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各类焊缝连接的强度计算焊缝是一种将金属材料通过熔化和凝固来连接的工艺。
焊接连接的强度是判断焊缝质量的重要指标之一，也是确保焊接结构安全可靠的关键因素之一、下面将介绍不同类型焊缝连接的强度计算方法。
1.纵向接头焊缝强度计算方法纵向接头焊缝是指在连接件的纵向方向上进行焊接。
若焊缝的宽度为b，其强度计算方法如下所示：强度=焊缝截面积×焊缝的强度焊缝截面积=焊缝宽度×连接件的长度焊缝的强度可以通过实验得出，一般根据焊缝的类型和焊接材料的强度来确定。
2.横向接头焊缝强度计算方法横向接头焊缝是指在连接件的横向方向上进行焊接。
横向接头焊缝的强度计算方法与纵向接头焊缝类似，只是焊缝的宽度和连接件的长度需要根据具体情况来确定。
3.对接焊缝强度计算方法对接焊缝是将两个平行连接件通过焊接进行连接。
对接焊缝的强度计算方法一般采用连接件的孔边有效长度来进行计算。
孔边有效长度是指连接件孔边与焊缝的距离。
对于不同类型的对接焊缝，可以根据实验得到的结果或者理论计算的方法来确定焊缝的强度。
4.角接焊缝强度计算方法角接焊缝是将两个连接件按照一定的角度进行焊接。
角接焊缝的强度计算方法与对接焊缝类似，也是采用连接件的孔边有效长度来进行计算。
需要注意的是，上述计算方法是根据焊缝的形状和连接件的尺寸来确定的，对于具体的焊缝强度计算，还需要考虑材料的物理性质、焊接工艺参数等因素。
此外，还可以通过有限元分析等数值模拟方法来计算焊缝连接的强度。
这种方法可以更真实地模拟焊接过程和焊缝的行为，得到更准确的强度预测结果。
综上所述，焊缝连接的强度计算需要考虑多个因素，包括焊缝形状、连接件尺寸、焊接材料的强度、物理性质和焊接工艺参数等。
正确的强度计算方法可以确保焊接结构的安全性和可靠性。
钢筋施工中的焊接质量要求与检验标准钢筋焊接是建筑施工中常见的连接工艺，其质量直接关系到整个结构的稳定性和安全性。
因此，钢筋焊接质量要求与检验标准成为了建筑工程中不可忽视的重要环节。
本文将探讨钢筋施工中的焊接质量要求与检验标准，以提高焊接工艺的可靠性和合格率。
一、焊接质量要求1. 焊接接头的牢固性焊接接头的牢固性是钢筋焊接的首要要求。
在进行焊接时，焊工应确保焊接材料与钢筋之间的牢固连接，避免出现脱焊、开裂等情况。
一般来说，焊接接头的牢固性应达到设计要求的强度，以确保整个结构的稳定性。
2. 焊缝的密实性焊缝的密实性是钢筋焊接质量的关键指标之一。
焊缝的密实性直接影响着焊接接头的强度和耐久性。
良好的焊缝应具备均匀的渗透深度，无气孔、夹杂物等缺陷，并能够顺利满足载荷要求。
同时，焊缝与母材之间应实现完全结合，确保整体的力学性能。
3. 焊接尺寸和形状焊接尺寸和形状对焊接接头的强度和稳定性有着重要影响。
焊接尺寸应符合设计要求，焊缝的大小和形状应与结构上的承载力进行匹配。
此外，在焊接过程中，焊接接头的钢筋应保持良好的垂直度和水平度，以确保整个焊接结构的准确性和稳定性。
二、焊接质量的检验标准1. 尺寸检验尺寸检验是焊接质量检验的基础环节之一。
通过对焊接接头的尺寸进行严格检测，可以评估焊接工艺的准确性和可靠性。
尺寸检验主要包括焊接接头的长度、宽度、高度等尺寸参数的测定，以确保焊接接头在几何形状上符合设计要求，并满足结构的力学性能。
2. 无损检测无损检测是一种通过对焊接接头进行材料内部缺陷探测的方法。
常见的无损检测方法包括超声波检测、射线检测和磁粉检测等。
这些方法通过探测焊接接头中的缺陷、夹杂物等不可见缺陷，对焊接质量进行全面评估。
无损检测对于发现潜在缺陷和隐患，提前预防焊接接头的失效具有重要意义。
3. 力学性能测试力学性能测试是评估焊接接头质量的关键环节。
通过对焊接接头进行拉力测试、硬度测试等，可以评估焊接接头的强度和韧性。
钢材焊缝强度
钢材焊缝的强度取决于多个因素，包括焊接工艺、材料质量、焊接缺陷等。
在工业标准和代码规范下，经过专业焊接培训和认证的焊工能够保持较高的焊接强度，通常超过焊材代码和应用中所要求的强度。
例如，用普通焊条E60××焊接完成的焊缝强度比焊条标称的最小强度值高大约50%，并且在焊接完成后，很多市售的E60××焊缝的屈服强度比结构钢本身高75%。
此外，根据不同的材料类型和焊接需求，钢材焊缝的强度范围也有所不同。
例如，A3焊缝通常是将A3钢材焊接而成，具有较高的强度和韧性，在机械加工领域广泛应用。
A3焊缝的强度一般在400 ~ 500 MPa之间，这也符合A3钢的强度范围。
另外，A4焊缝一般指AISI 316不锈钢材料的焊接缝，也具有较高的强度和耐腐蚀性能，在化工、食品制造等领域应用广泛。
A4焊缝的强度一般在450 ~ 550 MPa之间，也有可能更高，这取决于具体的焊接工艺和焊接条件。
总的来说，钢材焊缝的强度是一个复杂的问题，需要考虑多种因素。
在实践中，建议由专业焊工进行操作，并遵循相关标准和规范以确保焊接质量和安全性。
焊接工艺中的焊缝形貌与力学性能分析焊接是一种常见的金属加工方法，通过加热和加压使金属材料连接在一起。
焊缝是焊接后形成的接头，其形貌和力学性能对焊接质量有着重要的影响。
本文将对焊接工艺中的焊缝形貌与力学性能进行分析。
一、焊缝形貌分析焊缝形貌是指焊接后焊缝的外观形态及其组织特征。
焊缝形貌的好坏直接反映了焊接工艺的合理性和焊接接头的质量。
以下是焊缝形貌的主要观察指标。
1.焊缝外观焊缝外观主要包括焊缝宽度、焊缝凹凸度、焊缝表面质量等指标。
焊缝宽度应符合设计要求，不能过宽或过窄。
焊缝凹凸度应均匀，不能存在明显的凸起或凹陷。
焊缝表面应光滑、光亮，并且不能有裂纹、气孔等缺陷。
2.焊缝组织结构焊缝组织结构是指焊接过程中金属材料的晶粒生长状态和相组成。
焊缝组织结构的好坏与焊接材料的选择、焊接工艺参数的控制密切相关。
理想的焊缝组织应该具有细小均匀的晶粒和致密的结构，以提高焊接接头的强度和韧性。
3.焊缝形状焊缝形状是指焊缝截面的形状和形貌。
常见的焊缝形状有直角焊缝、V型焊缝、X型焊缝等。
选择合适的焊缝形状可以提高焊缝的强度和疲劳寿命。
二、力学性能分析焊缝的力学性能是指焊接接头在受力情况下的承载能力和变形能力。
焊缝的力学性能直接影响焊接件的使用寿命和安全性能。
以下是焊缝力学性能的主要评估指标。
1.拉伸强度焊缝的拉伸强度是指焊接接头在拉伸载荷下的最大承载能力。
高强度的焊缝具有较好的抗拉性能，能够保证焊接接头在受力情况下不易发生断裂。
2.抗剪强度焊缝的抗剪强度是指焊接接头在剪切载荷下的最大承载能力。
焊缝的抗剪强度对于焊接接头的剪切稳定性和耐疲劳性能具有重要影响。
3.韧性焊缝的韧性是指焊接接头在受到外力作用下的变形能力。
良好的焊缝韧性可以减缓焊接接头的断裂速度，提高焊接接头的断裂韧性和疲劳寿命。
4.疲劳寿命焊缝的疲劳寿命是指焊接接头在循环载荷作用下能够承受的次数。
焊缝的疲劳寿命直接决定了焊接接头的使用寿命和可靠性。
综上所述，焊接工艺中的焊缝形貌与力学性能对焊接质量具有重要意义。
焊缝质量评价等级标准一、焊接缺陷等级焊接缺陷等级是用来衡量焊接缺陷对焊缝质量影响的重要指标。
根据缺陷的性质和大小，可以将焊接缺陷分为以下三个等级：1. 严重缺陷：指对焊缝质量产生重大影响的缺陷，如裂纹、根部未焊透、未熔合、气孔、夹渣等。
这些缺陷需要进行返修或重新焊接。
2. 一般缺陷：指对焊缝质量产生一定影响的缺陷，如飞溅、咬边、电弧擦伤等。
这些缺陷可以通过补焊或修磨来修复。
3. 轻微缺陷：指对焊缝质量影响较小的缺陷，如焊道宽度不均匀、焊波不整齐等。
这些缺陷不需要进行返修或重新焊接。
二、焊接变形等级焊接变形等级是用来衡量焊接变形程度的重要指标。
根据变形的性质和大小，可以将焊接变形分为以下三个等级：1. 严重变形：指变形程度较大，对结构性能产生重大影响的变形，如扭曲、角变形、波浪变形等。
这些变形需要进行矫正或返修。
2. 一般变形：指变形程度较小，对结构性能产生一定影响的变形，如角变形、收缩变形等。
这些变形可以通过矫正或调整来修复。
3. 轻微变形：指变形程度很小，对结构性能影响较小的变形，如局部收缩等。
这些变形不需要进行矫正或返修。
三、焊接接头性能等级焊接接头性能等级是用来衡量焊接接头力学性能的重要指标。
根据接头的强度、韧性等性能指标，可以将焊接接头分为以下三个等级：1. 高级接头：指接头强度和韧性等性能指标均达到母材标准要求的接头。
这些接头可以满足各种使用要求。
2. 一般接头：指接头强度或韧性等性能指标未完全达到母材标准要求的接头。
这些接头可以满足一般的工程使用要求。
3. 低级接头：指接头强度和韧性等性能指标均低于母材标准要求的接头。
这些接头不能用于重要的工程中。
四、焊接外观质量等级焊接外观质量等级是用来衡量焊接外观质量的重要指标。
根据焊缝的外观形状、尺寸和表面质量等因素，可以将焊接外观质量分为以下三个等级：1. 优质外观：指焊缝形状规则、尺寸准确、表面光滑平整，无气孔、咬边、未焊透等缺陷的外观质量。
关于高钢级管道环焊接头强度匹配的探讨与思考摘要：高强钢管道应用半自动焊工艺存在焊缝金属冲击韧性值不合格和离散，无法通过焊工技能培训和焊材选型实施改进，二者关系还处于研究阶段。
自动焊技术精准控制焊接热输入量，焊缝机械性能良好，抗冷裂纹和应力集中开裂性能良好，有效避免焊缝金属冲击韧性离散缺陷。
天然气管道自动焊焊接B型套筒已成功进行现场应用，焊缝质量满足规范要求，证明长输管道采用自动焊工艺是可行的。
随着长输管道高钢级、大口径、高压力的发展方向，自动控制技术、电弧跟踪技术进步，全自动焊接技术将成为我国长输管道建设的主要施工方法。
本文主要分析关于高钢级管道环焊接头强度匹配的探讨与思考。
关键词：管道；焊接；质量；缺陷；大数据引言随着社会经济的发展，我国对能源的需求不断增加，油气管道作为石油、天然气的主要输送方式，是当前能源建设的重点，油气管道建设项目控制因素之一就是管道焊接，焊接质量对管道施工质量有着非常直接的影响。
因此，提高管道焊接质量控制对于降低管道质量风险，推动我国管道运输行业的发展，保障国民经济发展具有重要的作用。
1、管道焊接质量管理现状当前管道焊接质量管控主要以人工管理为主，按照焊接的施工工序，从焊接准备阶段、焊接施工阶段、焊后质量检验阶段进行管道焊接质量控制与管理。
质量管控往往与管理人员经验和专业水平具有较大的关系，对人员专业性要求较高，劳动强度高，容易引起人员疲劳，影响作业效率与管道焊接质量的评判。
随着全自动焊接、智能工地以及大数据、物联网、云计算、人工智能等先进技术的在管道建设中的应用推广，如何应用大数据等先进的科学技术使管道焊接质量进一步提升，为我们提供了新的研究方向。
2、高强钢管道焊接质量影响因素焊接热输入量是影响焊缝机械性能指标的主要因素。
较高热输入量增大焊缝和热影响区区域尺寸，降低焊缝针状铁素体含量比例，加速奥氏体晶粒增长。
较低热输入量则利于形成稳定奥氏体-马氏体组织。
研究表明如焊接线能量小于58kJ/cm，奥氏体组织晶粒尺寸明显减小；在较大线能量下，焊缝冲击韧性分散性较强。
二级焊缝结构强度标准本标准旨在规定二级焊缝的结构强度要求，以确保焊接部件的安全性和可靠性。
一、焊接质量要求1. 焊接外观质量：焊缝应平滑、连续，无裂纹、气孔、夹渣等缺陷。
焊缝的外观质量应符合相应的标准要求。
2. 焊接尺寸要求：焊缝的尺寸应符合设计图纸的要求，包括焊缝宽度、余高等。
焊缝尺寸的偏差应在允许范围内。
3. 探伤要求：二级焊缝应进行无损探伤，如超声波探伤、射线探伤等。
无损探伤应符合相应的标准要求。
二、焊缝力学性能要求1. 拉伸性能：二级焊缝应进行拉伸试验，以检验其抗拉强度。
焊缝的抗拉强度应不低于母材的抗拉强度，且不应低于设计要求的最低抗拉强度。
2. 冲击性能：二级焊缝应进行冲击试验，以检验其韧性。
焊缝的冲击功应不低于母材的冲击功，且不应低于设计要求的最低冲击功。
3. 硬度测试：二级焊缝应进行硬度测试，以检验其硬度和金相组织。
焊缝的硬度值应符合设计要求，且不应低于母材的硬度值。
三、焊缝其他性能要求1. 疲劳强度：对于承受交变载荷的焊接部件，应进行疲劳强度测试和评定。
焊缝的疲劳强度应不低于母材的疲劳强度，且不应低于设计要求的最低疲劳强度。
2. 耐磨性：对于耐磨性要求较高的焊接部件，应进行耐磨性测试和评定。
焊缝的耐磨性应不低于母材的耐磨性，且不应低于设计要求的最低耐磨性。
3. 抗腐蚀性：对于在腐蚀介质中工作的焊接部件，应进行抗腐蚀性测试和评定。
焊缝的抗腐蚀性应不低于母材的抗腐蚀性，且不应低于设计要求的最低抗腐蚀性。
四、特殊环境下的强度测试和评定对于高温、低温、腐蚀介质等特殊环境下的焊接部件，除满足上述要求外，还应进行以下强度测试和评定：1. 高温强度测试：在高温环境下，焊接部件可能会面临更高的应力水平。
因此，应进行高温强度测试，以检验其在高温下的抗拉强度、冲击韧性等力学性能。
2. 低温强度测试：在低温环境下，焊接部件可能会因材料变脆而降低其力学性能。
因此，应进行低温强度测试，以检验其在低温下的抗拉强度、冲击韧性等力学性能。
引言概述：正文内容：一、焊接接头检测方法1.非破坏性检测方法：（1）超声波检测：通过超声波的传播和反射来检测焊缝的质量，能够对焊缝的存在缺陷进行准确的识别和定位。
（2）磁粉检测：利用磁粉粒在磁场作用下的漏磁现象，通过检测磁粉沉积的位置和形状来判断焊缝的质量。
（3）涡流检测：利用感应电流在焊缝中产生的涡流效应，通过探测涡流对感应线圈的影响来评估焊缝的质量。
（4）射线检测：通过射线的透射或散射，检测焊接接头内部的缺陷，如裂纹、气孔等。
2.破坏性检测方法：（1）拉伸试验：对焊接接头进行拉伸试验，测定其抗拉强度、屈服强度、伸长率等力学性能。
（2）冲击试验：通过在低温下对焊接接头进行冲击试验，评估其抗冲击性能。
（3）硬度测试：检测焊接接头的硬度，判断焊缝的强度和韧性。
二、焊接接头检测指标1.焊接质量指标：（1）焊缝几何尺寸：包括焊缝宽度、高度和凹陷等参数，与焊接工艺的合理性和焊接质量的稳定性相关。
（2）焊缝质量：主要包括焊缝的缺陷情况，如裂纹、气孔、夹杂物等。
2.力学性能指标：（1）抗拉强度：表示焊接接头在受拉作用下能承受的最大力。
（2）屈服强度：焊接接头在受拉应力作用下，从线性弹性阶段进入塑性变形阶段时的应力值。
（3）伸长率：焊接接头在断裂前的拉伸变形量与原始标距之比，反映了焊接接头的塑性变形和韧性。
三、焊接接头检测评定标准1.国家标准：根据国家相关标准，对焊接接头的几何尺寸、缺陷、力学性能等进行评定。
2.行业标准：根据行业特点和需求，制定了一些专业领域的焊接接头检测评定标准。
四、焊接接头检测认证流程1.准备工作：组织相关技术人员和设备，准备检测所需的材料和仪器。
2.检测前的准备：对待检测的焊接接头进行清理，消除可能影响检测结果的因素。
3.实施检测：根据所选定的焊接接头检测方法，对焊缝进行检测。
4.数据分析与评定：对检测结果进行数据分析和评定，判断焊接接头的质量是否符合要求。
5.编写报告：根据检测结果编写焊接接头检测报告，包括检测方法、检测指标和评定结果等信息。
焊缝检测要求与标准焊缝检测是指对焊接工艺中产生的焊缝进行质量检验和评定的过程。
焊缝检测的目的是为了确保焊接工艺的合格性，以及焊接接头的强度和可靠性。
焊缝检测要求与标准是指对焊缝检测所需满足的条件和规范，下面将详细介绍焊缝检测要求与标准。
首先，焊缝检测要求与标准主要包括以下几个方面：1. 焊缝质量要求：焊缝质量是指焊接接头中焊缝的物理性能和化学性能。
焊缝质量要求通常包括焊缝的强度、韧性、硬度、耐腐蚀性等指标。
这些指标可以通过各种检测方法和设备进行测试和评定。
2. 检测方法要求：焊缝检测可以采用多种方法进行，常见的方法包括目视检查、放射性检测、超声波检测、磁粉检测、涡流检测等。
不同的焊缝材料和焊接工艺需要选择适合的检测方法。
同时，对于不同的焊缝质量要求，也需要选择相应的检测方法。
3. 检测设备要求：焊缝检测需要使用各种检测设备和仪器。
常见的设备包括焊缝显微镜、放射性检测仪器、超声波探伤仪、磁粉检测仪器、涡流检测仪器等。
这些设备需要具备一定的精度和灵敏度，以确保对焊缝进行准确的检测和评定。
4. 检测人员要求：焊缝检测需要经过专门培训和资质认证的人员进行。
检测人员需要熟悉各种检测方法和设备的操作，具备一定的实际经验和技能。
同时，他们还需要了解焊缝质量标准和规范，能够准确评定焊缝的质量。
5. 检测标准要求：焊缝检测需要依据一定的标准和规范进行。
不同国家和地区有各自的焊缝质量标准，如国际标准ISO 5817、美国标准AWS D1.1等。
这些标准规定了焊缝质量评定的方法和要求，对于焊接工艺和焊缝质量有着明确的规定。
除了以上几个方面，焊缝检测还需要考虑其他因素，如环境条件、安全要求等。
在进行焊缝检测时，需要确保测试环境干净、安全，并且符合相关的安全要求。
总之，焊缝检测要求与标准是确保焊接工艺合格性和焊缝质量可靠性的重要环节。
通过严格遵守相关要求和标准，可以有效评定焊缝的质量，提高焊接接头的强度和可靠性。
同时，也能够提高焊接工艺的规范化水平，促进焊接行业的发展。
焊接接头弯曲试验方法标准
焊接接头弯曲试验方法标准
焊接接头弯曲试验是一种常见的焊接试验方法，可以评估焊缝的强度和韧性。
本文将介绍焊接接头弯曲试验的方法标准。
一、试验标准
焊接接头弯曲试验通常采用国际标准ISO 5173或美国标准ASTM E190进行。
这两个标准在试验方法、试样形状和试验结果评估等方面存在差异，需根据实际情况选择合适的标准。
二、试验方法
焊接接头弯曲试验可以采用手动或自动试验机进行。
试验过程中应严格控制试验速度、弯曲角度和弯曲半径，确保试样处于同一条件下进行。
同时，应注意试样的固定和加力方向，避免试验误差。
三、试验样品
焊接接头弯曲试验的试样通常采用平板型或管道型。
平板型试样适用于板材焊缝的试验，而管道型试样适用于管道焊缝的试验。
试样应符合相关标准要求，制备工艺应符合焊接工艺规范。
四、试验结果评估
焊接接头弯曲试验的试验结果包括试样断口形貌、弯曲角度和断裂位置等信息。
根据ISO 5173和ASTM E190标准的要求，可以对试验结果进行评估，如计算焊缝强度、韧性等参数，评估焊缝质量和可靠性。
总之，焊接接头弯曲试验是一种常见的焊接试验方法，通过严格的试验标准、方法和实验评估，可以有效评估焊接接头的质量和可靠性。
小的缺点,为实现焊接接头力学性能预测提供了一条有效途径。
图7表2参720091054 固溶处理对304不锈钢焊缝腐蚀性能的影响/陈海燕…//材料热处理学报.22008,29(5):64～68采用两种工艺对304不锈钢氩弧焊接头进行固溶处理,并通过金相试验、阳极极化曲线测试以及全面腐蚀的试验,比较分析不同工艺对焊缝腐蚀性能的影响。
结果表明:1200℃固溶处理后的焊接接头不锈钢可获得碳化物完全固溶于奥氏体基体内的均匀单相组织,从而提高其抗蚀性能;电化学腐蚀试验的结果也表明,在蒸馏水、5%H2SO4、5%NaO H、5% NaCl和5%HCl介质中,经1200℃固溶处理的不锈钢焊缝的耐蚀性能均有不同程度的提高。
304不锈钢焊接接头的优选固溶处理工艺为1200℃下保温60min并用木炭作覆盖剂。
图8表7参620091055 ECr N iMo23焊接X60钢部分熔化区组织及腐蚀行为/杨丽颖…//金属热处理.22008,33(4): 84～88采用扫描电镜(S EM)、透射电镜(TEM)观察了ECr N iMo23焊接X60钢部分熔化区微观组织形貌,并分析了Cr,Ni,Mo及Fe元素分布情况,使用高温高压法加速该区腐蚀。
结果表明,部分熔化区是马氏体基体上镶嵌着大量的La ves相的两相组织,此区域仅200nm宽。
腐蚀96h后,部分熔化区与X60钢粗晶区腐蚀深度相当,腐蚀192h后,部分熔化区出现严重的沟槽腐蚀现象。
图6表2参25焊接接头的强度20091056 有关确定热影响区韧性方法的新建议(1):单2多层焊接接头中的结构钢韧性[英]/Fur uya H…//Weld.J.22007,86(1):1s～8s由于地震,在日本确定梁与柱接头金属的强度具有特别的重要性,因而制订了确定钢的韧性的新方法。
对于多层焊缝来说,其韧性值相当高,因而能够补偿由于焊接条件和沙尔比试样取样地点的分散造成的韧性分散。
,单层焊缝的韧性值较低,与取样地点的相关度也较小;它反映了Сэкв和焊接条件的影响。
焊接接头强度匹配和焊缝韧性指标综述 焊接接头强度匹配和焊缝韧性指标综述 摘要：综述了焊接接头匹配的三种类型及其利弊。指出了对于强度较低的钢种，采用等强或超强匹配都 是可以的，但对于高强度钢，超强匹配是不利的，等强匹配是可取的，若焊缝韧性明显降低，则采用低强匹配更为有利，它可以获得更大的韧性储备，改善抗断裂性能。关于焊缝韧性指标，根据使用的情况不同也有所不同。
1 焊接接头的强度匹配 长期以来，焊接结构的传统设计原则基本上是强度设计。在实际的焊接结构中，焊缝与母材在强度上的配合关系有三种：焊缝强度等于母材（等强匹配），焊缝强度超出母材（超强匹配，也叫高强匹配）及焊缝强度低于母材（低强匹配）。从结构的安全可靠性考虑，一般都要求焊缝强度至少与母材强度相等，即所谓“等强”设计原则。但实际生产中，多数是按照熔敷金属强度来选择焊接材料，而熔敷金属强度并非是实际的焊缝强度。熔敷金属不等同于焊缝金属，特别是低合金高强度钢用焊接材料，其焊缝金属的强度往往比熔敷金属的强度高出许多。所以，就会出现名义“等强”而实际“超强”的结果。超强匹配是否一定安全可靠，认识上并不一致，并且有所质疑。九江长江大桥设计中就限制焊缝的“超强值”不大于98MPa；美国的学者Pellini则提出，为了达到保守的结构完整性目标，可采用在强度方面与母材相当的焊缝或比母材低137MPa的焊缝（即低强匹配）；根据日本学者佑藤邦彦等的研究结果，低强匹配也是可行的，并已在工程上得到应用。但张玉凤等人的研究指出〔3〕，超强匹配应该是有利的。显然，涉及焊接结构安全可靠的有关焊缝强度匹配的设计原则，还缺乏充分的理论和实践的依据，未有统一的认识。为了确定焊接接头更合理的设计原则和为正确选用焊接材料提供依据，清华大学陈伯蠡教授等人承接了国家自然科学基金研究项目“高强钢焊缝强韧性匹配理论研究”。课题的研究内容有：490MPa级低屈强比高强钢接头的断裂强度，690～780MPa级高屈强比高强钢接头的断裂强度，无缺口焊接接头的抗拉强度，深缺口试样缺口顶端的变形行为，焊接接头的NDT试验等。大量试验结果表明：
（1）对于抗拉强度490MPa级的低屈强比高强钢，选用具备一定韧性而适当超强的焊接材料是有利的。如果综合焊接工艺性和使用适应性等因素，选用具备一定韧性而实际“等强”的焊接材料应更为合理。该类钢焊接接头的断裂强度和断裂行为取决于焊接材料的强度和韧塑性的综合作用。因此，仅考虑强度而不考虑韧性进行的焊接结构设计，并不能可靠地保证其使用的安全性。 （2）对于抗拉强度690～780MPa级的高屈强比高强钢，其焊接接头的断裂性能不仅与焊缝的强度、韧性和塑性有关，而且受焊接接头的不均质性所制约，焊缝过分超强或过分低强均不理想，而接近等强匹配的接头具有最佳的断裂性能，按照实际等强原则设计焊接接头是合理的。因此，焊缝强度应有上限和下限的限定。
（3）抗拉强度匹配系数（Sγ）即焊接材料的熔敷金属抗拉强度与母材抗拉强度之比值，它可以反映接头力学性能的不均质性。试验结果表明，当Sγ≥0.9时，可以认为焊接接头强度很接近母材强度。因此，生产实践中采用比母材强度降低10％的焊接材料施焊，是可以保证接头等强度设计要求的。当Sγ≥0.86时，接头强度可达母材强度的95％以上。这是因为强度较高的母材对焊缝金属产生拘束作用，使焊缝的强度得到提高。
（4）母材的屈强比对焊接接头的断裂行为有重要的影响，母材屈强比低的抗脆断能力较母材屈强比高的接头抗脆断能力更好。这说明母材的塑性储备对接头的抗脆断性能亦有较大的影响。
（5）焊缝金属的变形行为受到焊缝与母材力学性能匹配情况的影响。在相同拉伸应力下，低屈强比钢的超强匹配接头的焊缝应变较大，高屈强比钢的低强匹配接头的焊缝应变较小。焊接接头的裂纹张开位移（COD值）也呈现相同的趋势，即低屈强比钢的超强匹配接头具有裂纹顶端处易于屈服且裂纹顶端变形量更大的优势。
（6）焊接接头的抗脆断性能与接头力学性能的不均质性有很大关系，它不仅决定于焊缝的强度，而且受焊缝的韧性和塑性所制约。焊接材料的选择不仅要保证焊缝具有适宜的强度，更要保证焊缝具有足够高的韧性和塑性，即要控制好焊缝的强韧性匹配。
对于强度级别更高的钢种，要使焊缝金属与母材达到等强匹配则存在很大的技术难度，既使焊缝强度达到了等强，却使焊缝的塑性、韧性降低到了不可接受的程度；抗裂性能也是显著下降，为了防止出现焊接裂纹，施工条件要求极为严格，施工成本大大提高。为了避免这种只追求强度而损害结构整体性能，提高施工上的可靠性，不得不把强度降下来，采用低强匹配方案。如日本的潜艇用钢NS110，它的屈服强度≥1098MPa；而与之配套的焊条和气保焊焊丝的熔敷金属屈服强度则要求≥940MPa，其屈服强度匹配系数为0.85。采用低强匹配的焊接材料后，焊缝的含碳量及碳当量都可以降低，这将使焊缝的塑韧性得到提高，抗裂性能得到改善，给焊接施工带来了方便，降低了施工方面的成本。
另外，日本学者佐滕邦彦的一些试验数据表明〔2〕，只要焊缝金属的强度不低于母材强度的80％，仍可保证接头与母材等强，但是低强焊缝的接头整体伸长率要低一些。在疲劳载荷作用下，如不削除焊缝的余高，疲劳裂纹将产生在熔合区；但若削除焊缝的余高，疲劳裂纹将产生在低强度的焊缝之中。因此，关于低强焊缝的运用，应当结合具体条件进行一些试验工作为宜。
2 焊缝的韧性指标问题 2.1 焊接接头强度匹配对焊缝韧性的要求 很多焊接结构的破坏事故是典型的低应力下发生的脆性断裂，断前在表观上几乎不发生明显的塑性变形。工程上的脆断事故，总是从存在宏观缺陷或裂纹作为“源”而开始的，它在远低于屈服应力的条件下，由于疲劳或应力腐蚀等原因而逐渐扩展，最后导致突然地低应力断裂。只要存在裂纹源，裂纹的扩展总是沿着韧性最差的部位进行。从这一点考虑，总希望焊接接头的最薄弱部位也要具有足够的韧性储备。陈伯蠡教授等人在研究高强钢焊缝强韧性匹配时得出，等强或接近等强匹配时所用的焊材，焊接接头最容易获得最优异的抗脆断性能。这是因为等强匹配时所用的焊材，不需要将其韧性提高到优于低强或超强匹配时所要求的韧性。而如欲使低强匹配或超强匹配的断裂达到等强匹配的抗断裂性效果，则要进一步改善焊材的韧性水平。降低焊材强度时，容易改善其韧性；而提高焊材强度时，大幅度地提高其韧性则有相当难度。由此可知，低强匹配比超强匹配更容易改善接头的抗脆断性能。故从抗脆性断裂方面考虑，超强匹配未必有利，在一定条件下，低强匹配反而是可行的。对于低强度钢，无论是母材还是焊缝都有较高的韧性储备，所以按等强原则选用焊接材料时，既可保证强度要求，也不会损害焊缝韧性。但对于高强钢，特别是超高强钢，其配套用的焊接材料韧性储备是不高的，此时如仍要求焊缝与母材等强，则焊缝的韧性水平就有可能降低到安全限以下，有可能出现因其韧性不足而引起脆断。此时，如适当降低焊缝强度而提高其韧性，将会更为有利。已有这方面的事故教训，某厂家容量10000t的油罐脆性破坏时，其强度和伸长率都是合格的，脆断主要是由于韧性不足引起的。
2.2 焊缝韧性的相关指标 目前采用最广泛的韧性判剧是V形缺口的夏比（Charpy）试样冲击吸收功，它是根据20世纪40年代初美国船体破坏事故的分析经验得出来的〔5〕。当时的船体均采用低碳沸腾钢，在事故温度下试验时，船体钢未断裂部位的冲击吸收功平均为21 J(15 ft-1 h)，因此，认为可采用这一数值作为判剧来确定临界温度，即所谓VTr15判剧，后来又发展为平均冲击吸收功不小于27 J(20 fr-1b)，且允许有一个试样低于此值，但不得低于21 J。1954年又出现了油船断为两半的事故，该船体钢为细晶粒钢或低合金钢，经英国劳埃德船级社调查分析得出，这类钢的V形缺口冲击吸收功低于47 J(35 fr-1b)时易于发生脆性断裂，因此提议以47 J冲击吸收功作为最低保证值。可见，在同样的使用条件和韧性下，高强度钢比低强度钢更易于断裂。为安全考虑，对于钢材冲击吸收功的要求，应随其强度的提高而作适当的提高。1978年挪威船级社在采油平台结构入级规范中给出了冲击吸收功要求值与屈服强度最低值之间的关系函数，写为数学公式即：
VET≥0.1σγ （1） 式中 VET──在规定试验温度时的冲击吸收功，J σγ──最低屈服强度保证值，MPa。 1980年英国颁布的桥梁规程BS-5400中，不仅将焊缝韧性要求与屈服强度联系起来，而且还考虑了板厚δ的影响，其表达式为：
σγ δ VET≥ ─── × ── （2） 355 2 另有报导，对于大多数大型复杂结构，如桥梁、船舶、压力容器等，根据断裂力学原则，要求其结构材料的“韧强比”（RA）满足如下要求其中（韧性值为冲击吸收功，J，强度值为最低屈服强度保证值，MPa）：
RA≥0.001 6δ+0.01 式中 δ──板厚，mm。 近年来，中国船级社（CCS）参照国外各船级社（LR、NV、ABS、NK）的规范，对高强度钢用焊条、自动焊及半自动焊焊丝的熔敷金属强度和韧性作出的规定见表1。
表1 高强度钢用焊材的熔敷金属力学性能要求 屈服强度Re/MPa 抗拉强度Rm/MPa 伸长率A(％) 冲击温度T/℃ 冲击吸收功AkV/J ≥400 510～690 ≥22 0～－60 ≥47 ≥460 570～720 ≥20 －20～－60 ≥47 ≥500 610～770 ≥18 －20～－60 ≥50 ≥550 660～830 ≥18 －20～－60 ≥55 ≥620 720～880 ≥18 －20～－60 ≥62 ≥690 770～940 ≥18 －20～－60 ≥69 该表中的数值与数学公式VET＝0.1σγ，是相一致的，也是目前各国船级社都采用的。笔者认为，VET＝0.1σγ的适用范围不是无限的，而是有一定限制的。表中所列的690MPa和－60℃下69 J的强韧性配合指标已经是上限范围了，再进一步提高强度和冲击功的双重要求将是难以实现的。这是金属材料本身的性能所决定的，强度和韧性是要相互制约的。
在焊缝韧性指标上，有的规范不是这样要求的，它对各种强度级别的焊缝，都要求相同的韧性水平。如潜艇用钢，按照日本防卫厅规格〔6、7〕，对各种强度级别的焊条或焊丝的熔敷金属，都要求－50℃下的冲击吸收功不小于27 J；其焊缝金属的屈服强度包括460，630，800和940MPa四个等级，其焊接方法适用于焊条电弧焊、埋弧焊、MIG焊等。除了对熔敷金属的冲击吸收功有指标要求外，对焊接接头还要进行落锤试验，根据屈服强度等级和试板厚度选用规定的打击功，要求在－50℃下不发生试样断裂。从这两个方面进行韧性考核应是更为科学的。
