焊接热裂纹敏感性试验方法 (1)
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目录
1 试验的选择与目的.............................................................................. 1
2 试验方法 ............................................................................................. 1
3 现行标准 ............................................................................................. 1
4 试件分析 ............................................................................................. 2
5 试件制备 ............................................................................................. 2
5.1 试件 ............................................................................................ 3
5.2 试验装置 .................................................................................... 3
5.3试验流程 ..................................................................................... 4
6 试验计算 ............................................................................................. 4
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工艺焊接性直接试验方法
1 试验的选择与目的
工艺焊接性直接试验方法有焊接冷裂纹试验、焊接热裂纹试验、再热裂纹实验、层状撕裂试验和析因理化试验。
按本次试验要求，选择焊接热裂纹敏感性试验。它是检验焊接热裂纹敏感性的试验。是评定金属焊接性的一类专门试验，对于不锈钢、耐热合金、铝合金等材料尤为重要。通过焊接热裂纹试验可达到两个目的：(1)测定某一组待焊金属(不同型号材料)的热裂纹敏感性，比较试验结果，选择符合工程设计要求的较理想的待焊金属。为此，规定了统一的试样尺寸和焊接试验条件。(2)用来确定待焊金属、焊接添加材料和焊接接头型式以及焊接工艺条件的适应性组合，以选定热裂纹倾向最小的合理的焊接工艺规范。
2 试验方法
常用的焊接热裂纹试验方法有T形接头焊接裂纹试验、压板对接(FISCO)焊接裂纹试验、横向可变拘束裂纹试验、可变刚性裂纹试验、十字搭接裂纹试验等等。本次试验的材质为Q345qD桥梁钢和Q420qE桥梁钢，采用压板对接(FISCO)焊接裂纹试验。该试验适用于低碳钢焊条、低合金钢焊条和不锈钢焊条焊缝的热裂纹敏感性实验。该法要求试件少，制备方便，试验结果重复性好，已作为我国焊条验收检查的主要试验方法之一。
3 现行标准
GB 4675.4-84《焊接性试验 压板对接(FISCO)焊接裂纹试验方法》；
GB 981-76《低碳钢和低合金高强度钢焊条》；
GB 983-76《不锈钢焊条》。
4 试件分析
本次试验的材质为Q345qD桥梁钢和Q420qE桥梁钢。
Q345qD钢板以热轧、正火或热机械轧制状态交货，Q345qD钢板厚度不大于150mm，屈强比不大于0.85，专用于架造铁路或公路桥梁的钢板。
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Q420qE钢板以热机械轧制状态交货，钢板厚度不大于150mm，屈强比不大于0.85，主要用于公路桥梁或跨海大桥用钢板。
4.1 试件化学成分及力学性能
Q345qD桥梁钢的钢板化学成分及其力学性能如表1、表2所示，Q420qE桥梁钢的钢板化学成分及其力学性能如表3、表4所示。
表1 热轧或正火状态下钢化学成分(质量分数)/%
C Si Mn Nb V Ti Cr Ni Cu N
≤0.18 ≤0.55 0.9~1.6 0.005~0.06 0.01~0.08. 0.006~0.03 ≤0.3 ≤0.3 ≤0.3 ≤0.008
表2 Q345qD钢板力学性能
拉伸实验 冲击试验
下屈服强度R/MPa 抗拉强度R/MPa 断后伸长率A/% 温度/℃ 冲击吸收
能量KV2/J
≥345 ≥490 ≥20 -20 ≥120
表3 热轧或正火状态下钢化学成分(质量分数)/%
C Si Mn Nb V Ti Cr Ni Cu N
≤0.11 ≤0.55 1.0~1.7 0.01~0.09 0.01~0.08. 0.006~0.03 ≤0.5 ≤0.3 ≤0.3 ≤0.008
表4 Q420qE钢板力学性能
拉伸实验 冲击试验
下屈服强度R/MPa 抗拉强度R/MPa 断后伸长率A/% 温度/℃ 冲击吸收
能量KV2/J
≥420 ≥540 ≥19 -40 ≥120
5 试件制备
本标准适用于GB 981-76《低碳钢和低合金高强度钢焊条》和GB 983-76《不锈钢焊条》等焊条的焊接裂纹实验。该试验是由瑞士学者H.M.Schnadt提出的，适用于低碳钢焊条、低合金钢焊条和不锈钢焊条焊缝的热裂纹敏感性试验。
试验时为避免焊接部位氧化皮的影响，试件对接坡口附近表面要进行打磨或机械切削加工。
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5.1 试件
试件的形状和尺寸如图1所示。
图1 试件的形状和尺寸
试件为I形坡口，采用机械切削加工。
5.2 试验装置
FISCO试验装置如图3所示，这种实验装置是由C形拘束框架、齿形底座以及紧固螺栓等组成的。
在C形夹具中，垂直方向用14个紧固螺栓以3×105N的力压紧试板，横向用4个螺栓以6×104N的力定位，把试板牢牢固定在试验装置内。
FISCO试验方法加工容易，材料消耗不多，有良好的热裂纹敏感性，适用于奥氏体钢热裂纹试验。
图3 C形拘束框架装配图
1—C形拘束框架 2—试件 3—紧固螺栓
4—齿形底座 5—定位塞片 6—调节板
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5.3试验流程
将试件2安装在C形拘束框架1内，在试件坡口两端按试验要求装入相应尺寸的塞片，以保证坡口间隙。坡口的间隙可在0~6mm内变化。坡口间隙的大小对产生裂纹的影响很大，随着间隙尺寸的增加，裂纹率也增大。因此，可以通过调整间隙尺寸以适应不同裂纹敏感性焊条的实验。
将水平方向的螺栓紧固，紧到顶住试件即可。垂直方向的螺栓要用指示式扭扳手以120N·m的转矩紧固好。
试件固定好后，按图4所示的从左至右按顺序焊接4条长约40mm的试验焊缝，其间距约为10mm。焊接弧坑原则上不填满。
焊接结束后约10min将试件从装置中取出。待试件冷却后，将试件焊缝沿轴向弯断，观察断面有无裂纹并测量裂纹长度。
图4 试验焊缝的位置
6 试验计算
按图5所示，对4条焊缝断面上所测得的裂纹长度采用下列公式计算裂纹率。
C=∑𝑙𝑖∑𝐿𝑖×100%
式中C—裂纹率(%)；
∑𝑙𝑖—4条试验焊缝上的裂纹长度之和(mm)；
∑𝐿𝑖—4条试验焊缝的长度之和(mm)。
图5 裂纹长度的计算
