[发明专利]一种适用于高强韧性钢的插销试验方法

说明书

一种适用于高强韧性钢的插销试验方法，通过在现行插销试验标准GB/T32260.3‑2015中插销端部加工直径2mm或3mm的中心孔，通过设计中心孔可以“放大”插销试样上的焊接热影响区范围，有利于降低环形缺口定位难度，避免插销试样的“裂而不断”现象，确保断裂面与缺口根部处于相同横断面，来解决高强韧钢焊接热影响区环形缺口位置定位难、插销试验中插销试样“裂而不断”的问题；本发明提出的方法与GB/T32260.3‑2015标准试验方法相比，对焊接裂纹敏感性高的钢材的试验结果吻合性良好，尤其对采用标准试验方法难以评价的高强韧性钢，具有评价精度高、结果可靠等特点。

技术领域

本发明属于金属材料焊接技术领域，涉及一种钢材焊接冷裂纹敏感性评价方法，尤其涉及一种适用于高强韧性钢的插销试验方法。

背景技术

插销试验一般用于金属材料尤其是钢材焊接冷裂纹敏感性的定量表征，也可以定量表征焊接材料、焊接热热输入参数、预热温度等对焊接冷裂纹敏感性的影响。插销试验方法于1969年由法国巴黎焊接研究所Granjon H等人提出，日本于1980年IIW会议上提出了插销试验标准，我国在1988年将插销试验纳入国家标准，即GB9446-1988《焊接用插销冷裂纹试验方法》，国际标准化组织的纳标编号为ISO17642-3，该方法广泛适用于各类碳钢、合金钢的焊接冷裂纹敏感性测试。为模拟实际焊接接头的应力集中条件，在插销试样1上开一缺口2(见图1)，缺口2位置依据焊接线能量而定，目前缺口形式主要有两种，即圆形缺口和螺旋形缺口。插销试验时将插销试样插进底板的圆孔内，使其顶端与底板上平面平齐(见图2)；然后经圆孔上端熔敷一直线焊道4，一般使缺口2底部恰好位于焊接热影响区5的粗晶区7内(见图3)；焊后，当插销试样冷却至150～100℃时，在插销上施加一静载荷F(见图4)，通过多试样法来调整拉伸应力的数值，从而求出临界应力。Hart提出了插销试验的临界断裂应力Rc与材料最低屈服强度之比大于1的判据，即某预热温度下的Rc超过材料最低屈服强度，即该预热温度可保证材料焊接时不发生开裂。插销试验方法自发明以来，主要用来对结构钢焊接冷裂纹敏感性的定量评价。随着该试验方法的应用实践，逐步拓展为针对既定钢材的焊接材料、焊接工艺参数、预热温度等选择用的试验方法。插销试验也被广泛地应用于针对特殊工况下的钢材选择。

近30年来，随着炼钢及轧钢技术、焊材研发及生产技术的不断进步，高强韧性钢及超低氢焊材不断涌现，钢材的抗裂性越来越高。为此，GB9446-1988《焊接用插销冷裂纹试验方法》标准在实施近8年后被废止，且并无替代标准颁布。同时被废止的还有小铁研试验方法等冷裂纹评价标准。随后的大量生产实践表明，高强韧性钢、超低氢焊材为其在严苛环境下的使用提供可能，但在严苛工况下高强韧性钢的焊接冷裂纹问题仍然存在。为此，在经历20年的标准真空期后，新的焊接冷裂纹评价方法国家标准重新颁布实施，其中GB/T32260.3-2015《金属材料焊缝的破坏试验，外载荷试验》就是原GB9446-1988标准的延续。遗憾地是，新的标准对目前大量使用的高强韧性钢焊接裂纹敏感性评价中的特殊问题并无针对性解决方法，且其试验过程与原标准GB9446-1988相比更为模糊、简单，对目前普遍使用的高强韧性钢的适用性较差。一种结果可靠、行之有效的插销试验方法呼之欲出。