于焊缝表面,焊缝冲击试样缺口开在焊缝中心线上,热影响区缺口轴线至试样纵轴线与熔合线交点的距离大于零,并尽可能多的通过热影响区,通常为0.5~2mm,具体还要根据焊接热输入的大小不同来定。并且要尽量能够覆盖所有焊接方法焊接的部位。

  各标准主要的差异在冲击的取样位置及数量上,冲击试样的取样位置都分为焊缝区和热影响区,焊缝区比较明确,热影响区是指焊接时,由于热源的作用,母材的组织和性能发生变化的区域。但随着板厚和焊接方法的不同,取样位置及数量也不同。AWS D1.1/D1.1M-2015中增加了熔合线mm的热影响区冲击, ASME IX-2013关于冲击部分的取样要求是引用ASME VIII《压力容器施工规程》,而其他标准中都各自有具体描述。

  试验过程基本参照相应体系的试验标准,在这里试验标准异同点就不做详细介绍,下面主要介绍试验过程中需要注意的地方。

  接头拉伸试验主要考核的是焊接接头的强度指标,注意拉伸速度按试验方法中检测抗拉强度的速度,一般推荐不超过25mm/min。

  弯曲试验要注意尽量保证焊缝处受弯,尤其是焊缝两边母材强度差别较大的情况下更容易产生受弯不再焊缝处,此时可以选用纵向弯曲试样或者辊筒弯曲方式代替。

  冷弯试验的目的是测定焊接接头的塑性,同时可以反映出焊接接头各区域的塑性差别,考核熔合区的熔合质量和暴露焊接缺陷,其中面弯和背弯易于发现单面焊的表面和根部缺陷,侧弯检验焊层和母材之间的结合强度及多层焊时的尾间缺陷,所以试样受拉面要尽可能的包含焊缝及热影响区。

  在试验过程中压头直径的选择为主要影响因素,从理论上计算当弯心直径等于4倍试样厚度时,弯曲试样外表面的纤维伸长率为20%,可以满足大部分低碳钢,结构钢合金钢和不锈钢,比较合理,这一点各标准已趋于统一。

  接头冲击试验与原材料冲击试验一样,没有区别,最关键的因素是冲击温度的选择,首先根据设计要求来确定,其次再根据母材的材料标准来确定。

  弯曲实验对单个试样上裂纹及其他缺欠单个长度都要求不大于3mm,不同点是是否应当计算角裂纹及如何计算角裂纹,还有各个试样上裂纹及缺欠总长要求的数值不同。

  焊接工艺评定标准目前没有一个统一的标准,各个标准在检测的内容,取样的数量和位置,试样的尺寸等方面都有各自的要求。所以在评定的过程中要特别注意,以免影响对结果的评定

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