金属材料焊接工艺制定与评定课件.ppt

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1、金属材料焊接工艺制定与评定安徽机电职业技术学院李国强2011.9.6第三节　金属焊接性试验金属焊接性试验的目的评定金属材料的焊接性研制和开发新型的焊接材料拟定产品的焊接工艺一.焊接性试验的内容(一)焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力热裂纹试验与焊接材料关系密切,母材也有一定的影响。(二)焊缝及焊接热影响区金属抵抗产生冷裂纹的能力冷裂纹试验是针对母材进行的试验(三)焊接接头抗脆性转变能力焊接接头抗脆性转变能力也是焊接性试验常常涉及的一项内容。(四)焊接接头的使用性能根据特定的使用环境制定专门的试验方法,主要包括力学性能和产品要

2、求的其他使用性能，如不锈钢的耐腐蚀性、低温钢的低温冲击韧性、耐热钢的高温蠕变强度或持久强度等试验。二、焊接性试验方法分类(一)直接模拟试验类方法仿造实际焊接条件,通过观察是否发生某些焊接缺陷或发生缺陷的程度,直观的评价焊接性的优劣。常采用的方法有:焊接冷裂纹试验、焊接热裂纹试验、再热裂纹试验、层状撕裂试验、应力腐蚀裂纹试验、脆性断裂试验。(二)间接推算类方法:(三)使用性能试验类:(二)间接推算类方法:不需要焊接焊缝,而是根据材料的化学成分、金相组织、力学性能之间的关系,联系焊接热循环过程进行推测和评估,从而确定焊接性

3、的好坏和合适的焊接条件.使用的方法主要有:碳当量法、焊接裂纹敏感指数法、连续冷却组织转变曲线法、焊接热---应力模拟法、焊接热影响区最高硬度法及断口金相分析等.（三)使用性能试验类:将施焊的焊接接头甚至产品在使用条件下进行各方面性能的试验,以试验结果来评定焊接性.如:焊缝及接头的拉伸、弯曲、冲击等力学性能、高温蠕变及持久强度试验、断裂韧性试验、低温脆性试验、耐腐蚀及磨蚀试验、疲劳试验等。焊接性试验方法工艺焊接性使用焊接性直接法间接法由碳当量推测焊接性裂纹敏感指数及临界应力裂纹敏感性的临界冷却时间连续冷却组织转变图断口分

4、析、金相组织分析焊接热影响区最高硬度焊接热、力模拟试验直接法间接法实际产品结构运行的服役试验压力容器的爆破试验焊缝及接头的常规力学性能试验焊缝及接头的低温脆性试验焊缝及接头的断裂韧性试验焊缝及接头的高温性能试验焊缝及接头的疲劳、动载试验焊缝及接头的抗腐蚀性试验应力腐蚀开裂试验焊接热裂纹试验焊接冷裂纹试验再热裂纹试验层状撕裂试验热应变时效脆化试验3、选择原则针对性：针对具体结构、使用条件制定实验方案可比性：实验条件尽量接近实际焊接条件可靠性：试验结果可靠，具有再现性经济性：降低试验成本一、直接试验法主要针对焊接中产生裂纹

5、第四节常用的焊接性试验方法(一)、焊接冷裂纹敏感性试验方法促进焊接冷裂纹产生的三大主要因素a.淬硬组织b.扩散氢c.拘束应力1斜Y形坡口焊接裂纹试验法(小铁研试验)（1）目的评定打底焊缝以及HAZ的冷裂倾向确定防止冷裂纹的临界预热温度（2）应用对象碳素钢焊接接头热影响区冷裂纹倾向低合金高强钢打底焊缝及其热影响区冷裂纹倾向（3）试验方法1)试件制备试板形状及尺寸如图所示。被焊钢材板厚δ=9-38mm。对接接头坡口用机械方法加工。试板两端各在60mm范围内施焊拘束焊缝，采用双面焊。保证中间待焊试样焊缝处有2mm间隙。2)试

6、验条件试验焊缝选用的焊条应与母材相匹配，所用焊条应严格烘干。推荐采用下列焊接参数：焊条直径4mm，焊接电流（170±10）A，焊接电压（24±2）V，焊接速度（150±10）mm/min。a)焊条电弧焊试验焊缝b)焊丝自动送进的试验试验焊缝只焊一道，不填满坡口。焊后静置和自然冷却24h后截取试样和进行裂纹检测。3)检测与裂纹率计算用肉眼或手持5-10倍放大镜来检测焊缝和热影响区的表面和断面是否有裂纹。按下列方法分别计算试样的表面裂纹率、根部裂纹率和断面裂纹率。（4）评定准则:由于该试验接头的拘束度很大，远超过了实际对接

7、接头的拘束度，且试件坡口为斜Y型，应力集中程度大，其试验条件苛刻，一般认为试验中裂纹率≤20%，实际构件不发生冷裂纹（5）特点优点:1不需要专用设备2在施工现场可以应用缺点:要进行大量的解剖检查，试验周期比较长2、插销试验（1）目的主要用来考核材料的氢致延迟裂纹敏感性也可用来考核再热裂纹和层状撕裂等的敏感（2）应用是测定低合金钢焊接热影响区冷裂纹敏感性的一种定量试验方法。这种方法因消耗材料少、试验结果稳定，所以应用较广泛。（3）试验原理图插销试棒的形状a)环形缺口插销b)螺形缺口插销插销试棒、底板及熔敷焊道a)环形缺口

8、插销b)螺形缺口插销1)试样制备将被焊钢材加工成圆柱形的插销试棒，插销试棒的形状如上页图所示。试棒上端附近有环形或螺形缺口。将插销试棒插入底板相应的孔中，使带缺口一端与底板表面平齐，如图。2)试验过程按选定的焊接方法和严格控制的工艺参数，在底板上熔敷一层堆焊焊道，焊道中心线通过试棒的中心，其熔深应使缺口尖端位于热影响区的粗晶区。焊