專利名稱：焊縫高溫強(qiáng)度及其缺口敏感性測(cè)試試樣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊縫高溫強(qiáng)度及其缺口敏感性測(cè)試試樣，屬于材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國電力工業(yè)的發(fā)展，許多高參數(shù)大容量火電機(jī)組相繼投入運(yùn)行，電站高溫高壓蒸汽管道廣泛采用高合金鋼，如P91、P92等等，這些高合金鋼蒸汽管道焊縫的強(qiáng)度、安全性、可靠性以及使用壽命一直是國內(nèi)外設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、檢修、監(jiān)督檢驗(yàn)人員十分關(guān)注的問題。隨著高溫長期運(yùn)行，焊縫金屬的安全性問題日益突出。主要表現(xiàn)在隨著高溫長時(shí)間運(yùn) 行，其高溫強(qiáng)度的下降及焊縫金屬對(duì)缺口的敏感性問題。研究和掌握焊縫金屬在高溫長時(shí)作用下性能變化規(guī)律，對(duì)保證高溫金屬部件的安全運(yùn)行具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。為獲得焊縫金屬高溫長時(shí)運(yùn)行后性能變化規(guī)律，需要對(duì)焊縫金屬進(jìn)行高溫長時(shí)拉伸性能試驗(yàn)。目前現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法，試樣主要有圓形試樣、板型試樣及整管拉伸試樣，測(cè)試段截面積通常恒定不變。如圖I所示，圖I為常規(guī)板狀持久拉伸試樣實(shí)物結(jié)構(gòu)示意圖。對(duì)于焊縫來講測(cè)試段應(yīng)包括焊縫、熱影響區(qū)及母材，由于焊縫金屬強(qiáng)度遠(yuǎn)高于母材及熱影響區(qū)，尤其是P91鋼焊縫，常規(guī)拉伸試樣一般均斷在焊縫熱影響區(qū)，測(cè)得的焊接接頭強(qiáng)度實(shí)際上是焊縫熱影響區(qū)強(qiáng)度，而焊縫金屬真實(shí)性能很難測(cè)得。電站高溫高壓蒸汽管道焊縫性能影響其安全運(yùn)行，為研究焊縫金屬性能，通常需要對(duì)焊縫金屬進(jìn)行性能檢測(cè)，常規(guī)的拉伸，包括常溫拉伸、高溫拉伸及持久強(qiáng)度等試驗(yàn)方法，測(cè)試段橫截面積一般恒定不變，由于焊縫強(qiáng)度遠(yuǎn)高于母材及熱影響區(qū)，試樣大多斷在熱影響區(qū)，焊縫金屬的橫向性能無從得知。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種焊縫高溫強(qiáng)度及其缺口敏感性測(cè)試試樣，其目的是為了提供一種測(cè)試方法保證拉伸試樣斷在焊縫區(qū)域，從而測(cè)得焊縫金屬強(qiáng)度及焊縫金屬的缺口敏感性。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
焊縫高溫強(qiáng)度及其缺口敏感性測(cè)試試樣，包括兩端粗，中間細(xì)的長條形狀試樣，兩端為夾持端，中間為測(cè)試段。所述試樣兩端的夾持端向中間測(cè)試段方向設(shè)有向內(nèi)凹進(jìn)的圓滑過渡段，測(cè)試段上設(shè)有缺口。所述的缺口開在測(cè)試段的一側(cè)。所述的缺口開在焊縫金屬上。所述的缺口設(shè)在測(cè)試段的中間位置。所述的被試樣品為矩形結(jié)構(gòu)，夾持端的試驗(yàn)寬度為24mm，單邊長度為20mm，中心測(cè)試段長度為35-45mm,厚度為3mm,測(cè)試段中間缺口深2mm,寬2mm,長度等于被試試樣品的厚度。
優(yōu)點(diǎn)及效果
本發(fā)明是一種焊縫高溫強(qiáng)度及其缺口敏感性測(cè)試試樣，由于在試樣上加設(shè)了一種變截面帶缺口試樣，將缺口開在焊縫金屬部分，它能保證試樣斷在焊縫金屬內(nèi)，并能測(cè)得焊縫金屬強(qiáng)度及其對(duì)缺口的敏感性。因?yàn)楹缚p根部難免存在未焊透等缺陷，焊縫金屬強(qiáng)度及其對(duì)缺口的敏感性的測(cè)量可為評(píng)估焊縫在高溫高壓下長期運(yùn)行的安全性提供依據(jù)。解決了傳統(tǒng)試樣無法測(cè)量焊縫強(qiáng)度及焊縫缺口敏感性等問題，該試樣加工簡單，試驗(yàn)過程與常規(guī)拉伸試驗(yàn)方法基本一樣。該項(xiàng)發(fā)明填補(bǔ)了該技術(shù)領(lǐng)域的空白，具有較大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖I為常規(guī)板狀持久拉伸試樣實(shí)物結(jié)構(gòu)示意 圖2本發(fā)明所做的帶缺口持久拉伸試樣實(shí)物結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3本發(fā)明采用的試驗(yàn)裝置原理 圖4本發(fā)明所做的高溫長時(shí)拉伸試驗(yàn)試樣缺口處試驗(yàn)應(yīng)力為350MPa實(shí)物結(jié)構(gòu)示意
圖5本發(fā)明所做的高溫長時(shí)拉伸試驗(yàn)試樣缺口處試驗(yàn)應(yīng)力為290MPa實(shí)物結(jié)構(gòu)示意
圖6本發(fā)明所做的高溫長時(shí)拉伸試驗(yàn)試樣缺口處試驗(yàn)應(yīng)力為250MPa實(shí)物結(jié)構(gòu)示意圖。圖中測(cè)試段I，夾持端2，缺口 3，調(diào)平裝置4，杠桿機(jī)構(gòu)5，加載裝置6，溫度測(cè)量與溫度控制7，試樣夾頭8，試樣9，高溫加熱爐10。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :
本發(fā)明是焊縫高溫強(qiáng)度及其缺口敏感性測(cè)試試樣，如圖2所示，本發(fā)明所述試樣9為長條狀和常規(guī)持久試樣相同，兩端粗，中間細(xì)的結(jié)構(gòu)；兩端為夾持端2，中間為測(cè)試段1，兩端的夾持端2向中間測(cè)試段I方向?yàn)橄騼?nèi)凹進(jìn)的圓滑過渡段，其中的測(cè)試段I的中部設(shè)有缺Π 3。本發(fā)明的帶缺口試樣焊縫性能測(cè)試試樣，其試驗(yàn)操作步驟與常規(guī)高溫長時(shí)拉伸試驗(yàn)方法相同，不同之處在于試樣制作，如圖2所示，本發(fā)明的試樣為長條板型，兩端為夾持段和常規(guī)持久試樣相同，中間為測(cè)試段，兩段之間設(shè)有圓滑過渡段，其中的測(cè)試段為帶缺口的矩形外型，缺口開在焊縫金屬上。本發(fā)明所述的試樣為矩形片狀，夾持端試驗(yàn)寬度為24mm，單邊長度為20mm，中心測(cè)試段長度為35-45mm,厚度為3mm,中間缺口深2mm,寬2mm,缺口長度等于試樣厚度。如圖3所示，利用本發(fā)明試樣所做試驗(yàn)在常規(guī)高溫拉伸試驗(yàn)機(jī)上完成，通過焊縫帶缺口試樣、母材帶缺口試樣等在同一溫度不同應(yīng)力下的斷裂時(shí)間，測(cè)量焊縫性能及焊縫缺口敏感性。試驗(yàn)時(shí),將試樣9夾在高溫加熱爐10中的試樣夾頭8上，加熱爐兩端用保溫材料密封，調(diào)整調(diào)平裝置4使試樣調(diào)至加熱爐10的中部，接通電源升溫，通過溫度測(cè)量與溫度控制7將試驗(yàn)溫度升至試驗(yàn)溫度540°C，并保持恒溫。當(dāng)溫度達(dá)到試驗(yàn)溫度后，通過杠桿機(jī)構(gòu)5及加載裝置6進(jìn)行加載，加載完成后再調(diào)整調(diào)平裝置4使試樣保持在加熱爐10的中部。在540°C下做長時(shí)拉伸試驗(yàn)，直至試樣拉斷，計(jì)算斷裂時(shí)間，得出應(yīng)力與斷裂時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
實(shí)施例2
采用矩形截面P91焊縫試樣，測(cè)試段試樣截面尺寸為7X3mm，缺口開在焊縫上，開口深2mm、開口寬2mm。試驗(yàn)溫度為540°C，4個(gè)試樣缺口處試驗(yàn)應(yīng)力分別是364MPa、350MPa、290MPa、250MPa，試樣斷裂時(shí)間分別是0、20、1582、9600小時(shí)，如圖4至圖6所示。采用矩形截面P91母材試樣，測(cè)試段試樣截面尺寸為7 X 3mm，缺口開在測(cè)試段中部，開口深2mm、開口寬2mm。試驗(yàn)溫度為540°C，2個(gè)試樣缺口處試驗(yàn)應(yīng)力分別是350MPa、250MPa，試樣斷裂時(shí)間分別是10、4220小時(shí)。比較可見，試驗(yàn)應(yīng)力為350MPa及250MPa的P91焊縫試樣在540°C下其斷裂時(shí)間是P91母材試樣的2倍以上，可見在540°C下，缺口處焊縫強(qiáng)度高于母材，在高溫下(540°C)焊縫缺口敏感性比母材低。試驗(yàn)結(jié)果詳見表I :P91焊縫及母材V型缺口試樣高溫(540°C)長 時(shí)拉伸試驗(yàn)結(jié)果。
M
權(quán)利要求
1.焊縫高溫強(qiáng)度及其缺口敏感性測(cè)試試樣，包括兩端粗，中間細(xì)的長條形狀試樣，兩端為夾持端(2)，中間為測(cè)試段(1)，其特征是兩端的夾持端(2)向中間測(cè)試段(I)方向設(shè)有向內(nèi)凹進(jìn)的圓滑過渡段，測(cè)試段(I)上設(shè)有缺口( 3 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊縫高溫強(qiáng)度及其缺口敏感性測(cè)試試樣，其特征是所述的缺口( 3 )開在測(cè)試段(I)的一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊縫高溫強(qiáng)度及其缺口敏感性測(cè)試試樣，其特征是所述的缺口(3)開在焊縫金屬上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊縫高溫強(qiáng)度及其缺口敏感性測(cè)試試樣，其特是所述的缺口( 3 )設(shè)在測(cè)試段(I)的中間位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊縫高溫強(qiáng)度及其缺口敏感性測(cè)試試樣，其特征是所述的試樣為矩形結(jié)構(gòu)，夾持端(2)的試驗(yàn)寬度為24mm,單邊長度為20mm,中心測(cè)試段(I)長度為35-45mm,厚度為3mm,測(cè)試段(I)中間缺口(3)深2mm,寬2mm,長度等于被試試樣品的厚度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種焊縫高溫強(qiáng)度及其缺口敏感性測(cè)試試樣，屬于材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括兩端粗，中間細(xì)的長條形狀試樣，兩端為夾持端，中間為測(cè)試段。所述試樣兩端的夾持端向中間測(cè)試段方向設(shè)有向內(nèi)凹進(jìn)的圓滑過渡段，測(cè)試段上設(shè)有缺口。本發(fā)明由于在試樣上加設(shè)了一種變截面缺口，因此能保證試樣斷在焊縫金屬內(nèi)，并能測(cè)得焊縫金屬強(qiáng)度及其對(duì)缺口的敏感性。解決了傳統(tǒng)試樣無法測(cè)量焊縫強(qiáng)度及焊縫缺口敏感性等問題，該試樣加工簡單，試驗(yàn)過程與常規(guī)拉伸試驗(yàn)方法基本一樣。該項(xiàng)發(fā)明填補(bǔ)了該技術(shù)領(lǐng)域的空白，具有較大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)G01N3/02GK102636385SQ20121013542
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月4日
發(fā)明者張艷紅 申請(qǐng)人:東北電力科學(xué)研究院有限公司