GBT 42899-2023 海洋工程結構鋼可焊性試驗方法

海洋工程結構鋼可焊性試驗方法Testmethodforweldabilityofoceanengineeringstructuralsteel2023-08-06發(fā)布國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會I本文件按GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會提出。本文件由全國鋼標準化技術委員會(SAC/TC183)歸口。本文件起草單位：馬鞍山鋼鐵股份有限公司、山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司、河北津西鋼鐵集團股份有限公司、中科西王特鋼有限公司、安徽工業(yè)大學、哈爾濱工程大學、中海油(天津)管道工程技術有限公司、冶金工業(yè)信息標準研究院。1海洋工程結構鋼可焊性試驗方法1范圍本文件規(guī)定了海洋工程結構鋼可焊性試驗的一般要求、對接焊試驗、堆焊試驗、控制熱強度試驗(CTS)等要求。本文件適用于厚度不大于150mm的鋼板、厚度不大于63mm的熱軋H型鋼等海洋工程結構鋼焊接性試驗。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T229金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法GB/T2651焊接接頭拉伸試驗方法GB/T2653焊接接頭彎曲試驗方法GB/T3375焊接術語GB/T4340.1金屬材料維氏硬度試驗第1部分：試驗方法GB/T5185焊接及相關工藝方法代號GB/T16672焊縫工作位置傾角和轉角的定義GB/T17505鋼及鋼產品交貨一般技術要求GB/T19869.1鋼、鎳及鎳合金的焊接工藝評定試驗GB/T21143金屬材料準靜態(tài)斷裂韌度的統(tǒng)一試驗方法GB/T28896金屬材料焊接接頭準靜態(tài)斷裂韌度測定的試驗方法GB/T32260.2金屬材料焊縫的破壞性試驗焊接的冷裂紋試驗弧焊方法第2部分：自拘束試驗ISO/TR17671-1焊接金屬材料焊接建議第1部分：電弧焊接通用指南(Welding—Recom-mendationsforweldingofmetallicmaterials—Part1:Generalguidanceforarcwelding)ISO/TR17671-2:2002焊接金屬材料焊接建議第2部分：鐵素體鋼電弧焊接(Welding—Recommendationsforweldingofmetallicmaterials—Part3術語和定義GB/T3375界定的以及下列術語和定義適用于本文件。生產廠manufacturer海洋工程結構鋼生產企業(yè)。2置于供需雙方利益之外的獨立的專職監(jiān)督檢驗機構。海洋工程結構鋼的強度等級。注：由屈服強度“屈”字的漢語拼音首字母Q和規(guī)定的最小上屈服強度數(shù)值組成，鋼級與牌號對應關系見附錄A。4一般要求4.1海洋工程結構鋼可焊性試驗分為對接焊試驗、堆焊試驗或控制熱強度試驗(CTS)?？珊感栽囼烆愋图捌湎嚓P參數(shù)應符合本文件規(guī)定且在合同中注明。4.2海洋工程結構鋼可焊性試驗有效范圍通常為5a內的同一鋼種、同一生產工藝(冶煉、軋制工藝和交貨條件)、同一生產線以及滿足表1規(guī)定的化學成分允許偏差。如需方認可，可焊性試驗有限期可適表1成品化學成分允許偏差元素允許偏差(質量分數(shù))/%上限值下限值C+0.02+0.15Mn+0.20S+0.005P+0.010一0.015Ni+0.50+0.15N+0.0025Al十0.02Nb+0.010V十0.02+0.008+0.10Mo+0.04CEV/Ceq十0.02Pcm+0.02CEV/Ceq(%)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15Pcm(%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B4.3同一鋼種應為采用相同合金體系且成品化學成分偏差符合表1規(guī)定的海洋工程結構鋼。4.4當海洋工程結構鋼厚度大于16mm時，生產廠應進行可焊性試驗，并提供有效的試驗數(shù)據(jù)和報告。當海洋工程結構厚度不大于16mm時，經供需雙方協(xié)商，生產廠應進行可焊性試驗，并提供有效的相應數(shù)據(jù)和報告?？珊感栽囼瀾尚璺秸J可的有相關資質的第三方見證，可焊性試驗數(shù)據(jù)和報告均應3有第三方簽字或蓋章。若提供以前有效的可焊性數(shù)據(jù)或報告，其數(shù)據(jù)和報告均應有第三方簽字或蓋章。4.5用于可焊性試驗的鋼材應經需方同意取自欲供貨鋼材中在化學成分、性能和生產工藝均具有典型代表的最高性能產品，其中，應優(yōu)先考慮化學成分，尤其是碳當量。同一鋼級產品應選取較高質量等級產品，且可覆蓋下一鋼級相同質量等級產品。4.6可焊性試驗報告應在試驗結束后由焊接試驗單位整理完成。5對接焊試驗5.1一般要求海洋工程結構鋼對接焊試驗應根據(jù)本文件規(guī)定的名義熱輸入進行焊接。為避免焊接缺陷，焊接時應采取預防措施。當需方在訂貨時要求，經供需雙方協(xié)商并在合同中注明，可采用其他焊接方法和試驗要求。5.2焊接工藝和規(guī)程焊接工藝如表2所示，其工藝方法代號應符合GB/T5185規(guī)定。供方提供的焊接工藝規(guī)程應符合GB/T19869.1規(guī)定，其中，應包括焊絲或焊條的尺寸、焊接參數(shù)、焊接位置和其他相關參數(shù)，例如，埋弧焊焊絲數(shù)量、鐵粉添加量、焊縫坡口角度。焊接時應使用經大量實踐證明在一10℃下斷裂力學性能高的焊接耗材。焊接應由焊接試驗單位聘用有資質的人員完成，其中，試驗單位應具備豐富的海洋工程結構鋼焊接斷裂力學性能試驗經驗，人員的資質應經需方審核。表2焊接工藝焊接工藝方法工藝方法代號焊條電弧焊自保護藥芯焊絲電弧焊埋弧焊單絲埋弧焊多絲埋弧焊熔化極氣體保護電弧焊熔化極惰性氣體保護電弧焊(MIG)熔化極非惰性氣體保護電弧焊(MAG)非惰性氣體保護的藥芯焊絲電弧焊惰性氣體保護的藥芯焊絲電弧焊5.3對接焊技術要求海洋工程結構鋼對接焊工藝要求應符合表3和表4規(guī)定。試樣應取自由連鑄坯或模鑄錠生產的供貨鋼材中最厚鋼材或由供需雙方協(xié)商確定。4GB/T42899—2023鋼板的焊接方向應平行主軋制方向。熱軋H型鋼的焊接方向應平行或垂直軋制方向。每個焊接件的尺寸應滿足本文件規(guī)定的性能測試、復檢及重檢需求。若焊接試樣不足制備所需性能試樣，應重新制作焊接件。鋼板焊接件的寬度應不小于400mm或10倍試樣厚度中較大者，且不超過750mm。表3鋼板對接焊試驗工藝要求鋼級“質量等級*試樣狀況名義熱輸入/(kJ/mm)”熔化極氣體保護電弧焊(13)/自保護藥芯焊絲電弧焊0.8±0.2埋弧焊(12)d·3.5±0.2埋弧焊(12)dre5.0±0.2最小預熱溫度125℃f最大道間溫度250℃fQ355D、E焊接態(tài)√√焊后熱處理態(tài)—√Q390D、E焊接態(tài)√√焊后熱處理態(tài)√Q420D、E焊接態(tài)√√焊后熱處理態(tài)√Q460D、E焊接態(tài)√√—h焊后熱處理態(tài) √—hQ500D、E焊接態(tài)√√_h焊后熱處理態(tài)√—hQ550D、E焊接態(tài)√√—h焊后熱處理態(tài)√hQ620D、E焊接態(tài)√h焊后熱處理態(tài)_hQ690D、E焊接態(tài)√h焊后熱處理態(tài)√h注1:“√”表示需試驗，“—”表示無需求。注2:鋼級見附錄A。其他鋼級或質量等級產品，經供需雙方協(xié)商，參考本文件規(guī)定執(zhí)行?！币姽?1)。經供需雙方協(xié)商，可采用較高的熱輸入。當鋼板厚度小于25mm時，僅在需方要求時應進行熔化極氣體保護電弧焊(13)或自保護藥芯焊絲電弧焊(114)試驗。經供需雙方協(xié)商，焊條電弧焊(111)或自保護藥芯焊絲電弧焊(114)可替代埋弧焊(12)。對厚度小于16mm鋼板，經生產廠允許，可調整預熱溫度和道間溫度。最小預熱溫度應由鋼板的最大碳當量和厚度確定并應符合慣例，具體見ISO/TR17671-2:2002的附錄A。經生產廠允許，可采用較小的最小預熱溫度。經供需雙方協(xié)商，可使用其他預熱溫度和道間溫度。對于Q355、Q390和Q420鋼級鋼板，當5.0kJ/mm熱輸入的試驗結果超出了需方接受范圍，可減小熱輸入為3.5kJ/mm。對于Q620和Q690鋼級鋼板，經供需雙方協(xié)商，熱輸入可小于3.5kJ/mm。對于Q460及以上鋼級鋼板，熱輸入不大于3.5kJ/mm。5GB/T42899—2023表4熱軋H型鋼對接焊試驗工藝要求鋼級*質量等級“試樣狀況名義熱輸入/(kJ/mm)'熔化極氣體保護電弧焊(13)0.85±0.2埋弧焊(12)°3.0±0.2埋弧焊(12)3.5±0.2埋弧焊(12)°最小預熱溫度d最大道間溫度250℃dQ355D、E焊接態(tài)√Q390D、E焊接態(tài)√Q420D、E焊接態(tài)√Q460D、E焊接態(tài)√——注1:“√”表示需試驗，“—”表示無需注2:鋼級見附錄A。其他鋼級或質量等級產品，經供需雙方協(xié)商，參考本文件規(guī)定執(zhí)行。”見公式(1)。經供需雙方協(xié)商，焊條電弧焊(111)或自保護藥芯焊絲電弧焊(114)可替代埋弧焊(12)。d最小預熱溫度應由熱軋H型鋼的最大碳當量和厚度確定并應符合慣例，具體見ISO/TR17671-2:2002附錄A。經生產廠允許，可采用較小的最小預熱溫度。經供需雙方協(xié)商，可使用其他預熱溫度和道間溫度。對于所有鋼級熱軋H型鋼，當3.5kJ/mm熱輸入的試驗結果超出需方接受范圍，可減小熱輸入為3.0kJ/mm。當需方指定時。5.3.3坡口形式對接焊試驗應采用單邊V型或K型坡口試樣，坡口角度應小于45°,直邊熔合線與軋制面垂直方向夾角不超過10°。對于鋼板和熱軋H型鋼，焊接接頭應固定，可使用或不用墊板；坡口根部間隙不超過10mm。對于熱軋H型鋼，經供需雙方協(xié)商，坡口根部間隙可以超過10mm。5.3.4焊接過程每個焊接試板的定位焊接和首焊道可使用熔化極氣體保護電弧焊(13)、焊條電弧焊(111)或者藥芯焊絲電弧焊(114、136、137)工藝。隨后的焊道應按照約定的焊接工藝進行焊接。5.3.5名義熱輸入除初始焊道(如根焊道)外，名義熱輸入適用于每個焊道，除非有制造規(guī)程特殊規(guī)定或經供需雙方協(xié)商。焊接過程中應記錄所有工藝參數(shù)，包括預熱溫度和道間溫度。名義熱輸入(Q)(kJ/mm)計算公式見公式(1):式中：k——ISO/TR17671-1中焊接工藝熱效率因子，對熔化極氣體保護電弧焊(13)和自保護藥芯焊6絲電弧焊(114)焊接工藝，k=0.8;對埋弧焊(12)焊接工藝，k=1.0;U——電弧電壓，單位為伏特(V);I——焊接電流，單位為安培(A);v——焊接速率，單位為毫米每秒(mm/s)。多絲電弧焊的熱輸入的計算應符合ISO/TR17671-1的規(guī)定。5.3.6.1對于Q355、Q420、Q460和Q500鋼級鋼板，焊接試板可進行焊后熱處理，熱處理溫度為(580士20)℃或供需雙方協(xié)商確定。熱處理時間應不小于按鋼材每25mm厚1h計算所得時間或4h。加熱速度和冷卻速度應符合如下規(guī)定：a)加熱速度不大于(5500/t)℃/h或55℃/h中較大者，其中t為試板的厚度，單位為毫米b)焊接試樣應以不大于(6875/t)℃/h或55℃/h中較大者的冷卻速度冷至400℃,其中t為試c)400℃以下空冷至室溫。5.3.6.2對于Q420、Q460、Q500、Q550、Q620和Q690鋼級淬火加回火(QT)鋼板，在焊后熱處理時熱處理溫度應在550℃~620℃,且最高溫度應比質量保證書規(guī)定的回火溫度低25℃。熱處理時間應不小于按鋼材每25mm厚1h計算所得時間或4h。加熱速度和冷卻速度應符合如下規(guī)定：a)加熱速度不大于(5500/t)℃/h或55℃/h中較大者，其中t為試板的厚度，單位為毫米b)焊接試樣應以不大于(6875/t)℃/h或55℃/h中較大者的冷卻速度冷至400℃,其中t為試板的厚度，單位為毫米(mm);c)400℃以下空冷至室溫。5.3.7試樣脫氫處理在必要條件下，斷裂力學試驗前應對焊接試樣進行低溫脫氫處理。脫氫處理報告中應注明具體工藝。推薦的脫氫處理工藝為150℃保溫48h,脫氫處理工藝參數(shù)應在斷裂力學試驗報告中注明。在特殊情況下，例如，超厚的試樣，經供需雙方協(xié)商可調整脫氫處理工藝以減少試樣中氫含量。在此情況下，脫氫處理工藝可提高溫度及延長處理時間，但保溫溫度不應超過250℃。5.4對接焊力學試驗對接焊力學試驗，應符合表5和表6的規(guī)定。對于熱軋H型鋼，應進行縱向或橫向對接焊力學試驗，如圖1所示。試樣應取自翼緣寬度1/6處。當可焊性試驗涉及焊縫金屬特性[例如，焊縫金屬斷裂力學性能和夏比V型沖擊韌性(FL—2)]時，試樣取樣位置可由供方確定。對翼緣厚度超過16mm的熱軋H型鋼，經供需雙方協(xié)商，可進行斷裂力學試驗。對接焊接頭應符合以下的力學試驗要求：a)夏比V型缺口沖擊試驗鋼板和熱軋H型鋼沖擊試樣的取樣位置、取樣方向和沖擊試驗結果應分別符合表5和表6的規(guī)定。復檢應符合GB/T17505的規(guī)定。7b)斷裂力學試驗試驗應在一10℃環(huán)境溫度下進行，試驗結果應符合需方要求。c)硬度試驗按照5.4.4的規(guī)定，硬度試驗應在焊接接頭的橫截面進行。試驗結果應分別符合表5和表6的d)焊接接頭拉伸試驗焊接接頭拉伸試驗應符合表5和表6的規(guī)定。僅測試抗拉強度Rm,且測試結果應不小于母材規(guī)定的最小抗拉強度。e)焊接接頭彎曲試驗焊接接頭彎曲試驗應符合表5和表6的規(guī)定，彎曲試樣焊縫表面缺陷長度應不大于3mm。表5鋼板對接焊接頭力學試驗要求序號試驗項目取樣數(shù)量取樣位置要求1沖擊試驗3個/每位置a)與軋制方向垂直；b)當板厚t≤25mm時，應在焊縫直邊側根部的FL-2、FL、FL+2和FL+5處取樣，且試樣距表面≤2mm;當25mm<壁厚t≤38mm時，應在焊縫直邊側頂部、根部的FL-2、FL、FL+2和FL+5處取樣，且試樣分別距上、下表面當壁厚t>38mm時，應在焊縫直邊頂部、中部和根部的FL-2、FL、FL+2和FL+5處分別取樣，且頂部、根部試樣分別距鋼級沖擊吸收能量KV?/J溫度/℃均值單值Q355、Q390與母材試驗溫度相同Q500～Q6902斷裂力學試驗3個/每位置a)與軋制方向垂直；b)具體位置(見5.4.3.2):2)SCHAZ和ICHAZ的分界區(qū)；3)焊縫金屬溫度/℃試驗值符合需方規(guī)定3硬度試驗2個見5.4.4和圖3鋼級HV10/HVQ550及以下Q620～Q6904焊接接頭拉伸試驗2個焊接接頭(見5.4.5)見5.4.1d)5焊接接頭彎曲試驗4個焊接接頭(見5.4.6)見5.4.1e)對接焊詳見5.3和表3?！碑?.8kJ/mm熱輸入時，則HV10≤350(見5.4.1c)]。8表6熱軋H型鋼對接焊接頭力學試驗要求序號試驗項目取樣數(shù)量取樣位置要求1沖擊試驗3個/每位置a)與軋制方向平行“;b)當翼緣厚度t≤25mm時，應在焊縫直邊側根部的FL-2、FL、FL+2和FL+5處取樣，且試樣距內表面≤2mm;當25mm<翼緣厚度t≤38mm時，應在焊縫直邊側頂部、根部的FL-2、FL、FL+2和FL+5處取樣，且試樣分別距外、內表面≤2mm:當翼緣厚度t>38mm時，應在焊縫直邊頂部、中部和根部的FL-2、FL、FL+2和FL+5處分別取樣，且頂部、根部試樣分圖2]鋼級沖擊吸收能量KV?/J溫度/℃均值單值Q355、Q390與母材試驗溫度相同2斷裂力學試驗3個/每位置a)與軋制方向平行“;b)具體位置(見5.4.3.2):2)SCHAZ和ICHAZ的分界區(qū)；3)焊縫金屬溫度/℃試驗值符合需方要求(見5.4.1)3硬度試驗2個見5.4.4和圖3鋼級HV10/HV4焊接接頭拉伸試驗2個焊接接頭(見5.4.5)見5.4.1d)5焊接接頭彎曲試驗4個焊接接頭(見5.4.6)見5.4.1e)經供需雙方協(xié)商，Q355、Q390、Q420和Q460鋼級熱軋H型鋼可垂直軋制方向取樣。”當0.85kJ/mm熱輸入時，則HV10≤350(見5.4.1c)]。9a)縱向對接焊力學試驗b)橫向對接焊力學試驗標引序號和符號說明：1——墊板(可選);2——定位板(焊接在試板上的嵌條);W——翼緣寬度。圖1熱軋H型鋼橫向和縱向對接焊力學試驗的焊接件單位為毫米標引符號說明：D——試樣尺寸；FL——熔合線；t——試板厚度。a)整體圖Ab)區(qū)域A放大圖標引序號說明：2—-焊縫。圖3對接焊焊縫試樣硬度試驗夏比V型沖擊試樣位置應符合圖2、表5和表6規(guī)定，試驗方法應符合GB/T229的規(guī)定，擺錘錘刃半徑為2mm。試樣開槽前，應對試樣進行腐蝕以便標記開槽位置。5.4.3斷裂力學試驗焊接斷裂力學試驗應符合GB/T28896的規(guī)定，并由供方確定采用CTOD或J積分。對于單道焊縫，依據(jù)溫度峰值的變化從熔合線向外，焊接熱影響區(qū)(HAZ)分為4個區(qū)域；a)熱影響區(qū)粗晶區(qū)(GCHAZ):1100℃<T<1400℃;b)熱影響區(qū)細晶區(qū)(FGHAZ):Ac?<T<1100℃;c)熱影響區(qū)不完全再結晶區(qū)(ICHAZ):Ac?<T<Ac?;d)熱影響區(qū)亞臨界區(qū)(SCHAZ):T≤Ac?;注1:T為溫度。對于多道焊縫，首道焊縫熱影響區(qū)(HAZ)會發(fā)生部分區(qū)域消失、部分區(qū)域明顯改變以及部分區(qū)域保持不變等現(xiàn)象。單坡口多道焊接時直邊坡口側互相重疊的熱影響區(qū)如圖4所示。注2:焊接熱影響區(qū)(HAZ)中特別重要區(qū)域如圖4所示。e)臨界粗晶區(qū)(IRGCHAZ);f)亞臨界粗晶區(qū)(SRGCHAZ);g)熱影響區(qū)亞臨界區(qū)(SCHAZ)/不完全再結晶區(qū)(ICHAZ)的分界區(qū)。XY2——亞臨界粗晶區(qū)(SRGCHAZ)(熱影響區(qū)粗晶區(qū))°;3——臨界粗晶區(qū)(IRGCHAZ)(熱影響區(qū)粗晶區(qū))*;4——Ac?;6——未改變的熱影響區(qū)不完全再結晶區(qū)(ICHAZ);7——未改變'的熱影響區(qū)亞臨界區(qū)(SCHAZ);8——不可見的分界線；10——未改變的熱影響區(qū)細晶區(qū)(FGHAZ);11—-未改變°的熱影響區(qū)粗晶區(qū)(GCHAZ);a多道焊接所形成的區(qū)域。b單道焊接所形成的區(qū)域。圖4單坡口多道焊接的熱影響區(qū)對下列的每區(qū)域做3個斷裂力學試驗：——熱影響區(qū)粗晶區(qū)(GCHAZ);——熱影響區(qū)亞臨界區(qū)(SCHAZ)/不完全再結晶區(qū)(ICHAZ)分界區(qū)；——當需方要求，應在焊縫金屬(從熔合線向里2mm)處進行斷裂力學試驗。斷裂力學試驗優(yōu)先根據(jù)GB/T21143和/或GB/T28896采用位移控制法進行試驗。試樣應在厚度方向開槽。當鋼板厚度<75mm時，應使用矩形截面彎曲試樣；當鋼板厚度≥75mm時，應使用方形截面彎曲試樣。試樣應進行有效性檢查，無效試樣應剔除并重做。除應滿足GB/T28896要求外，試樣的有效性符合以下規(guī)定?！獰嵊绊憛^(qū)粗晶區(qū)。有效試驗應為疲勞裂紋最大化地穿過粗晶區(qū)并在熔合線0.5mm內，且斷裂試樣厚度的75%及以上應為粗晶區(qū)。試驗結果中應注明粗晶區(qū)比例?！獰嵊绊憛^(qū)亞臨界區(qū)(SCHAZ)/不完全再結晶區(qū)(ICHAZ)分界區(qū)。有效試驗應為疲勞裂紋穿過熱影響區(qū)亞臨界區(qū)(SCHAZ)/不完全再結晶區(qū)(ICHAZ)分界區(qū)?！缚p金屬。有效試驗應為疲勞裂紋至少穿過90%的焊縫金屬并在熔合線2mm內，5.4.3.4切片方法5.4.3.4.1熱影響區(qū)粗晶區(qū)每個斷裂力學試樣在試驗后應按下述方法檢查疲勞裂紋是否穿過熱影響區(qū)粗晶區(qū)(GCHAZ)。a)在半試樣上取下含斷口的15mm厚的切片。b)再從焊縫金屬的一側對試樣進行切片。當進一步確認時，切片的斷面應平行于所開缺口根部，如圖5所示。試樣切片應包含以疲勞裂紋中點為中心的75%及以上疲勞裂紋。若疲勞裂紋尖端部位在試樣75%厚度范圍(以厚度中點為中心)外，切片應包含疲勞裂紋尖端部位。c)拋光和腐蝕下半部的上表面并進行微觀檢查，如圖6所示。d)在合適的倍數(shù)下檢查和拍照，所拍照片應能觀察鋼材全厚。e)疲勞裂紋穿過的粗晶區(qū)百分比應根據(jù)圖6進行計算。熱影響區(qū)粗晶區(qū)百分比應包含與焊縫金屬相鄰的臨界粗晶區(qū)(IRGCHAZ)和亞臨界粗晶區(qū)(SRGCHAZ)。當拋光面離疲勞裂紋尖端部位最大距離超過2mm時，會導致側向偏移過多或疲勞裂紋輪廓不規(guī)則，在此情況下，經需方同意應重新切片取樣。單位為毫米標引序號和符號說明：1——鋸切線；2——熱影響區(qū)；3——焊縫上部；4——加工的缺口；5——疲勞裂紋；6——切片剖面；7——拋光和腐蝕的表面；8——疲勞裂紋部位；t——試樣厚度。圖5斷裂力學試樣切片示意圖GB/T42899—2023標引符號說明：L?——所測粗晶區(qū)面積1;L?——所測粗晶區(qū)面積2;L?！鶞y粗晶區(qū)面積n。,其中，L為所測粗晶區(qū)面積的總和；t為鋼材厚度。圖6拋光部分GCHAZ百分比計算方法平面示意圖5.4.3.4.2熱影響區(qū)亞臨界區(qū)(SCHAZ)/不完全再結晶區(qū)(ICHAZ)的分界區(qū)對熱影響區(qū)亞臨界區(qū)(SCHAZ)斷裂力學試樣，切片和相應檢查應符合5.4.3.4.1的規(guī)定。焊縫金屬斷裂力學試驗僅需對含熱影響區(qū)的試樣(不含大量焊縫金屬)進行切片、制備和拍照。5.4.4硬度試驗按照圖3所示位置準備2個宏觀試樣，在焊縫兩邊側頂部和根部的熱影響區(qū)及母材進行硬度試驗，每位置測量7個點，具體如圖3所示。硬度壓痕應與熔合線分離，且其中心距熔合線0.4mm內。硬度試驗時壓痕點間間距不小于1mm(從壓痕中心到壓痕中心);除此間距要求外，還應符合GB/T4340.1的規(guī)定。所有硬度試驗使用98.07N的試驗力。當需方要求，按照間隔要求可平行地多測幾行硬度，與前一行平行并相隔1.0mm～1.5mm。硬度壓痕交錯分布。5.4.5焊接接頭拉伸試驗根據(jù)GB/T2651的規(guī)定進行兩次對接接頭拉伸試驗。5.4.6焊接接頭彎曲試驗根據(jù)GB/T2653的規(guī)定分別進行兩次對接接頭橫向正彎試驗和橫向反彎試驗。6堆焊試驗6.1一般要求供方應對鋼板和熱軋H型鋼進行堆焊試驗并測定熱影響區(qū)硬度，且試驗結果可作為：a)鋼種分類參考依據(jù)；b)評價焊接過程中單次熱輸入對材料硬度的影響。需方應指明適用范圍。當作為鋼種分類參考依據(jù)時，試驗樣坯應取自與本文件規(guī)定的對接焊試驗相同鋼材(同牌號、同厚度)。當評估焊接過程中單次熱輸入對材料硬度的影響時，試驗樣坯應取自每爐次生產的最厚鋼材。6.2試驗材料尺寸每塊試板最小尺寸為長300mm×寬150mm。6.3焊接方法參照5.2規(guī)定，根據(jù)表7采用鎢極惰性氣體保護電弧焊TIG進行堆焊。在試板縱向中心線10mm內進行堆焊，如圖7所示。在焊接前，應對焊接區(qū)域進行清理。焊前測量預熱溫度并記錄。表7堆焊熱輸入和預熱條件焊接位置PA*電極尺寸/mm試板厚度>40mm的最大預熱溫度/℃熱輸入/(kJ/mm)符合GB/T16672規(guī)定。單位為毫米a)試板b)硬度測量位置c)硬度壓痕位置放大圖標引序號說明：1——硬度測試位置；2——試板待焊面；3——焊縫；4——熱影響區(qū)(HAZ)。圖7堆焊硬度試驗試板和硬度壓痕位置示意圖焊接態(tài)試板。6.5宏觀截面和硬度測試在距離焊縫端部100mm處切取試樣。經拋光和腐蝕確定熔合線。依據(jù)GB/T4340.1規(guī)定使用98.07N的試驗力在熱影響區(qū)和母材上測量維氏硬度，測試位置如圖7所示。最接近熔合線的硬度壓痕應與熔合線分離，且其中心距熔合線0.4mm內。試樣宏觀截面應完好，最大硬度值應符合需方規(guī)定。7控制熱強度試驗7.1一般要求供方應對鋼板和熱軋H型鋼進行控制熱強度試驗(CTS),以評價其焊接熱影響區(qū)的氫致裂紋敏感性。試驗樣坯應取自與本文件中對接焊試驗規(guī)定相同鋼材(同牌號、同厚度)。此外，需方可指定對較薄鋼材進行試驗。預熱溫度以不超過25℃為間隔開展系列試驗確定產生裂紋的臨界條件。未產生裂紋的臨界條件應進行復檢。若復檢也無裂紋，則確定為臨界條件。若復檢產生裂紋，則需重檢以確定臨界條件。經需求方同意，可進行定性評估且應符合GB/T32260.2要求。7.2試件尺寸試件的尺寸及表面光潔度要求如圖8和表8所示。試驗焊縫的方向應平行于上、下板的軋制方向。表8CTS試樣尺寸/條件和允許偏差尺寸/條件參數(shù)材料厚度t上板下板根部缺口深度(10士0.5)mm根部缺口間隙螺栓扭矩貼合面的表面加工要求焊接區(qū)域的表面光潔度貼合間隙7.3.1拘束焊縫拘束角焊縫(見圖8)應使用屈服強度與試驗鋼材同等或者高一等級的焊材進行焊接。拘束角焊縫應在上板的邊角10mm處開始與結束。拘束角焊縫的有效厚度如下：a)板厚≤15mm時，為(6±1)mm;b)板厚>15mm時，為(13±1)mm。焊縫的熔敷不應產生氫致裂紋，必要時可采用預熱、控制道間溫度和后熱等措施。焊接拘束焊縫的焊接材料應按材料說明書烘干，控制盡可能低的氫含量。焊材和干燥條件應詳細記錄。按照表8規(guī)定檢查試驗裝置上的螺栓扭矩，并按要求緊固。試驗裝置在焊接試驗前應放置12h。試驗裝置上的鋼板應焊兩道焊縫，如圖8所示，并使用與試驗鋼板同等或者高一等級屈服強度的焊材。試驗裝置在焊接前應在合適的爐子里預熱。在焊前測量焊件表面溫度，且上板和下板的溫差不應超過5℃。根據(jù)GB/T5185規(guī)定，試驗焊縫應采用焊條電弧焊(111)、自保護藥芯焊絲電弧焊(114)或熔化極氣體保護電弧焊(13)方法進行水平焊接。焊接裝置與水平方向夾角45°,如圖9所示。試驗焊縫的熱輸入為1kJ/mm。焊材應根據(jù)說明書進行烘干，以確保該焊材熔敷金屬氫含量控制在3mL/100g~5mL/100g或10mL/100g～15mL/100g。由供方任選其一氫含量水平，并在選定的氫含量水平條件下進行焊接。焊接過程中，焊接參數(shù)如電壓、電流、焊接速度及焊材的干燥條件都應記錄。第一道試驗焊縫熔敷后，試驗未焊一側應立即垂直放于(60±5)mm深的流動冷水中，如圖10所示，冷至室溫后取出。第二道試驗焊縫也應采取同樣的過程。在第二道試驗焊和第一道試驗焊之間以及第二道試驗焊縫和截取試樣時間之間至少間隔72h。把試驗焊縫切開并對截面進行金相觀察，如圖11所示。制備6個試樣，表面拋光、腐蝕后觀察金相，至少在50倍下觀察熱影響區(qū)和焊縫金屬是否出現(xiàn)裂紋。若未觀察到裂紋，放大到200倍再進一步確認。首先取中間試樣進行觀察。若發(fā)現(xiàn)裂紋，裂紋的長度應根據(jù)GB/T28896進行測量。若單個裂紋長度小于焊腳尺寸的5%(見圖12),則可判定為“無裂紋”,繼續(xù)下一個試樣的截面觀察。若熱影響區(qū)存在長度大于5%焊腳尺寸的裂紋，判定為“裂紋”,并終止金相檢查。若熱影響區(qū)未發(fā)現(xiàn)裂紋，則6個試樣都應進行觀察。根據(jù)GB/T28896,若焊縫金屬根部裂紋的總長度大于5%焊接厚度，則試件無效，試驗終止。7.5硬度測試每條試驗焊縫選擇中心的一個剖面用5kg載