插销试验(定量评价焊接冷裂纹敏感性)

2017-6-20 9:12:09      点击:

 插销试验由法国焊接研究所的Henri Granjon 20世纪60年代提出。“插销”实际上就是一端带有缺口的柱状试样,把试样插入到试板中心上一个带公差的配合孔中,带有缺口的插销试样上表面和试板的上表面平齐。然后,在试验试板表面上堆敷一个试验焊道,并直接通过带缺口的试样和试样孔,这样就在圆柱形的试样上形成一个焊接热影响区,并且缺口位于焊接热影响区内。由Granjon开发的早期试样只有一个缺口,该缺口用作应力集中源,以促进裂纹在焊接热影响区中形成而不是在焊缝金属中形成。焊接完成后,这套试板全部放在夹具上,并施加拉伸载荷,进行一系列拉伸试验,确定并记录在不同拉伸应力水平下的试样断裂时间。然后将施加的应力和断裂时间作为横纵坐标,绘制成图。在这个对应关系中,插销试样加载24h后,不发生断裂的****应力就确定为最低临界应力,最低临界应力是评价焊接热影响区氢致裂纹敏感性的一个重要指标。早期插销试验的主要缺陷是时间与断裂应力数据,具有明显分散性,这是因为用同样材料和同样试验条件进行一系列试验时,试样的缺口不能可靠地位于热影响区的相同位置中。为了解决这个问题,Sawhill等提出了一个改进型插销试样,该试样使用螺旋形缺口替代单一的圆形缺口,这很容易做到,只要在试样末端简单地机加工成标准螺纹即可。改进后可以保证螺旋状缺口横穿全部热影响区。为焊接后一个插销试样的横截面。这样,裂纹就会在最敏感热影响区显微组织中启裂和扩展,对裂纹最敏感的显微组织通常在热影响区粗晶区内。

 为了提供不同钢种的对比结果,定义了一个用来评价氢致裂纹敏感性的脆化指数(I),其中NTS代表母材金属的缺口拉伸应力(Notch Tensile Stress),LCS是最低临界应力(Lower Critical Stress),当脆化指数增大时,氢致裂纹的敏感性也增加。有些学者对此进行了简化,用LCSNTS的比值来表示热影响区的氢致裂纹敏感性。使用LCS/NTS 比值评价管线钢氢致裂纹敏感性。该研究工作由Signes Howe完成。尽管试验数据有些分散,但随着碳当量提高,氢致裂纹敏感性(更低的LCS/NTS比值)增大的总趋势还是非常明显的。YueLippold对高强度海军用钢进行了大量研究。具有最高的碳含量和碳当量的HY-100钢,也具有最小的最低临界应力,并且对氢致裂纹具有较高的敏感性。    总之,与评价高强度钢焊接热影响区氢致裂纹敏感性的其他试验方法相比,改进后的插销试验方法具有多种优点。第一,插销试验方法已经标准化,如美国焊接学会的B4.0标准和ISO 17642-3:2005(E) 国际标准。试验方法的标准化,使得在不同实验室进行试验时,增加了试验结果的可重复性。第二,能使用不同焊接方法和多种焊接材料进行插销试验,也可用来研究预热温度对降低氢致裂纹的影响。