焊接接头拉伸试验

2024-06-20

焊接接头拉伸试验（精选四篇）

焊接接头拉伸试验篇1

但是关于GH4169合金焊接接头的高温疲劳裂纹扩展性能方面的所做的研究比较少[2,3,4],因此本工作针对GH4169合金电子束焊接接头的高温疲劳裂纹扩展性能进行了试验研究,为GH4169合金焊接头的疲劳断裂预测提供了技术依据。本研究分为两部分。第一步试验研究得出在650℃下GH4169合金母材和焊接接头的疲劳裂纹扩展速率。第二步通过计算预测并比较GH4169合金母材和焊接接头的疲劳寿命。

1 试验材料和试验方法

试验材料采用GH4169合金,在650℃下的材料参数见表1。取焊缝区和母材作为疲劳裂纹扩展试验的试验部位, 采用楔型加载(WOL)试件,应力比R=0.1,试件尺寸及裂纹形式如图1所示。疲劳裂纹扩展试验在MTS810疲劳试验机上进行。

2 结果和分析

a-N曲线如图2所示,经七点递增多项式方法进行局部拟和求导,得出疲劳裂纹扩展速率da/dN和裂纹长度的拟合值,以及应力强度因子幅ΔK,650℃下在双对数坐标中da/dN和ΔK的关系曲线见图3,由图3中见,在双对数坐标中基本上呈线性关系。

采用Paris公式对试验数据进行回归,得到公式中的材料常数C和m,从而得出了650℃下da/dN和ΔK之间的关系,见表2。根据疲劳裂纹扩展速率方程画出拟合曲线如图4。

从图4可以看出在650℃高温下,GH4169合金母材的疲劳裂纹扩展速率高于相应的焊接接头的疲劳裂纹扩展速率。高温下材料的弹性模量和屈服点也随之降低,氧化作用也增强,从而使疲劳裂纹扩展速率随温度增加而加快。

我国一般定义0.5mm为疲劳初始裂纹尺寸,本研究在焊接接头的疲劳评定中也沿用这一规定,即取初始裂纹长度a0=0.5mm来分析接头的剩余寿命。在不同应力条件下,临界裂纹尺寸δc见表1。

为分析疲劳寿命,应力比r取0.1,将a0,ac和上述材料参数代入下式[5]

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从而得在不同的应力幅Δσ下的疲劳剩余寿命。图5为在同一坐标系下表示的650℃高温GH4169合金母材及焊接接头的疲劳裂纹扩展寿命,若给定应力幅,可以由图5估算GH4169合金接头的疲劳剩余寿命。

3 结论

(1)疲劳裂纹扩展试验及数据统计分析表明,在高温试验条件下,GH4169合金母材的中值疲劳裂纹扩展速率高于相应焊缝的中值疲劳裂纹扩展速率。

(2)电子束焊接接头的疲劳裂纹扩展寿命取决于疲劳裂纹扩展速率、初始裂纹尺寸和裂纹容限。母材及焊缝的疲劳裂纹扩展速率和裂纹容限均有较大的差异,因此,在疲劳裂纹扩展寿命评定中必须综合进行分析。

(3)在初始裂纹尺寸相同的情况下,虽然GH4169合金电子束焊缝的裂纹容限比母材的裂纹容限小,但由于焊缝疲劳裂纹扩展速率较母材的小,所以在相同的初始裂纹尺寸和应力幅条件下,GH4169合金焊缝区疲劳裂纹扩展到临界裂纹尺寸的剩余寿命要高于母材的剩余寿命。

摘要：对GH4169合金焊接接头在650℃下的疲劳裂纹扩展性能进行了测试和分析。结果表明,疲劳裂纹扩展速率、初始裂纹尺寸、裂纹容限和温度对焊接接头的疲劳裂纹扩展寿命都有影响。母材及焊缝的疲劳裂纹扩展速率和裂纹容限均有较大的差异。

关键词：疲劳,裂纹扩展,高温合金

参考文献

[1]PADULAII S A,SHYAMA,RITCHIE RO,et al.Highfrequen-cy fatigue crack propagation behavior of a nickel-base turbine disk alloy[J].International Journal of Fatigue,1999,21:725-731.

[2]李树祺,庄景云,谢锡善,等.GH169合金显微组织对合金裂纹扩展速率的影响[J].材料工程,1998,(5):26-27.

[3]周建波,董建新,徐志超,等.GH761涡轮盘650℃疲劳蠕变交互作用下的裂纹扩展速率[J].特殊钢,2002,(3):19-20.

[4]何玉怀,李骋,刘绍伦,等.GH4169合金疲劳裂纹扩展性能的试验研究[J].燃气涡轮试验与研究,2004,(4),5-8.

焊接接头拉伸试验篇2

(1)钢筋焊接的一般规定

在施工现场进行钢筋焊接施工，应按国家现行标准《钢筋焊接及验收规程》JGJ18、《钢筋机械连接通用规程》JGJ107、《混凝土施工质量验收规范》(GB50204-)的相关规定，抽取钢筋焊接接头试件作力学性能试验，由有资质的检测机构进行试验，并出具钢筋焊接接头试验报告，

纵向受力钢筋的连接方式种类较多，现场施工应按设计要求采用。如果施工图未指明受力钢筋的连接方式，施工所采用的连接方式应得到设计书面认可。

纵向受力钢筋接头应实行见证取样送检。

焊接工人必须具备有效的岗位证书。

(2)钢筋焊接常用的焊接方法

包括电阻点焊、闪光对焊、电弧搭接焊、电弧帮条焊、电渣压力焊、气压焊等。

混凝土结构中的钢筋焊接骨架和钢筋焊接网，宜采用电阻点焊制作。钢筋的对接焊接宜采用闪光对焊。纵向受力钢筋的搭接连接应采用电弧搭接焊;纵向受力等直径钢筋连接可使用电弧帮条焊;电渣压力焊适用于现浇混凝土结构中竖向或斜向(倾斜度在4：1范围内)钢筋的连接;气压焊可用于钢筋在垂直位置，水平位置或倾斜位置的对接连接。采用气压焊两钢筋直径不同时，其两直径之差不得大于7mm。

(3)取样规定

在工程开工或者每批钢筋正式焊接前，参与该项施焊的焊工应模拟现场条件进行焊接工艺试验。试验合格后，方可正式施焊。试验结果应符合质量检验与验收时的要求。每种牌号、每种规格钢筋至少做一组试件。若第一次未通过，应改进工艺，调整参数，直至合格为止。此类试件可简称为模拟试件。

a、闪光对焊接头的质量检验，应按下列规定分批进行外观检查和力学性能试验：

①在同一台班内，由同一焊工完成的300个同牌号，同直径钢筋焊接接头应作为一批。当同一台班内焊接的接头数量较少，可在一周内累计计算;累计仍不足300个接头时，应按一批计算;

②力学性能检验时，应从每批接头中随机切取6个接头，其中3个做拉伸试验，3个做弯曲试验。

③封闭环式箍筋闪光对焊接头，以600个同牌号，同规格的接头作为一批，只做拉伸试验。

b、钢筋电弧焊，电渣压力焊的质量检验，应按下列规定分批进行外观检查和力学性能试验：

在现浇混凝土结构中，应以300个同牌号钢筋、同型式接头作为一批;在房屋结构中，应在不超过二层楼中300个同牌号钢筋，同型式接头作为一批，

每批随机切取3个接头，做拉伸试验。在同一批中，若有几种不同直径的钢筋焊接接头，应在最大直径钢筋接头中切取3个试件。

c、钢筋气压焊接头的质量检验，应按下列规定分批进行外观检查和力学性能试验：

在现浇混凝土结构中，应以300个同牌号钢筋、同型式接头作为一批;在房屋结构中，应在不超过二层楼中300个同牌号钢筋、同型式接头作为一批。每批随机切取3个接头，做拉伸试验。在梁、板的水平钢筋连接中，应另切取3个接头做弯曲试验。在同一批中，若有几种不同直径的钢筋焊接接头，应在最大直径钢筋接头中切取3个试件。

(4)判定标准

a、钢筋电弧焊，电渣压力焊，气压焊接头拉伸试验结果均应符合下列要求：

①3个热轧钢筋接头试件的抗拉强度均不得小于该牌号钢筋规定的抗拉强度;RRB400钢筋接头试件的抗拉强度均不得小于570N/mO;

②至少应有2个试件断于焊缝之外，并应呈延性断裂。

当达到上述2项要求时，应评定该批接头为抗拉强度合格。

当试验结果有2个试件抗拉强度小于钢筋规定的抗拉强度，或3个试件均在焊缝或热影响区发生脆断时，则一次判定该批接头为不合格。

当试验结果有1个试件的抗拉强度小于规定值，或2个试件在焊缝或热影响区发生脆性断裂，其抗拉强度均小于钢筋规定抗拉强度的1.10倍时，应进行复验。

复验时，应再切取6个试件。复验结果，当仍有1个试件的抗拉强度小于规定值，或有3个试件断于焊缝或热影响区，呈脆断，其抗拉强度小于钢筋规定抗拉强度的1.10倍时，应判定该批接头为不合格。当接头试件虽断于焊缝或热影响区，呈脆性断裂，但其抗拉强度大于或等于钢筋规定抗拉强度的1.10倍时，可按断于焊缝或热影响区之外，呈延性断裂同等对待。

b、闪光对焊接头、气压焊接头进行弯曲试验时应符合下列要求：

当试验结果，弯至90°，有2个或3个试件外侧(含焊缝和热影响区)未发生破裂，应判定该批接头弯曲试验合格。

当3个试件均发生破裂，则一次判定该批接头为不合格品。

当有2个试件发生破裂，应进行复验。

复验时，应再切取6个试件。复验结果，当有3个试件发生破裂时，应判定该批接头为不合格品。

焊接接头拉伸试验篇3

关键词：熔敷金属；焊接热输入；力学性能

中图分类号：TG407

0 前言铁路货运重载运输是提高运能、降低运营成本的有效途径，是世界铁路货车技术发展的重要标志和趋势，罐车作为国内主型铁路货车之一也不例外。在70吨级罐车成熟技术的基础上，自行开发设计了GQ80型轻油罐车，传统的罐车罐体通常采用Q345A或G345R等低合金钢，焊接工艺成熟，通过多年的使用证明Q345钢制造的罐体安全可靠，焊接性能良好，而GQ80型罐车罐体采用了高强度耐候钢Q450NQR1，由于此钢种是首次在罐车罐体上使用，为了确保GQ80型罐车在制造、使用、运行过程中焊缝的安全可靠，对罐体的焊接接头的性能进行全面试验研究是非常有必要的[1-2]。

1 焊接试板制作工艺

GQ80型轻油罐车罐体板材采用符合《运装货车387号文》的高强度耐大气腐蚀钢Q450NQR1，特点是低磷、强度高及低温冲击韧性高，其化学成分见表1。

罐车罐体纵环缝均采用埋弧自动焊，所以焊接接头试验为埋弧焊焊接接头，选用的埋弧焊丝为符合TB/T2374-2008《铁道车辆用耐大气腐蚀钢及不锈钢焊接材料》的TH550-NQ-Ⅲ，焊丝直径5 mm，焊剂SJ101，焊丝的化学成分见表2。

试板焊接完全按照罐体纵环缝焊接形式进行制作，坡口形状为V形，坡口角度70°，钝边5 mm，组对间隙0～2 mm，具体如图1所示。焊接方法采用埋弧自动焊，焊前焊剂SJ101在300～350 ℃烘干1～2 h，先焊接坡口正面焊缝，背面用角磨机打磨，清除金属溢流物等，不清根，埋弧焊焊接背面焊缝，焊接工艺参数见表3。试件焊接完成后，通过外观检测，再放置24 h后，进行射线探伤，合格后按照试验要求分别加工试样。

2 力学性能试验

根据GQ80罐车技术条件，罐体焊接必须按照NB/T 47014—2011《承压设备焊接工艺评定》进行焊接工艺评定，依据标准要求，在焊接试板上截取制作拉伸、弯曲和冲击试样，试验试样如图2～4所示，评定结果见表4。

根据NB/T 47014—2011《承压设备焊接工艺评定》要求，试样抗拉强度应不低于规定母材抗拉强度最低值，10 mm厚的高强度耐候钢（Q450NQR1）抗拉强度下限值为550 MPa，试验结果均大于550 MPa。弯曲试样弯曲到180°后，其拉伸面上的焊缝和热影响区内沿任何方向没有产生开口缺陷，4个弯曲试样均合格。按照设计和材料的要求，冲击试验在-40 ℃下进行，3个标准试样冲击吸收能量平均值≥31 J，试验结果合格。从表4的试验数据可看出此焊接接头的抗拉强度、弯曲性能及冲击值均符合设计和标准的要求，能够满足新产品的焊接质量要求。

3 硬度试验

硬度试验可以测得焊缝金属、热影响区和母材的硬度值，通过硬度测试，可以了解区域偏析和近缝区的淬硬倾向，根据淬硬倾向大小来反应钢材对冷裂纹的敏感程度。此次硬度试验按照GB/T 2654—2008《焊接接头硬度试验方法》进行测定，焊接接头试验位置示意图如图5所示。

通过对14个点的硬度测试，结果见表5。

从表5的测试结果可以看出，高强度铁道用耐候钢Q450NQR1在常温下焊接接头的最高硬度明显低于焊接冷裂纹倾向的临界维氏硬度值350 HV，即高强度铁道用耐候钢Q450NQR1无需预热便可进行焊接，这种钢材对焊接冷裂纹不敏感，即其焊接性良好。

4 腐蚀试验

根据罐车运输的介质，选用典型的汽油作为GQ80型轻油罐车罐体母材和焊接接头的腐蚀介质，按照JB/T 7901—1999《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》进行试验。

采用板状材料试样，试样尺寸为：50 mm×25 mm×2 mm，平行试样取3个；试验温度为（50±1） ℃；时间为168 h；试验介质为汽油；试验仪器为电热恒温水浴锅、1 L玻璃烧杯等（图6）。

按照要求进行试验后，用清水冲洗试样，用毛刷去除试样表面的腐蚀产物，然后用丙酮超声波清洗试样，吹干称重。全浸腐蚀试验的评定方法根据试样的腐蚀形态特征情况和腐蚀失重（对于腐蚀产物难以去除的则为增重）综合评定，对于均匀性全面腐蚀，可以根据腐蚀速率判断腐蚀的严重性，腐蚀试样如图7所示。

试样通过腐蚀后腐蚀形貌如图8所示。可以看到，Q450NQR1母材和焊缝试样表面均无明显腐蚀特征，即在汽油环境中两种材料状态均具有很好的耐蚀性能。

5 卷板试验

为了了解带丁字接头的Q450NQR1钢板在制造罐体过程中，通过滚圆机将板材卷制成筒体，板材和焊接接头是否会产生缺陷（如裂纹），通过卷板试验评估板材与焊接接头的力学性能。

将规格为2 000 mm×1 000 mm×10 mm的3块板按照图9的尺寸及型式拼接成一块大板，按照评定合格的焊接工藝进行焊接，这样拼板在卷制时就会出现一条纵缝和一条环缝（图10），按照GQ80罐体弧度进行卷制（图11），成形前后进行射线探伤，来判断焊接接头是否有裂纹的产生。再在卷制后的试板上的母材

图11 卷板后的实物

和焊接接头上截取600 mm×300 mm试板，按照弯曲方

向，母材纵向和横向试板各一块，纵缝和环缝试板各一块。将带焊缝的试板焊缝余高打磨与母材平齐，通过校平，取试样，进行力学性能试验。

通过射线探伤，滚圆前后焊缝均无裂纹产生，母材的性能测试结果见表6，焊接接头测试结果见表7。

6 结论（1）通过力学性能测试，焊接接头的各项力学性能和弯曲性能均符合设计和标准要求，满足GQ80型轻油罐车焊接质量要求。（2）通过焊接接头的硬度值测试，说明高强度耐候钢Q450NQR1无需预热便可进行焊接，对焊接冷裂纹不敏感，其焊接性良好。（3）通过Q450NQR1母材和焊缝试样在汽油环境中的腐蚀试验。说明Q450NQR1钢材可用于制备储存汽油等轻油介质的容器或罐车。（4）通过卷板试验，说明带焊缝的Q450NQR1钢板进行滚圆不会产生裂纹，且各种性能符合要求。

参考文献

[1] [ZK（#]曲朝霞，李自刚.宝钢高强度铁道车辆用钢的焊接技术[J].钢铁，2005，40（5）：65-68.

焊接接头拉伸试验篇4

目前焊接已成为工程结构上的最主要连接方法,焊接结构重量占钢铁结构总用量50%以上。然而,焊接结构的断裂事故却频繁发生,其中80%—90%为疲劳失效[1]。这些疲劳失效频繁地发生在铁路公路桥梁、发电站管道和海洋工程结构、高速客车车体和转向架以及水轮机叶片的焊接部位,造成巨大的经济损失[2]。因此,研究焊接接头的疲劳断裂行为具有重要的理论和应用价值。

1 Q235与B+级钢焊接试件p-S-N曲线

1.1 试件制备

Q235钢与B+级钢焊接试件焊接工艺参数如下:(1) 焊丝牌号:SM—70;(2) 焊丝直径:Φ1.2 mm;(3) 保护气体:80%Ar+20%CO2;(4) 气体流量:(20—25)L/min;(5) 焊缝层数:两层;(6) 焊接电流:(00—260)A;(7) 焊接电压:(24—28)V;(8) 焊接速度:(300—400)mm/min。

Q235与B+级钢焊接试件结构形式及尺寸如图1所示。

1.2 疲劳试验及结果

疲劳试验在Material Test System 810电液伺服疲劳试验机上进行,采用为美国MTS公司提供的Basic TestWare控制软件,疲劳试验加载波形为Sine波,波形采用PVC补偿,加载频率为(8—20)Hz,试验机加载精度在±1.5%以内。针对Q235钢与B+级钢焊接试件进行应力水平为100、90、65、36、29 MPa、应力比为R=-1的等幅疲劳试验,试验结果列入表1中。

2 S355钢焊接试件疲劳试验

2.1 试件制备

S355钢焊接试件焊接工艺如下:(1) 焊接方法:二氧化碳气体保护焊;(2) 坡口类型:HY10;(3) 单件母材:S355J2G3 (EN 10025—1);(4) 保护气体:Ar∶CO2=85∶15;(5)气体流量:(14—16) L/min;(6) 焊接位置:PA(平焊);(7) 电流:直流反接(DCEP);(8) 层间温度:≤250 ℃;(9) 焊丝牌号:ER70S—6;(11) 焊丝直径:1.2 mm;(12) 热处理温度:590±15 ℃。

2.2 疲劳试验及结果

针对B+级钢焊接试件分别进行了100、70、45 MPa三个应力水平疲劳试验,试验结果列入表2中。

3 试验结果分析

对于小子样采用Shapiro检验法[2]。将疲劳寿命或者对数疲劳寿命(X1,…,Xn)按由小到大的顺序排列,检验统计量

$W = \frac{L^{2}}{\sum_{i = 1}^{n} (X_{i} - \bar{X})^{2}}$ 。