一种用于异种钢焊接工艺评定的弯曲试样成型方法与流程

本发明涉及试样弯曲试验，具体说的是一种用于异种钢焊接工艺评定的弯曲试样成型方法。

背景技术：

焊接接头的弯曲试验是检验接头机械性能的基本方法之一。目前，应用最广泛的三点弯曲试验是将板状试样焊缝轴线对中放置于两个支撑辊之上，压头中心对准焊缝轴线并施加压力，形成简支梁形式。它通过控制辊筒间距离、压头直径、弯曲角度等参数，衡量接头弯曲强度和塑性变形的大小，并检验接头拉伸面上焊接缺陷位置、尺寸及类型。

对于横向侧弯、面弯和背弯试样，当接头两侧为同一材料和规格时，弯曲试验过程中压辊中心容易对准焊缝轴线，弯曲后焊缝轴线恰好处于弧顶。然而，当两侧母材材质不同时，即使材料规格相同，弯曲试验过程中压辊往往偏向屈服强度较低一侧，弯曲后试样焊缝轴线偏离弧顶位置，不能达到检测焊缝和热影响区的塑性的目的。常用的解决办法是重新焊制工艺评定试板，增加弯曲试样的数量、改善弯曲试样的表面质量或者采用纵向弯曲试样替代横向弯曲试样，但是这往往延长评定材料的试验周期和增加试验成本，费时费力。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于异种钢焊接工艺评定的弯曲试样成型方法，采用特定方法得到具有规律顺序的组合弯曲试样，控制焊缝轴线始终对准压辊中心，保证焊缝金属和热影响区位于受检弯曲弧段之内，从而解决异种钢弯曲试样焊缝轴线不对中或者偏离拉伸面弧顶轴线的难题，同时提高一次弯曲试验的成功率，简化试验步骤，免除长期困扰工艺评定制定者的烦恼。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种用于异种钢焊接工艺评定的弯曲试样成型方法，包括以下步骤：

步骤1、取两组完全相同异种钢试样，该异种钢试样为板状试样，其包括中间由焊缝连接两端材质不一致的钢材试样；

步骤2、将步骤1中两组异种钢试样平行设置至焊缝轴线完全对称，使两组异种钢试样的不同材质的一端处于同一侧，并使两组异种钢试样之间具有组对间隙；

步骤3、在组对间隙内并在焊缝的两侧对称分别点焊至少两个焊核，制成异种钢焊接工艺评定用的弯曲试样。

焊缝两侧最接近焊缝的两个焊核之间的距离大于等于150mm。

组对间隙为1-3mm。

焊核的外侧圆滑过渡至钢材试样，其焊接方式为单面焊或双面焊。

同侧并相临的两个焊核之间的距离大于等于50mm。

焊核的焊材选用的材质与具有高合金含量的钢材试样材质相接近。

本发明有益效果是：按本方法制得的弯曲试样，成型方式简单，适用于国内外多种焊接工艺评定标准或弯曲试验标准，推广应用前景广阔。组合后的弯曲试样提高一次弯曲试验的成功率，大大简化试验步骤，缩短异种钢工艺评定的试验周期，保证相应产品顺利开工和缩短交期周期。

附图说明

图1为横向放置的待侧弯试验评定的异种钢试样侧弯试样结构示意图；

图2为图1的侧视结构示意图；

图3为本发明两个图1成型后的弯曲试样结构示意图；

图4为图3的侧视结构示意图；

图5为横向放置的待面弯或背弯试验评定的异种钢试样侧弯试样结构示意图；

图6为图5的侧视结构示意图；

图7为本发明图5成型后的弯曲试样结构示意图；

图8为图7的侧视结构示意图。

图中：1、焊核a，2、焊核b，3、焊核c，4、焊核d，5、焊缝。

具体实施方式

一种用于异种钢焊接工艺评定的弯曲试样成型方法，包括以下步骤：

步骤1、取两组完全相同异种钢试样，该异种钢试样为板状试样，其包括中间由焊缝连接两端材质不一致的钢材试样；如图1、图2、图5、图6所示，材质ⅰ的钢材试样和材质ⅱ的钢材试样焊接为一体。

步骤2、将步骤1中两组异种钢试样平行设置至焊缝轴线完全对称，使两组异种钢试样的不同材质的一端处于同一侧，并使两组异种钢试样之间具有组对间隙；

步骤3、在组对间隙内并在焊缝的两侧对称分别点焊至少两个焊核，制成异种钢焊接工艺评定用的弯曲试样。如图3、图4、图7、图8所示，焊缝的两侧各焊有两个焊核。

焊缝两侧最接近焊缝的两个焊核之间的距离大于等于150mm。

组对间隙为1-3mm。

焊核的外侧圆滑过渡至钢材试样，其焊接方式为单面焊或双面焊，不强制要求焊透。

同侧并相临的两个焊核之间的距离大于等于50mm。

焊核的焊材选用的材质与具有高合金含量的钢材试样材质相接近。

异种钢弯曲试验前，利用一种用于异种钢焊接工艺评定的弯曲试样成型方法，将异种钢试样两两组对、首尾掉头以使不同材质的钢材试样相近，控制适当的组对间隙，并采用氩弧焊或者焊条电弧焊或者气保焊焊接方法、与焊接接头化学成分接近的焊材点焊固定，焊后修磨各焊核或焊缝圆滑过渡至母材，形成组合弯曲试样。焊接焊核所用的焊材原则上应使得化学成分尽量高于两侧母材的主要合金元素含量，也可以采用与异种钢接头相同的焊材牌号。为了安全起见，在试样端头设置缠绕焊保险结构，缠绕物采用与两侧母材主要合金元素相近的焊丝或者薄金属片，将其首端弯制90°并预制20mm直边，再贴紧组合试样、并沿组合试样外形依次弯制两至三圈，使得缠绕物尾端与首端基本重合，再采用与焊核相一致的焊材将首、尾端焊牢。这种组合试样在弯曲试验时，不同材质母材（钢材）通过焊核的桥接作用，将受力均匀传递并抵消两试样之间的横向剪切力，焊缝轴线始终对准压辊中心，使得焊缝两侧塑性变形基本趋于一致，从而实现检测焊缝金属和热影响区塑性的目标；同时试样端头的缠绕焊牢结构起到安全锚定作用，以免焊核受拉崩断而危及人身安全或造成财产损失。该方法在本质上基本遵循弯曲试验标准的要求，与单件弯曲试样的受检条件、合格指标基本相同，而且标准并无禁止或不建议此种组合试样的描述，不能否定此方法在理论上的合理性。

如图1、图2、图3、图4所示：横向侧弯试样两两组对、首尾掉头以使不同材质的钢材试样平行相近，控制两者间隙1~3mm，并采用弧焊方法、与母材成分相匹配的焊材点焊固定，修磨焊点圆滑过渡至母材，形成组合弯曲试样。其中，焊点不强制要求焊透，可以单面点焊或者双面点焊。

如图5、图6、图7、图8所示：面弯或背弯试样两两组对、首尾掉头以使不同材质的钢材试样平行相近，控制两者间隙1~3mm，并采用弧焊方法、与母材成分相匹配的焊材点焊固定，修磨焊点圆滑过渡至母材，形成组合弯曲试样。其中，焊点不强制要求焊透，可以单面点焊或者双面点焊。与横向弯曲不同的是，面弯或背弯试样及其组合试样的宽度明显增大，对弯曲试验机输出载荷的需求增大。

本实用普通发明专利所述异种钢焊接工艺评定弯曲试样的弯制组合可以有多种形式，并不局限于图1或图2，理论上只要组合试样数量为偶数均可实现异种钢弯曲试验检验目的。例如，某一异种钢对接焊缝焊接工艺评定，评定标准选取nb/t47014-2011，母材为δ20s30408和δ20q345r，焊材为φ4.0e309-16焊条，焊后进行610℃×1.2h消应力热处理；之后按第6.4.1.6.1~2条规定加工横向侧弯试样，并按图1制作组合弯曲试样；再按第6.4.1.6.3条规定和gb/t2653-2008要求选定弯曲试验条件及参数，试样厚度s=10mm、弯心直径d=40mm、支承辊之间距离l=65mm，当组合试样弯曲到180°后，焊缝轴线基本对准弧顶中心区域。