CN106840789A - 改进的斜y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改进的斜Y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件及其制造方法，该试件包括位于试件中部的试验焊缝但不包括拘束焊缝，试验焊缝用坡口为斜Y型，坡口的根部间隙为2mm±0.1mm，该试件取消了拘束焊缝，直接在试件中部采用机械法加工出试验焊缝用坡口和根部间隙，可以大幅提高根部间隙的精度，不会产生残余应力和角变形，提升了材料焊接裂纹敏感性试验结果的可靠性，同时降低人力财力消耗。

Description

改进的斜Y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件及其制造方法
技术领域
本发明属于金属材料焊接技术领域，具体涉及一种改进的斜Y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件及其制造方法。
背景技术
钢铁材料广泛应用于石油、化工、核电、海洋工程等工业领域，而大量钢材是通过焊接方式应用的。材料能否焊接，焊接后的性能如何，即焊接性，是从事材料研究的一个重要方向。在钢铁材料焊接性试验方法中，应用最广泛的是小铁研试验，即斜Y型坡口焊接裂纹试验方法，该方法曾被制定为国家标准GB 4675.1-84《焊接性试验斜Y型坡口焊接裂纹试验方法》，2005年废止，有关内容纳入新国标GB/T 32260.2-2015《金属材料焊缝的破坏性试验焊件的冷裂纹试验弧焊方法第2部分：自拘束试验》(修改采用国际标准ISO 17642-2:2005)，对规范焊接性研究方法，推进钢铁材料研发和应用发挥了重大作用。我国目前为世界钢铁生产和应用的头号大国，每年采用该方法进行大量的材料焊接性试验研究，图1是该试验方法标准规定的试件形状和尺寸，该方法存在一个明显的不足就是试件制作过程根部间隙(2mm±0.2mm)难以有效保证，而根部间隙反映拘束度的大小，是试验过程一个重要参数，对裂纹敏感性有重要影响。一般采用根部加2mm铁片法和预留过量间隙法进行试件制作，即使这样也有很多试件因不满足尺寸精度要求而废掉，为此申请号为201510244559.3的发明专利和申请号为201510012348.7的发明专利给出了保证根部间隙的试件制作方法，其制作过程采用先减材(加工两个分试件)后增材(焊接拘束焊缝)方法，但其实质还是采用焊接拘束焊缝方法制作试件，这样焊接拘束焊缝时会产生焊接残余应力和角变形，而这种残余应力和角变形会随拘束焊缝焊接方式、参数和焊工的操作方式等多因素而变化，为正式的试验焊缝造成不确定的外力，影响对材料焊接裂纹敏感性的准确评价。另外拘束焊缝焊接需要组对、焊接、层间冷却、变形控制等较复杂程序，需要高技能焊工完成，也会造成的很大的人力、财力消耗。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种改进的斜Y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件及其制造方法，可以保证金属材料焊接冷裂纹敏感性试验试件的根部尺寸间隙，同时降低人工成本，提高试件加工的精度和效率，进而提高材料焊接裂纹敏感性试验的准确性。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：改进的斜Y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件，包括位于试件中部的试验焊缝坡口但不包括拘束焊缝坡口，试验焊缝坡口为斜Y型，坡口的根部间隙的精度为±0.1mm。
试验焊缝坡口的上半部为夹角为60°的正V型槽，下半部为与竖直方向夹角为30°的间隙槽，所述间隙槽的径向宽度为2mm。
试验焊缝坡口是通过减材制造法在试件中部加工得到。
试件为长和宽分别为200mm和150mm的钢板，试验焊缝长度为80mm。
改进的斜Y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件的制造方法，直接在试件中部采用机械法加工出试验焊缝坡口。
改进的斜Y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件的制造方法，包括以下步骤：
步骤1)确定加工试验焊缝坡口的位置；
步骤2)先采用2mm立铣刀在试件沿厚度方向的上半部分加工一宽度为2mm的矩形槽，然后将试件水平倾斜30°，用2mm立铣刀在矩形槽一侧加工一坡口面，坡口面的底边与矩形槽的轴向底边重合，完成后再用同样方法加工另一侧坡口面，即得到V型槽；
步骤3)采用电火花在试件沿厚度方向的下半部分加工间隙槽，或者将试件水平倾斜30°用2mm立铣刀在试件沿厚度方向的下半部分加工间隙槽，所述间隙槽与V型槽贯通，且间隙槽的一个侧面与V型槽的一个侧面位于同一平面；即得斜Y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件。
加工设备为普通铣床或者数控机床。
还包括步骤4)修磨边角的不规则处及毛刺，检查保证尺寸精度。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明改进的斜Y型坡口焊接裂纹试验试件，取消拘束焊缝，直接在试件中部采用机械法加工出试验焊缝用坡口和根部间隙，可以大幅提高根部间隙的精度(根部间隙的精度由±0.2mm提高到±0.1mm)，不会产生残余应力和角变形，提升了材料焊接裂纹敏感性试验结果的可靠性，增强了石油、化工、核电、海洋等工程领域的研究技术水平和工程质量，同时降低人力财力消耗。
本发明改进试件的制造方法，对现代制造业来说很容易实现，具备一般机械加工能力的车间均可以加工，对具有数控加工能力的车间就更没有问题，效率和质量可以明显提高。
附图说明
图1为现有技术中斜Y型坡口焊接裂纹试验试件的结构示意图，其中图1a为主视图，图1b为图1a的A-A剖视图，图1c为图1a的B-B剖视图；
图2为本发明改进的斜Y型坡口焊接裂纹试验试件的主视图。
图3为图2的A-A剖视图。
图4为本发明实施例1采用传统机械法加工试件坡口的示意图，其中，图4a为加工2mm矩形槽时试件状态示意图，图4b为试件加工一侧坡口面状态示意图，图4c为试件加工另一侧坡口面状态示意图，图4d为试件加工背面间隙槽状态示意图，图4e为检查试件并修磨成品状态示意图。
附图中：1试验焊缝坡口；2拘束焊缝坡口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1为现有技术中的斜Y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件的结构示意图，其形状和尺寸如图1a、图1b和图1c所示，包括位于试件中部的试验焊缝坡口1和位于两端的拘束焊缝坡口2，试验焊缝坡口的根部间隙为2mm±0.2mm。
图2和图3为本发明改进的斜Y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件的结构示意图，从图中可以看出，尺寸为200mm×150mm×δ(厚度δ根据实际需要进行设置)的试件包括位于试件中部的试验焊缝坡口，但取消了拘束焊缝坡口，试验焊缝坡口1的长度为80mm，从图3中试验焊缝坡口1的截面看，其上半部为夹角为60°的正V型槽，下半部为与竖直方向夹角为30°的间隙槽，V型槽和间隙槽形成了斜Y型的坡口，坡口的根部间隙为2mm±0.1mm，可见其精度得到提高。
如图4所示，本发明改进的斜Y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件的制造方法可采用以下两种方式。
实施例1传统机械法加工
1)划线，确定加工试验焊缝坡口的位置；
2)先采用2mm立铣刀在试件沿厚度方向的上半部分加工一宽度为2mm的矩形槽，如图4a；然后将试件水平倾斜30°，用所述立铣刀在矩形槽一侧加工一坡口面，所述坡口面的底边与矩形槽的轴向底边重合，如图4b；完成后再用同样方法加工另一侧坡口面，得到V型槽，如图4c；
3)采用电火花在试件沿厚度方向的下半部分加工间隙槽，或者将试件水平倾斜30°用2mm立铣刀在试件沿厚度方向的下半部分加工间隙槽，所述间隙槽与V型槽贯通，且间隙槽的一个侧面与V型槽的一个侧面位于同一平面，如图4d；
4)如图4e所示，用手工搓、磨等方法修磨边角的不规则处及毛刺，检查保证尺寸精度，形成成品试件。
实施例2数控机床加工
1)在数控机床上选择小刀头、小进给量、高速旋转的加工模式，按照实施例1中操作步骤制定加工试验焊缝坡口的程序；
2)装夹试件；
3)按程序加工试件；
4)用手工搓、磨等方法修磨边角的不规则处及毛刺，检查保证尺寸精度。
本发明未经描述的技术特征可以通过现有技术实现，在此不再赘述。当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.改进的斜Y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件，其特征在于，包括位于试件中部的试验焊缝坡口但不包括拘束焊缝坡口，试验焊缝坡口为斜Y型，坡口的根部间隙的精度为±0.1mm。
2.根据权利要求1所述的改进的斜Y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件，其特征在于，试验焊缝坡口的上半部为夹角为60°的正V型槽，下半部为与竖直方向夹角为30°的间隙槽，所述间隙槽的径向宽度为2mm。
3.根据权利要求1所述的改进的斜Y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件，其特征在于，试验焊缝坡口是通过减材制造法在试件中部加工得到。
4.根据权利要求1所述的改进的斜Y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件，其特征在于，试件为长和宽分别为200mm和150mm的钢板，试验焊缝长度为80mm。
5.改进的斜Y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件的制造方法，其特征在于，直接在试件中部采用机械法加工出试验焊缝坡口。
6.根据权利要求5所述的改进的斜Y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)确定加工试验焊缝坡口的位置；
步骤2)先采用2mm立铣刀在试件沿厚度方向的上半部分加工一宽度为2mm的矩形槽，然后将试件水平倾斜30°，用2mm立铣刀在矩形槽一侧加工一坡口面，坡口面的底边与矩形槽的轴向底边重合，完成后再用同样方法加工另一侧坡口面，即得到V型槽；
步骤3)采用电火花在试件沿厚度方向的下半部分加工间隙槽，或者将试件水平倾斜30°用2mm立铣刀在试件沿厚度方向的下半部分加工间隙槽，所述间隙槽与V型槽贯通，且间隙槽的一个侧面与V型槽的一个侧面位于同一平面；即得斜Y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件。
7.根据权利要求6所述的改进的斜Y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件的制造方法，其特征在于，加工设备为普通铣床或者数控机床。
8.根据权利要求6或7所述的改进的斜Y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件的制造方法，其特征在于，还包括步骤4)修磨边角的不规则处及毛刺，检查保证尺寸精度。
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