[发明专利]一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法

权利要求书

1.一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，打磨并腐蚀试样加工段的一个端面，使得所述端面出现焊缝(10)，试样加工段被焊缝(10)分为第一母材区(1)和第二母材区(2)；所述焊缝(10)包括从下到上依次堆叠的根焊层(5)、填充层(4)及盖面层(3)，焊缝(10)的两侧和两个母材区的交界区域为两个热影响区；

步骤2，根据各个区域的尺寸确定拉伸试样的尺寸；

所述拉伸试样分为两个夹持段，两个夹持段中间为测试段；测试段和夹持段的宽度小均于根焊层(5)的宽度，夹持段的宽度大于测试段的宽度，测试段的宽度大于测试段的厚度，测试段和夹持段的厚度均等于热影响区的宽度；

步骤3，根据拉伸试样的宽度和厚度，在端面上的各个区域排布并画出加工位置处，所述加工位置处为矩形框，加工位置处的长度为夹持段的宽度，加工位置处的高度为夹持段的厚度；

步骤4，测量每一个加工位置处的硬度值；

步骤5，切割加工出所有的拉伸试样，将每一个拉伸试样进行拉伸力学性能测试，得到母材和焊缝中各个区域内拉伸试样的抗拉强度和屈服强度值；

步骤6，根据每一个加工位置处的硬度值，所有拉伸试样的抗拉强度值和屈服强度值，建立各个区域抗拉强度与硬度关系预测模型，以及各个区域屈服强度与硬度关系预测模型；

步骤7，对于相同材质的管道母材焊缝，根据母材和焊缝中各个区域的硬度值及上述两个预测模型，获得各个区域的抗拉强度和屈服强度。

2.根据权利要求1所述的一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法，其特征在于，步骤2中，所述端面的粗糙度小于0.8。

3.根据权利要求1所述的一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法，其特征在于，步骤2中，所述拉伸试样满足测试段宽度×测试段厚度×σs小于拉伸设备量程的80％，所述σs为焊缝特征区域材料的屈服强度。

4.根据权利要求1所述的一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法，其特征在于，步骤3中，通过画网格的方法在各个区域画出加工位置处。

5.根据权利要求1所述的一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法，其特征在于，步骤4中，每一个加工位置处测量M个位置的硬度，M≥3，所有位置硬度的平均值为所述加工位置处的硬度值。

6.根据权利要求1所述的一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法，其特征在于，步骤5，采用线切割方式切割获取拉伸试样；首先切割出两个热影响区，再将其他的每一个区域内按层切割，每一层内划分有若干个加工位置处，然后再从热影响区和每一层中切割出单独的拉伸试样。

7.根据权利要求1所述的一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法，其特征在于，步骤5中，拉伸试验中，通过光学引伸计记录拉伸试样的变形数据，通过拉伸实验机记录载荷数据，通过变形数据和在和数据确定各拉伸试样的应力-应变曲线，最终得到母材及焊缝各个区域的抗拉强度及屈服强度值。

8.根据权利要求1所述的一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法，其特征在于，步骤6中，母材及焊缝特征区域抗拉强度与硬度关系预测模型为：

σ_l＝A₁×H+B₁ (1)

母材及焊缝特征区域屈服强度与硬度关系预测模型为：

σ_s＝A₂×H+B₂ (2)

式中，σ_l为抗拉强度，σs为屈服强度，H为特征区域硬度，A₁、A₂、B₁和B₂为拟合参数。