[發明專利]改進的斜Y型坡口焊接裂紋敏感性試驗試件及其制造方法

有效

• 申請號: 201611208203.5
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106840789B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 李為衛;池強;吉玲康;宮少濤;賈君君;楊揚;許曉鋒
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油天然氣集團公司管材研究所
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明屬于金屬材料焊接技術領域，具體涉及一種改進的斜Y型坡口焊接裂紋敏感性試驗試件及其制造方法。

背景技術

鋼鐵材料廣泛應用于石油、化工、核電、海洋工程等工業領域，而大量鋼材是通過焊接方式應用的。材料能否焊接，焊接后的性能如何，即焊接性，是從事材料研究的一個重要方向。在鋼鐵材料焊接性試驗方法中，應用最廣泛的是小鐵研試驗，即斜Y型坡口焊接裂紋試驗方法，該方法曾被制定為國家標準GB 4675.1-84《焊接性試驗斜Y型坡口焊接裂紋試驗方法》，2005年廢止，有關內容納入新國標GB/T 32260.2-2015《金屬材料焊縫的破壞性試驗焊件的冷裂紋試驗弧焊方法第2部分：自拘束試驗》(修改采用國際標準ISO 17642-2:2005)，對規范焊接性研究方法，推進鋼鐵材料研發和應用發揮了重大作用。我國目前為世界鋼鐵生產和應用的頭號大國，每年采用該方法進行大量的材料焊接性試驗研究，圖1是該試驗方法標準規定的試件形狀和尺寸，該方法存在一個明顯的不足就是試件制作過程根部間隙(2mm±0.2mm)難以有效保證，而根部間隙反映拘束度的大小，是試驗過程一個重要參數，對裂紋敏感性有重要影響。一般采用根部加2mm鐵片法和預留過量間隙法進行試件制作，即使這樣也有很多試件因不滿足尺寸精度要求而廢掉，為此申請號為201510244559.3的發明專利和申請號為201510012348.7的發明專利給出了保證根部間隙的試件制作方法，其制作過程采用先減材(加工兩個分試件)后增材(焊接拘束焊縫)方法，但其實質還是采用焊接拘束焊縫方法制作試件，這樣焊接拘束焊縫時會產生焊接殘余應力和角變形，而這種殘余應力和角變形會隨拘束焊縫焊接方式、參數和焊工的操作方式等多因素而變化，為正式的試驗焊縫造成不確定的外力，影響對材料焊接裂紋敏感性的準確評價。另外拘束焊縫焊接需要組對、焊接、層間冷卻、變形控制等較復雜程序，需要高技能焊工完成，也會造成的很大的人力、財力消耗。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種改進的斜Y型坡口焊接裂紋敏感性試驗試件及其制造方法，可以保證金屬材料焊接冷裂紋敏感性試驗試件的根部尺寸間隙，同時降低人工成本，提高試件加工的精度和效率，進而提高材料焊接裂紋敏感性試驗的準確性。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：改進的斜Y型坡口焊接裂紋敏感性試驗試件，包括位于試件中部的試驗焊縫坡口但不包括拘束焊縫坡口，試驗焊縫坡口為斜Y型，坡口的根部間隙的精度為±0.1mm。

試驗焊縫坡口的上半部為夾角為60°的正V型槽，下半部為與豎直方向夾角為30°的間隙槽，所述間隙槽的徑向寬度為2mm。

試驗焊縫坡口是通過減材制造法在試件中部加工得到。

試件為長和寬分別為200mm和150mm的鋼板，試驗焊縫長度為80mm。

改進的斜Y型坡口焊接裂紋敏感性試驗試件的制造方法，直接在試件中部采用機械法加工出試驗焊縫坡口。

改進的斜Y型坡口焊接裂紋敏感性試驗試件的制造方法，包括以下步驟：

步驟1)確定加工試驗焊縫坡口的位置；

步驟2)先采用2mm立銑刀在試件沿厚度方向的上半部分加工一寬度為2mm的矩形槽，然后將試件水平傾斜30°，用2mm立銑刀在矩形槽一側加工一坡口面，坡口面的底邊與矩形槽的軸向底邊重合，完成后再用同樣方法加工另一側坡口面，即得到V型槽；

步驟3)采用電火花在試件沿厚度方向的下半部分加工間隙槽，或者將試件水平傾斜30°用2mm立銑刀在試件沿厚度方向的下半部分加工間隙槽，所述間隙槽與V型槽貫通，且間隙槽的一個側面與V型槽的一個側面位于同一平面；即得斜Y型坡口焊接裂紋敏感性試驗試件。

加工設備為普通銑床或者數控機床。

還包括步驟4)修磨邊角的不規則處及毛刺，檢查保證尺寸精度。

與現有技術相比，本發明至少具有以下有益效果：本發明改進的斜Y型坡口焊接裂紋試驗試件，取消拘束焊縫，直接在試件中部采用機械法加工出試驗焊縫用坡口和根部間隙，可以大幅提高根部間隙的精度(根部間隙的精度由±0.2mm提高到±0.1mm)，不會產生殘余應力和角變形，提升了材料焊接裂紋敏感性試驗結果的可靠性，增強了石油、化工、核電、海洋等工程領域的研究技術水平和工程質量，同時降低人力財力消耗。

本發明改進試件的制造方法，對現代制造業來說很容易實現，具備一般機械加工能力的車間均可以加工，對具有數控加工能力的車間就更沒有問題，效率和質量可以明顯提高。

附圖說明