102 焊接接头的力学性能(一)PPT课件

第一节焊接接头的工作应力分布一、焊接接头的基本形式焊接接头是指用焊接方法连接的接头（简称接头）。

焊接接头包括焊缝、熔合区、热影响区和母材。

焊接接头的种类和形式很多，可以从不的角度将它们加以分类。

例如可按所采用的焊接方法、接头构造形以及坡口形状、焊缝类型等来分类。

根据所采用的焊接方法不同，接接头可以分为熔焊接头、压焊接头和钎焊接头三大类。

这三大类头又因采用的具体焊接方法不同而可进一步细分。

根据接头的构造式不同，焊接接头可以分为对接接头、T形（十字）接头、搭接接、角接接头和卷边接头。

1．对接接头在同一平面上，两板件端面相对焊接而形成的接称为对接接头，如图4-1-1所示。

2．搭接接头两板件部分重叠在一起进行焊接而形成的接头称搭接接头，如图4-1-2所示。

图4-1-1对接接头图4-2搭接接头3．T形接头一板件与另一板件相交构成直角或近似直角的接称为T形接头，如图4-1-3所示。

4．角接接头两板件端面构成直角或近似直角的连接接头称为接接头，如图4-1-4所示。

图4-1-3 T形接头图4-1-4角接接头5．卷边接头焊件端部预先卷边，在卷边处进行焊接的接头称为卷边接头，如图4-1-5所示。

图4-1-5卷边接头二、焊接接头的基本力学性能传统上把在常压和自然环境温度范围内进行的与超载变形、断裂和脆断有关的力学性能称为材料和焊接接头的力学性能。

断裂力学出现以前，经常只把拉伸、弯曲和冲击试验所测取的材料性能，称做材料的基本力学性能。

随着断裂力学的发展及其在工程中进行安全评估的日益普遍应用，断裂韧度也被列入基本力学性能的范围。

焊接接头基本力学性能的测试以及用其作为强度设计的依据进行安全评估比较复杂，主要原因是焊接接头的形状不连续性，焊接缺陷、焊接残余应力、焊接变形以及焊接接头各区的组织结构和性能的不均匀性。

对异质材料的焊接接头，除上述力学性能不均匀外，接头各部分的其他物理性能有时也可能存在较大差别。

这些都经常导致焊接接头力学性能测试结果有较大的分散性，甚至对相同接头，由于测试细节的不同，不同的测试者之间也可能得出具有显著差别的试验结果。

焊接接头试验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 B b+12平⾏部分宽度板 b 25≥管 bD≤76 12D>76 20当D≤38时，取整管拉伸平⾏部分长度l >L s+60或L s+12 过渡圆弧r 25注：L s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。

第三章焊接接头组织与力学性能分析本章对不同焊接参数的接头试件，分别进行了拉伸、冲击、弯曲、硬度以及金相组织分析试验，通过接头的各项力学性能指标、组织和硬度，来研究不同焊接工艺对低温钢06Cr19Ni10与16MnDR的焊缝组织性能的影响，从中选择最优的焊接工艺。

3.1力学性能按照表2-7和表2-8提供的焊接工艺，焊制不同坡口和不同焊接参数条件下的异种钢接头，制备标准试样并按要求进行了拉伸、冲击及弯曲试验。

3.1.1拉伸试验结果及分析在WE-1000液压式万能试验机上对不同焊接接头分别作拉伸试验，每组焊接参数制备2个试样，共3组。

试验结果见表3-1。

表3-1 焊接接头拉伸试验参数试样编号试样厚度(mm)断裂载荷( kN )抗拉强度(Mpa)断裂部位和特征L1-A 16 175 545 断于焊缝L1-B 16 170 530 断于焊缝L2-A 16 172 540 断于焊缝L2-B 16 176 550 断于焊缝L3-A 16 168.0 525 断于焊缝L3-B 16 175.0 545 断于焊缝根据标准NBT 47014-2011拉伸试验合格指标，试验母材为两种金属材料时，每个试样的抗拉强度应不低于本标准规定的两种母材抗拉强度最低值中的较小值。

从试验结果看，不同焊接工艺下的焊接接头的抗拉强度基本上等同于两侧母材强度，且高于两种母材抗拉强度最低值中的较小值。

焊接的接头均满足关于拉伸试验的评定要求。

对比之下横位焊接中编号2的抗拉强度要略高于其他两组。

其焊接速度较快，虽然钝边略小，但焊接的坡口也较小，使其焊接时熔化的母材较少，因此熔合比相对其他组会较小。

这使其抗拉强度高的原因。

3.1.2 冲击试验结果及分析在JB-300B冲击试验机上对不同焊接接头分别进行冲击试验，每组焊接参数制备9个试样，在两侧热影响区和焊缝区各3个，共3组。

试验结果见表3-3。

表3-3 焊接接头的冲击试验参数试样编号试样尺寸（厚×宽×长）（mm）缺口类型缺口位置试验温度(℃) 冲击吸收功（J）C1-1-15×10×55 V型热影响区(不锈钢侧）-40℃C1-1-2C1-1-3C1-2-15×10×55 V型焊缝-40℃C1-2-2C1-2-3C1-3-15×10×55 V型热影响区（低温钢侧）-40℃C1-3-2 C1-3-3C2-1-15×10×55 V型热影响区(不锈钢侧）-40℃C2-1-2C2-1-3C2-2-15×10×55 V型焊缝-40℃C2-2-2C2-2-3C2-3-15×10×55 V型热影响区（低温钢侧）-40℃C2-3-2 C2-3-3C3-1-15×10×55 V型热影响区(不锈钢侧）-40℃C3-1-2C3-1-3C3-2-15×10×55 V型焊缝-40℃C3-2-2C3-2-3C3-3-15×10×55 V型热影响区（低温钢侧）-40℃C3-3-2C3-3-3根据标准NBT 47014-2011冲击试验合格指标，钢质焊接接头每个区3个标准试样为一组冲击吸收功平均值应符合设计文件或相关技术文件规定，且不低于表3-4中规定值，至多有一个试样的冲击吸收功低于规定值，但不得低于规定值的70%。