[发明专利]焊接横向裂纹敏感性评价用带横向通槽试件及评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接裂纹敏感性评价领域，特别是涉及一种焊接横向裂纹敏感性评价用带横向通槽试件及评价方法。

背景技术

近年来，随着海洋工程不断向深海发展，如导管架、钻井平台等海洋工程结构物的体积越来越大，其采用的板厚越来越大，焊接拘束度也越来越大，同时，为了提高焊接效率，大量采用大规范的多丝埋弧焊工艺施焊，致使近几年在我国多个海洋工程项目施工过程中，发现有大量厚板纵、环缝和K/T/Y管节点相贯线焊缝的横向裂纹，尤其是深水导管架建造过程横向裂纹大量出现，对项目的进度和安全性产生极为不利的影响，也引起了业主的深切关注。

传统焊接理论认为焊接冷裂纹的产生有三大影响因素，即扩散氢含量，淬硬组织和残余应力。大量的工程案例分析表明，横向裂纹大多属于焊接冷裂纹，而除了上述三大因素外，焊缝夹杂物也是一个不可忽视的因素，总之，影响横向裂纹的因素很多，影响机理也很复杂。一般的裂纹敏感性测试方法都是通过控制试样的拘束度在焊缝中产生出一个较大的残余应力，通过测量焊缝在该应力下是否发生开裂来评价其裂纹敏感性的。从残余应力的角度来讲，影响横向裂纹的主要是平行于焊缝的纵向残余应力σ_x。G-BOP实验是专门评价横向裂纹敏感性的实验方法。但是该方法有其自身的局限性，首先其拘束度固定不可调整，对于多种焊材进行评定时，如果都不出现裂纹，则无法评定哪种焊材更好。其次，这种方法只能用作焊材的评价，对于预热和焊接电流电压等工艺参数对裂纹敏感性的影响无法评价。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种带横向通槽试件及利用这种带横向通槽试件进行焊接横向裂纹敏感性评价的方法，该方法操作简单，焊缝的纵向应力可通过改变带横向通槽试件的长度进行调节，可实现多种焊材质量优劣的评定。

为此，本发明的技术方案如下：

一种焊接横向裂纹敏感性评价用带横向通槽试件，所述带横向通槽试件由两块材料、尺寸相同的试板组成；每块试板的长度为L1，宽度为W，厚度为d，所述试板沿长度方向的边开有焊接坡口，且各试板的焊接坡口的中间位置垂直开有一个横向通槽，所述横向通槽的长度为L2，宽度为δ；0.9W≥L2≥0.1W，2.0mm≥δ≥0.1mm。

如上所述焊接横向裂纹敏感性评价用带横向通槽试件，其特征在于：所述焊接坡口为U形坡口或V形坡口。该试件的材料根据被评价的焊材种类并参照共知的焊接常识来选定。

利用如上所述带横向通槽试件进行焊接横向裂纹敏感性评价的方法，包含如下步骤：

1)加工多个长度不等的如权利要求1所述的带横向通槽试件，各试件上横向通槽长度一致；选取长度最短的带横向通槽试件作为待测试件开始进行试验；

2)将所述待测试件去除其焊接坡口和横向通槽的油污后，将其两块试板的焊接坡口对在一起，使用第一种待评定的焊材进行定位焊；

3)使用第一种待评定的焊材在所述焊接坡口内进行第一道焊缝的焊接，完成后冷却至室温，目测观察并记录第一道焊缝在横向通槽处的表面裂纹情况；

4)使用第一种待评定的焊材在所述焊接坡口内进行第二道焊缝的焊接，完成后冷却至室温，目测观察并记录第二道焊缝在横向通槽处的表面裂纹情况；

5)将焊完两道焊缝的待测试板沿所述横向通槽处砸断，目测观察并记录焊缝在横向通槽处的断面裂纹情况；

6)若步骤3)～5)均未发现裂纹，则取长度次长的带横向通槽试件作为待测试件，重复步骤2)～5)，直至步骤3)～5)中任意一步或任意几步发现裂纹为止，记录出现裂纹时对应带横向通槽试件的长度，即为该焊材的临界焊缝长度；

7)同步骤1)准备另一组长度不等的带横向通槽试件，将步骤2)～4)中焊接使用的焊材替换为第二种待评定焊材，重复步骤2)～6)，得到第二种待评定焊材的临界焊缝长度；临界焊缝长度越长表明这种焊材的抗裂纹性能越好。

步骤7)还可选取多种焊材分别重复步骤1)～6)，对其抗裂纹敏感性进行比较评价，得到各种焊材的临界焊缝长度，临界焊缝长度越长表明这种焊材的抗裂纹性能越好。

该焊接横向裂纹敏感性评价方法具有以下优点：

a)不需其他夹具，操作方便，不像G-BOP试验为防止角变形而需专用的夹具对试件进行固定；

b)可用于两种或者多种焊材抗横向裂纹性能的差异比较并给出定量的结果，即临界焊缝长度作为度量标准，成功的解决了G-BOP试验对焊后都不出现裂纹时无法比较焊材优劣性的不足；