1、ICS 77.040.10 日22/_.:.,_ 1,:, _ ,.:.-1.:.:.:. I有-结.E.:!.，:;飞._-工:二.:_r:. . - -二.-二飞;五1i;i:，:，_.:，:?I咀.:;:r.;，百川，;唱唱凶. 中华人民共和国国家标准GB/T 28896二-2012金属材料焊接接头准静态断裂韧度测定的试验方法Metallic materials-Method of test for the determination of quasistatic fracture toughness of welds (ISO 15653: 2010 , MOD) 2012-11-05
2、发布2013-05-01实施. fIOIftli.， . f趴在)、J;* R物町、t31S精400唱$吨边5空气.二聋，17 中华人民共和国国家质量监督检验检夜总局峪舍中国国家标准化管理委员会a叩GB/T 28896-2012 目次前言.1 1 范围.2 规范性引用文件.3 术语和定义.4 符号和说明.3 5 原理.3 6 试样设计、方位和缺口位置选择.7 机加工前金相检查.7 8 机械加工89 试样制备.13 10 试验装置、试验要求及步骤un 试验后金相检查.14 12 试验分析.17 13 试验报告.20 附录A(资料性附录试样缺口位置示例.22 附录B(资料性附录)试验前后金相检查示
3、例.25 附录c(规范性附录消除残余应力和预制疲劳裂纹方法.27 附录D(规范性附录)pop-in效应评定m附录E(资料性附录浅缺口试样试验.35 参考文献.38 G/T 28896-2012 前本标准按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本标准修改采用ISO15653: 2010(金属材料焊接接头准静态断裂韧度测定的试验方法。本标准的结构和技术内容(规范性引用文件除外)与ISO7087 :1984保持一致;规范性引用文件中分别用相应的国家标准代替对应的ISO标准z用GB/T20832代替ISO3785，用GB/T21143代替ISO 12135。本标准由中国钢铁工业协会提出。本标准由
4、全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归口。本标准起草单位z天津大学、武汉钢铁(集团)公司、冶金工业信息标准研究院。本标准主要起草人z王东坡、李荣锋、邓影艳、霍立兴、邱保文、余立、董莉。I 1 范围金属材料焊接接头准静态断裂韧度测定的试验方法GB/T 28896-2012 本标准规定了测试金属材料焊接接头焊缝金属及其热影响区部位断裂韧度K、8(裂纹张开位移，CTOD)和J积分的具体试验过程与方法。本标准是GB/T21143的补充，GB/T21143涵盖了有关断裂韧度测试的所有方面，与本标准在使用过程中有着非常紧密的联系。本标准所介绍的断裂韧度测试方法适用于测定工程意义上的启裂韧度而不能用
5、于测试所谓的裂纹扩展阻力曲线。本标准介绍的测试方法采用的是金属材料经过焊接之后再机加工缺口并预制相应疲劳裂纹的试样，缺口应位于焊缝金属或者热影响区部位的待测区域，而待测区域和缺口方向的选择则由使用者根据实际情况来确定。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注目期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 20832金属材料试样轴线相对于产品织构的标识(GB/T20832-2007 , ISO 3785: 2006 , IDT) GB/T 21143金属材料准静态断裂韧度的统一试验方法(GB/T211
6、43-2007 , ISO 12135: 2002 ,MOD) 3 术语和定义3. 1 GB/T 21143界定的以及下列术语和定义适用于本文件。伸张区宽度stretch zone width szw 伸张区宽度是指裂纹钝化时所产生的裂纹延伸长度。而裂纹钝化一般发生在裂纹不稳定扩展、突进(pop-in)或者裂纹缓慢扩展之前，其位置与预制疲劳裂纹在同一平面之上。3.2 3.3 待测区域t吨etarl四预制疲劳裂纹尖端在焊缝金属或热影响区中所处的位置。注2见3.7和3.9.突进pop-in 在力-位移记录曲线上出现的不连续点，一般具有位移陡然增加、力突然下降的特征，而随后力与位移却能够继续增加。1
7、 GB/T 28896-2012 3.4 局部压缩local compression 在预制疲劳裂纹之前，沿试样厚度方向上对包含裂纹尖端在内的韧带部分用较硬钢块所进行的挤压处理。3.5 3.6 3. 7 3.8 3.9 注z见附录C。焊接welding 焊接是通过加热、摩擦、加压或三者并用的方法，使两个或更多个工件之间形成结合的连接方式。注z可用也可不用的填充材料，其熔点与母材相近.焊锺weld 经过焊接之后，在焊件中所形成的结合部分。焊缝金属weld metal 形成焊缝且保留在焊缝中的熔化金属。母材(也都基材)parent metal (aJso known as base metaJ)
8、被焊接的金属材料。热影晌区heat-affected ;one HAZ 由于受到焊接过程热循环的影响，使得金属材料显微组织发生变化的母材区域。3. 10 蜡合钱fusion line FL 焊缝金属和热影响厌之间的结合部位。3. 11 焊缝位置试样wcld po剑tionalspecimen WP 疲劳裂纹尖端位于焊接区域特定参考位置的试样。注g如图A.l所示.3. 12 特定显微组织试样specific microstructure specimen SM 疲劳裂纹尖端位于特定显微组织区域内的试样。注2如图A.2所示.3. 13 毛坯试样specimen blank 缺口加工之前所制备的焊接
9、接头试样。3. 14 焊后热处理postweld heat treatment 为降低焊接残余应力或改善焊缝性能在焊接之后所实施的热处理。2 GB/T 28896-2012 4 符号和说明GB/T 21143规定的以及下列符号、单位和说明适用于本标准，见表1。表1符号和说明符号单位说明d l ,d 2 mm 与突进相关的显微组织特征长度有效焊缝宽度，在焊缝中心75%厚度范围内，疲劳裂纹尖端至两侧熔合线h mm 的最短距离(见图13和图14)HVI0 施加10kg力时测得的维氏硬度N 焊接法线方向P 焊接平行方向Q 贯穿焊接接头的厚度方向RpO, 2b MPa 母材在断裂试验温度条件下发生0.2
10、%塑性变形量所对应的规定塑性延伸强度RpO, 2W MPa 焊缝金属在断裂试验温度条件下发生0.2%塑性变形量所对应的规定塑性延伸强度Rmb MPa 母材在断裂试验温度条件下的抗拉强度Rmw MPa 焊缝金属在断裂试验温度条件下的抗拉强度SI m口1疲劳裂纹尖瑞与待测区域之间在裂纹平面方向上的距离(见图12)S2 m口1疲劳裂纹尖端与待测区域之间在垂直于裂纹平面方向上的距离(见图12)V ,VI,V2 mm 裂纹嘴张开位移X 平行母材轧制方向Y 垂直母材轧制方向z 贯穿母材厚度方向与突进效应相关的最大脆性裂纹扩展长度(但不包括伸张区宽度SZW，见.a阿口1m3. 1) mm 在试验前后金相检查
11、的特定显微组织区域的长度参见图B.2)5 原理本标准制定了单边缺口带预制疲劳裂纹焊接接头试样的断裂韧度测试程序。根据裂纹尖端位置把试样类型分为两种=a) 只需考虑裂纹尖端位于特定宏观位置而不考虑显微组织的试样，称为WP试样Fb) 需金相检查来确定裂纹尖端位于特定显微组织的试样，称为SM试样。对焊接接头进行金相检查来确认是否有待测特定显微组织存在，并且其数量是否足够用于断裂韧度试验。试样的几何尺寸和预制缺口方位确定后，施加一定的交变力，使疲劳裂纹扩展并进入到试样存有特定显微组织的区域。试验的目的是为了在消除焊接残余应力影响的条件下测定焊接接头的断裂韧度。GB/T 28896-2012 为了达到该
12、目的并且确保所预制的疲劳裂纹前沿能够平直扩展，有必要对原始焊态或应力部分释放的焊接接头试样的预制疲劳裂纹方法进行政进。断裂韧度试验与结果评定过程在GB/T21143中均有详细的说明，但按本标准进行试验时还需要遵守试验后金相分析(见12.1、12.2和12.3)和有效性(见12.的涉及的要求。试验后应该通过金相检查判断裂纹尖端是否位于特定显微组织区域内且评定突进效应(pop-in)的有效性，试验流程如图1所示。4 I预制瘦劳裂纹IE金1测量试样尺寸和裂纹长度圄1断裂翻度试验流程圄GB/T 28896-2012 6 试样设计、方位和缺口位置选择6. 1 缺口处待测区域分类WP试样缺口在特定焊接区域
13、的某参考位置(例如焊缝金属中心线位置)。SM试样缺口全部或部分疲劳裂纹前缘在试样中心75%范围内的指定显微组织区域内。注2典型WP和SM试样的缺口位置实例参见附录A.对于对中不好的双道或者多道焊焊缝，当WP试样缺口取在焊缝金属中心线且细晶区占主导的位置时，可能得到错误的(过高的)断裂韧度值。对于这种焊接接头，本标准推荐使用SM试样进行断裂韧度测试，缺口位置分别参见图A.2d)和图A.2e)。6.2 试样设计应将试样设计成由GB/T21143中所定义的单边缺口弯曲试样或紧凑拉伸类型且试样侧面应刨平或开侧槽。沿试板厚度开缺口的弯曲试样称为贯穿厚度缺口试样(见图2、图3和图4，母材试样为XY和YX，
14、焊缝试样为NP和PN)，在试板表面开缺口的弯曲试样称为表面缺口试样见图2、图3和图4，母材试样为XZ和YZ，焊缝试样为NQ和PQ)。注s焊接接头试样尺寸公差比母材试样更加宽松，见8.1.试样尺寸B或W(见图5)应等于或尽量接近待测近缝区母材厚度(不包括焊缝余高。容许采用小尺寸(即B或W小于图2、图3和图4中所指示的Z方向母材厚度和Q方向焊缝厚度及(或开侧面槽的试样进行断裂韧度试验，但应在试验报告中注明。使用小尺寸及(或侧面开槽试样进行断裂韧度测定所得到的试验结果，可能会由于尺寸效应或者因为试验部分显微组织区域的不同，而与使用全厚度试样获得的断裂韧度值存在一定的差异。6.3 试样和裂按面方位试样
15、和裂纹面相对于焊缝和母材加工方向的方位应由图2、图3和图4所描述的方法加以确定。-一-1一一一-N a) 母材圄2母材和焊缝断裂韧度试样裂蚊面取样方位5 GB/T 28896-2012 。说明21一一轧制方向zN一一垂直焊缝方向zP一一平行焊缝方向sQ一一焊缝厚度方向。参考IS03875对X、Y、Z方向的定义。b) 螺缝第一个字母表示裂纹平面的法向，第二个字母表示预期裂纹扩展的方向。NP和PN为贯穿厚度缺口试样，NQ和PQ为表面缺口试样.固2(续对于HAZ试件，当母材轧制方向影响到裂纹扩展阻力时，由于母材轧制方向和焊缝方向之间存在取向不同的问题，导致试样的焊缝和母材方向之间存在多种组合形式，具
16、体实例见图3和图4。6 说明21一一热影响区52一一焊缝金属z3 3一-焊缝试样取样方向NP/XY;4一一焊缝试样取样方向NP/YXI5一一贯穿厚度裂纹，NP/ZX或NP/ZY;X一一轧制方向sQ一一焊接厚度方向.2 a) 典型对接接头b) 十字接头固3典型对接接头和十字接头断裂韧度试样裂纹面2 4 GB/T 28896-2012 阳，/Xaa) 典型对接接头b)倾斜的十字接头说明21一一轧制方向.圄4HAZ断裂韧度试样裂纹面与母材轧制方向成角7 机加工前金相检查7. 1 宏观金相检查当试验采用SM试样时，应该在垂直于焊接方向的平面上选取宏观试样或者在焊接试板末端截取试样进行金相检查。横截面位
17、置应该在即将进行试验的焊缝长度范围内选取，以确保特定显微组织出现在疲劳裂纹尖端部位来满足试验要求。在制备宏观金相检查试样时，应注意及时地将取样位置记录下来，而所截取试样的宏观剖面应经过抛光、腐蚀处理后再进行相应的金相检查，最后通过放大适当倍数对该样品进行观测，确认待测区域的显微组织是否满足试验的有关要求。宏观剖面检查的目的是为了判断裂纹尖端的位置za) 对于贯穿厚度缺口试样，判断在中心75%厚度范围之内试样的疲劳裂纹尖端是否位于待测区域zb) 对于表面缺口试样，要求疲劳裂纹尖端距离待测区域不能超过0.5mm。如果在待测区域内指定的显微组织不存在，或因其数量不足而难以确保试验结果的可靠性，或疲劳
18、裂纹尖端位置无法满足标准(深缺口试样的相应规定，则该焊接试板将因为不满足制备SM试样的标准要求而不能用于断裂韧度试验。在这种情况下，可重新选择待测区域或者重新焊接符合标准要求的试板。如果使用单边缺口弯曲类型的SM试样并且其显微组织数量达到试验要求，但裂纹尖端位置却不满足相关标准(深缺口试样)的规定，经相关方协商，则允许使用附录E中介绍的浅缺口试样方法进GB/T 28896-2012 行断裂韧度试验。由于浅缺口试样的裂纹尖端拘束度较低，浅缺口试样(0.10ao/VV0.45)(ao为初始裂纹长度，VV为试样厚度)得到的断裂韧度数值可能高于裂纹尖端部位具有相同显微组织的深缺口试样(0.45ao/
19、VVO. 70)。因此使用浅缺口试样时需要考虑上述原因所带来的相应影响。7.2 有关热影晌区试样试验的补充要求当SM试样的待试区位于HAZ时，除遵照7.1规定之外，还应在经过磨削、腐蚀之后所获得的清晰宏观组织截面上沿着疲劳裂纹尖端位置的前沿区域进行金相检查，其目的是判别特定显微组织是否存在于试样厚度中心75%范围之内且特定显微组织的数量可以满足成功地进行试验的相关要求。当确认好待测区域的相应位置和长度之后，可以用图示的形式将其表示出来(对应实例见附录B)。在图示中应标出宏观试样厚度与特定显微组织的具体位置，特定显微组织所占比例应在试样中心75%厚度的范围内进行计算。对于表面缺口试样，应检查其宏
20、观截面以便确保其特定显微组织存在于O.45ao/VVO. 70的范围之内。如果SM试样疲劳裂纹尖端位置的选择条件得不到满足，则考虑重新选择待测区域位置或者重新焊接试板，或使用7.1中提及的浅缺口试样。8 机械加工8. 1 试样尺寸公差为了保证试样缺口位置的正确性，首先在产品试板上切取试样样坯。试样样坯应机加工到满足尺寸公差要求后再开机械缺口。紧凑拉伸类型试样应满足GB/T21143对试样尺寸和公差的具体要求z弯曲类型试样的尺寸公差要求在图5中标出。当使用浅缺口弯曲类型试样时(见7.1、7.2和附录E)，除裂纹长度应在O.10 ao/VV运0.45范围内，试样还应遵循图5所标注的尺寸和公差要求。
21、注1:为了尽量不改变焊接接头的原始状态，图5中单边缺口弯曲试样的尺寸公差比GB/T21143有所放松。对于存在焊接错边、焊接变形和样坯弯曲(当试样的样坯取自管件时的试样，应按照图6的相应要求进行机械加工。对于半径与焊缝厚度比值注10的管件，由于管道弯曲而允许样坯侧面存在2.5%VV的平直度公差。对于不平直试样，如果不能达到规定的平直度和对正要求时，可采用局部弯曲的方法在加工缺口前予以矫直。注意娇直时加载点或支撑点至焊缝缺口部位之间的距离应不小于厚度B。变形或弯曲样坯的矫直方法如图7所示。8 GB/T 28896-2012 1f I I 汉回.N钊KEX ; xuu、J-NM-明且由.四忖KE2
22、.3 W X 2一一正方形截面试样。宽度=W厚度=B=W裂纹长度=a=O.45W-0. 7W 力跨距=4W缺口宽度=0.065Wmax试样平直度要求见图6.1一一长方形截面试样.宽度=W厚度=B=0.5W裂纹长度=a=O.45W-0. 7W 力跨距=4W缺口宽度=0.065W. 试样平直度要求见图6.9 断裂韧度试验的弯曲试样尺寸固5G/T 28896-2012 a) 错边说明z1 一一加载点p2 一一-弧面s4W一一跨距.10 b) 角变形1 d) 曲面固6弯曲试样所允许的几何尺寸公差。幽菌2 咱GB/T 28896-2012 a) 减少角变形b) 降低管件的曲率(试件两侧分别加载c) 呈现
23、羽翼形状的管豁面试样说明g1-一矫直加载点s2一一焊缝。固7弯曲毛坯试样的平直方法当取自管材的样坯无法矫直时，可从管材上取下一方形块并与一个适当长度的延伸板焊接在一起。该方形块与延伸板组成一个具有足够长度的试样来满足图6的曲率要求。方形块与延伸板的焊接位置应远离原焊缝以便不影响待测区域的显微组织。注2:激光或电子束焊方法在焊接方形块与延伸板时具有焊缝窄、变形小的优点。当试样采用全厚度样坯时，机加工量应尽量小，以保证获得接近全尺寸厚度试样的试验结果并满足局部压缩的相应要求(见C.2)。焊缝余高部分应加工到与试件母材原始表面具有相同高度的位置。当焊缝两侧材料厚度相差10%或更多时，则应按厚度较薄一
24、侧尺寸来加工试样，并应在报告中说明试样原始厚度与机加工后厚度的相应情况。8.2 贯穿厚度试样缺口位置的确定NP裂纹面方向的贯穿厚度试样缺口位置的确定如图8所示。在试样待加工缺口表面(面A)及相GB/T 28896-2012 对的另一表面上(面B)均需进行研磨处理并腐蚀显现出焊缝和热影响区轮廓位置。然后沿着特定显微组织区域在面A和面B各画出一条参考标识线。两条标识线延伸到面A和面B的同一垂直侧面上。在两条延伸线中间等间距的位置画一条新的标识线，用来最终确定A面的缺口加工位置。注=上述确定缺口位置的方法，其目的是当出现试祥轴线方向与焊接方向不垂直且ao/W=0.5的情况时，保证裂纹尖端最终落在目标
25、区域(尤其是HAZ试件).如果ao/W手0.5，可对标识线进行适当调整来保证裂纹尖端最终落在目标区域。说明21一一-标识线A;2一一熔合线s3 面B(不开缺口面); 4一一标识线B，5一一面A(开缺口丽); 6一一缺口。3 124 国8应用参考标识钱来确定贯穿厚度缺口试样的切口位置8.3 表面缺口试样缺口位置的确定表面缺口试样缺口位置的确定如图9所示。首先将试样的两个侧面在进行磨削加工之后腐蚀出焊缝和热影响区。在两个侧面上分到从特定显微组织区域画标识线至缺口加工面。两条标识线的横向中间位置进行机械缺口加工。注z上述确定缺口位置的方法，其目的是当出现试样轴线方向与焊接方向不垂直情况时，保证试样中
26、间厚度处的裂纹尖端最终落在目标区域.12 说明21一一缺口F2一一熔合线F3一一开缺口面z4一一标识线B;5 标识线A;6一一-面A;7一一面B。8.4 缺口加工飞6 、7 飞飞飞 / 4 1 5 2 3 固9表面缺口试样缺口位置的确定缺口加工应遵循GB/T21143的要求。9 试样制备9. 1 擅劳裂按预制GB/T 28896-2012 E呈疲劳裂纹预制的一般要求与GB/T21143完全相同。对于焊缝(中心)金属试样，预制疲劳裂纹的最大力FI以及最大疲劳应力强度因子KI应根据焊缝金属的拉伸性能进行估算，即根据疲劳裂纹所在部位材质的相应力学性能进行估算。而在其他任何情况下，所预制疲劳裂纹的最大
27、力应当使用焊接接头各区域最低的拉伸性能进行估算。所有焊后热处理或消除应力热处理都应当在预制疲劳裂纹之前进行。在条件允许的情况下，推荐使用GB/T21143规定的最短预制疲劳裂纹长度，这样使得因疲劳裂纹前缘弯曲而导致裂纹尖端偏离特定待测区域的可能性降到最低。当预制疲劳裂纹过程中满足12.4中有关疲劳裂纹前端平直度的相应要求出现困难时，尤其对于焊态或局部消除焊接残余应力的试样，这时应当考虑使用附录C中的试验程序。注1:焊态和局部消除焊接残余应力试样中残余应力的大小和分布取决于母材、焊接工艺参数、拘束水平和焊后试样加工方式等诸多方面.注2:焊接残余应力可能对裂纹前缘平直度有不利的影响，而且可能对最终
28、断裂韧度值有一定影响.若试样是由已经消除了焊接残余应力的焊接接头加工而成，则可不必按照附录C的相应规定进行疲劳裂纹预制。注3:如果试样疲劳裂纹尖端区域的残余应力数值低或残余应力均匀分布，则所预制的疲劳裂纹有可能获得平直的G/T 28896-2012 前缘形状。如果所预制的疲劳裂纹不满足12.4中对其前缘不平度的相应要求，则应按照附录C的要求修改预制疲劳裂纹的方法。当使用附录C中修改的预制疲劳裂纹方法时，其断裂韧度测试结果应当按照12.4.4所述方法进行计算。9.2 侧面开槽试样对于侧面开槽试样，疲劳裂纹预制按GB/T21143的有关要求进行。10 试验装置、试验要求及步骤测定K，c，8和J职分
29、的试验装置、试验要求及试验程序应符合GB/T21143的相关规定。门试验后金相检查11. 1 概述对于SM试样，为了辨别疲劳裂纹尖端位置是否落在指定的显微组织区域之内，在试验之后应再次进行金相检查。方法是从试样上截取含有断裂面的切片，当检查热影响区试样时，应在焊缝一侧切下含有热影响区的切片。截取切片后，应根据11.2和11.3的有关规定进行分析，确认疲劳裂纹尖端位置的显微组织。WP试样试验后不要求进行切片金相检查。在脆性断裂情况下，如果已证实疲劳裂纹尖端落人特定显微组织区域之内，但这并不能保证解理裂纹一定启裂于该显微组织。为确认裂纹萌生部位的显微组织，(如有要求或许有必要进行更进一步的切片与金
30、相检查以验证该组织就是脆性裂纹启裂部位，切片的切取方法、金相检查方法与pop-in的评定过程中所采用的方法类似，详见附录D。11. 2 贯穿厚度缺口试样11. 2. 1 切片对于贯穿厚度缺口试样，切片应垂直断裂表面切割，截取位置距疲劳裂纹尖端的最大长度为2mm, 并保证在试样厚度中心75%范围含有疲劳裂纹(B为试样厚度，对于侧开槽试样则为BN)(见图10中切片A)。然后，对切片进行金相检查确定疲劳裂纹尖端是否位于特定显微组织范围之内。14 GB/T 28896-2012 / / / / / 2 3 4 7 说明21一一一切片B;2一-切片A;3一-切口z4一一疲劳裂纹尖端55一一机械缺口s6一
31、一待检测表团抛光和腐蚀); 7一一疲劳预制裂纹。固10贯穿厚度缺口试样试验后金相检查切片的切取法11.2.2 评定切片金相检查是为了判断在试样厚度中心75%CB或者BN)范围内，疲劳裂纹尖端部位是否为特定显微组织并记录在试样厚度中心75%范围内特定显微组织区域的长度及其相应位置。热影响区缺口试样的切片金相检查实倒见附录B.11.3 表面缺口试样11.3. 1 切片如果试样发生解理断裂，那么需要采用适当的放大倍数对断裂面进行检查以确定裂纹萌生的确切GB/T 28896-2012 位置。应至少在靠近断裂裂纹萌生部位制取一个切片，切片平面应垂直于缺口表面与裂纹平面(见图11)。当仅发生裂纹稳定扩展时
32、，切片应在疲劳裂纹尖端最深处截取。裂纹萌生位置的确定需要目测，有时也会借助于光学显微镜或扫描电镜进行观察确认。旨E2 3 4 说明gl一一-切口z2一一机械缺口53一一疲劳预制裂纹z4一一待检测表面(抛光和腐蚀)。图11表面缺口试样试验后金相栓查切片的切取方法11. 3. 2 评定切片金相检查用以确认疲劳裂纹尖端是否位于特定显微组织区域内。当特定显微组织区位于疲劳裂纹尖端前面时，这两者之间最小距离用SlSt的测量准确度至少为士0.05mm，见图12a)J表示。当特定显微组织区位于疲劳裂纹尖端的一侧时，两者之间最小距离用S2S2的测量准确度也至少为士0.05mm, 见图12b)J表示。注z为了确
33、定这些距离可能需要在断裂表面两侧截取切片.16 GB/T 28896-2012 il: 。a) 待测区域微观组织位于疲劳裂纹尖捕前沿自5 3 b) 待测区域微观组织位于瘦劳裂纹尖端一侧说明zl一一焊珠52一一再热焊缝金属z3一一疲劳裂纹尖端$4-一再热焊缝金属z5一-SM试样(待测区域微观组织。图12SM表面缺口试样Sl和S2的测量11.4 pop-in效应评定当力下降和位移增加均不足1%时，该pop-in应忽略不计。除非根据附录D规定的相应程序进行断口形貌分析和金相检查后认定pop-in可忽略，否则应对试验过程中产生的pop-in效应予以考虑。注:GB/T 21143介绍的有关pop-in评
34、定准则主要适用于均质材料的断裂韧度试验，但不一定适用于焊缝金属试样。大量试验表明，对于焊接部位断裂韧度试验，pop-in尺寸可能与存在于疲劳裂纹尖端区域的脆性材料长度有关，裂纹尖端位置微小的变动会改变pop-in尺寸大小.12 试验分析12. 1 拉伸性能选择当裂纹尖端完全位于焊缝金属时，应采用全焊缝金属拉伸试样测出其拉伸性能;当裂纹尖端位于或GB/T 28896-2012 部分位于热影响区时，应采用母材或焊缝二者中较高的拉伸性能。注z热影响区CTOD变化很复杂，总的来说，它受热影响区尺寸、周服强度以及附近显微组织的影响。当采用母材和焊缝二者中强度较高的拉伸性能时，则能够得到趋于保守的CTOD
35、断裂韧度值。对于碳钢和碳-锺钢，当母材和焊缝的拉伸性能不能直接测量时，采用硬度值来估算其拉伸性能。式。)式(4)描述了室温下拉伸性能(MPa)与硬度(HV10)之间的关系z当1600.2(贯穿厚度缺口试样参见图13a)和图13b)，表面缺口试样参见图14a)和图14b);b) 当裂纹偏离焊缝中心线z要求有效焊缝宽度(在试样厚度中心75%范围内裂纹平面与焊缝熔合线之间的最短距离与试样厚度中心75%范围内韧带尺寸之间的比值大于0.1，即h/(WaO)O.l(贯穿厚度缺口试样参见图13c)和图13d)，表面缺口试样参见图14c)和图14d); c) 对于a)、b)两种情况，附加要求是焊缝金属与母材金
36、属0.2%塑性变形量所对应的规定塑性延伸强度之比的限定范围是O.51. 50，即0.5 1.50(对于的或1.25(对于I积分).试验结果将比真实值高出10%以上;而当RpO.Zw/RpO.ZbO.l预制疲劳裂纹的方法与GB/T21143的要求不一致，经验表明这种预制疲劳裂纹的方法可能会使断裂韧度的测量值偏高8.11F A-A A-A F=1. 4&Rpo.2 说明=l-W减去机械缺口长度s2一-l%B(或两侧各O.5%B).RpO.2取母材和焊缝金属的较低值。C=(8%-12%)(W-a) 28 F A-A C二CB-B c-c F=0.8JrRpo.2 F=0.3JilRpo.2 圄C.1
37、局部压缩处理的几种方法D.1 摄述附录D(规范性附录)pop-in效应评定此评定步骤用于评定由11.4确定为有效的pop-in效应。GB/T 28896-2012 根据GB/T21143确认为有效的pop-in效应，无需在试验后进行断口分析和金相检查，即可判定为有效的pop-in效应。如果根据GB/T21143被判定确认为元效的pop-in效应，应根据D.2D. 5逐步进行断口分析与金相检查来确定其有效性。除经过金相检查后被确认元效的pop-in效应之外，所有pop-in效应都应予以重视。第一次出现pop-m效应的S和J积分值应分别标记为8阿和J问。D.2 断口分析对两个断裂表面进行仔细检查，
38、确认在疲劳裂纹平面内有元脆性裂纹止裂现象，并且测出不包括伸张区SZW(.a阿在内的脆性裂纹扩展量见图D.l)。如果在疲劳裂纹平面内无脆性裂纹止裂现象出现，该pop-in效应的确认仍按GB/T21143的有关规定进行。5 卜飞飞一-4 立豆7!: 说明21一-a或a+缸。固D.1Aa凹的测量29 GB/T 28896-2012 垂直于疲劳预制裂纹面扩展的裂纹被止住时也可能会引起pop-m效应，这情况被认为是撕裂。对于由撕裂pop-in效应获得的断裂韧度应在报告中予以说明，但此结果可能并不代表预期裂纹面方位材料的断裂韧度，撕裂面的断裂韧度可有必要用不同裂纹面方位的其他试样来确定阳，13。关于撕裂p
39、op-in效应的有效性评定已超出本标准的范围。D.3 切片与金相检查将含有脆性裂纹止裂痕迹的两个断面或其中的一个断面用光学显微镜或扫描电镜进行检查，确认裂纹起始部位。如果裂纹尖端位于热影响区内，则应检查靠近焊缝一侧的断面，确认完毕起裂点位置之后，在起裂点部位并沿垂直于疲劳裂纹面的方位截取金相检查切片，用于对起始点进行金相检查。贯穿厚度缺口试样的切片截取方法见图D.2，表面缺口试样的切片截取方法见图D.30切片试样的抛光、腐蚀应按常规的金相方法进行。D.4 评定对于贯穿厚度缺口试样，需要测量裂纹产生区域与裂纹尖端平行的特定显微组织长度d1以及在试样厚度中心75%范围内与裂纹尖端不相交的相似显微组
40、织长度，并记录其最大值比，如图D.4所示。当疲劳裂纹尖端不在切片内时，为了测量d2，有必要在疲劳裂纹尖端后面再截取切片。对于表面缺口试样，需要测量产生pop-in效应的显微组织整体长度d1，注意该长度应是位于疲劳裂纹尖端前面的显微组织长度，如图D.5(为测量d1尺寸可截取多个切片所示。D.5 确认pop-in效应根据金相检查结果，判断pop-in效应是否可以忽略=a) 对于贯穿厚度缺口试样，根据GB/T21143计算得到参数p，如果P小于5%且d1品，则可忽略该pop-m效应zb) 对于表面缺口试样，如果P小于5%且tla阿d1，则确认该pop-in效应有效而不能忽略，因为如果取样时获得更多的
41、脆性显微组织或者它们出现在裂纹尖端时，程度更大的pop-in效应就可能会出现，因此需进一步试验来确认或排除这种可能性。图D.6为pop-in评定的流程图。30 = 说明21一一切片A;2一一疲劳预制裂纹53一一裂纹停止s4一一切片B;5一一切口36一一起裂g7一一待检测表面抛光和腐蚀)(见图D.的。GB/T 28896-2012 2 3 4 5 2 6 圄D.2试验后贯穿厚度缺口试样切片的切取方法及断裂起始点的显微组织检测31 GB/T 28896-2012 说明21一一起裂z2一一裂纹停止F3一一切口p4一一机械缺口55一一疲劳预制裂纹z3 6一一待检测表团抛光和腐蚀)(见图D.5).2 t
42、:l: 圄D.3试验后表面缺口试样切片的切取方法及断裂起始点的显微组织检查32 GB/T 28896-2012 同说明z1一一疲劳预制裂纹Fd1-一位于疲劳裂纹面之上且落入断裂萌生区域内的特定HAZ组织长度(上面的圈或焊缝金属组织长度(下面的图); dz-一试样厚度中心75%范围内特定HAZ组织最大长度(上面的图或焊缝金属组织最大长度(下面的图)。说明2图D.4贯穿厚度缺口试样切片显微组织d1(位于擅劳裂敏前沿)和d2(位于疲劳裂敲一侧的测量(图D.2切面B)E呈1一-a或a+a.圄D.5表面缺口试样切片矶和Aa间的测量，见圄D.3(HAZ示例33 GB/T 28896-2012 查pop-i
43、n无效否pop-in无效否pop-m有效34 pop-in检查表面缺口试样:a阿1时z回回=oR讪.2w+ (1 - o )RpO. 2b . . .( E.14) M=争.2w . . .( E. 15 ) .LpO.2b o = O. 5exp一(1+0.01n2)(M-l)J.(E.16) u =1一o.5eXp- (1 +0川(古-1) 36 GB/T 28896-2012 41. 34 n= 1. 464十82.68(Rnom -1) 川一1.210 、ln 咱24E r飞. . 注2数值分析结果表明，在O.I0. 13，4的情况下，积分与8按上述步骤试验获得的焊缝金属断裂韧度测试结
44、果的误差小于10%;在o.lao/W0.5 ,0. 70M2.50 ,0.5 h/B1. 25白，15的情况下，获得的热影响区断裂韧度剖试结果的误差小于10%.说明21一一-刀口z2一一垫片，3一一徽弧TIG焊或激光焊。注1:刀口与采用微弧TIG焊或激光焊方法焊在试样缺口嘴处的钢垫片连接。注2:刀口高度ZI和Zz包括钢垫片的高度。圄E.l用于计算裂纹嘴张开位移V的双钳式引伸计的刀口设计和位置圄37 GB/T 28896-2012 参考文献lJ Hart P H M: Yield strength from hardness data. TWI Research Bulletin, Vol. 16 ,No. 6 , June 1975 ,pp. 76. 2J Irwin G R: Linear fracture mechanics, fracture transition and fracture control
