异种钢管焊接接头高温强度及缺口敏感性测试试样
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种材料
焊接性能的测试领域，尤其涉及一种小径、薄壁异种钢管焊接接头高温强度及缺口敏感性测试试样。
背景技术
[0002] 随着我国电
力工业的发展，许多高参数大容量火
电机组相继投入运行，电站
锅炉内部工作环境更加恶劣，对材料提出更高的要求。电站锅炉
过热器、再热器管排在环境恶劣
位置常采用高
合金钢管，而在其他位置常采用低
合金钢管。这势必会存在异种钢焊接接头。这些异种钢焊接接头的强度、安全性、可靠性以及使用寿命一直是国内外设计、制造、运行、检修、监督检验人员十分关注的问题。随着高温高压长期运行，异种钢焊接接头的安全性问题日益突出。主要表现在随着高温高压长时间运行，其高温强度的下降及对缺口的敏感性问题。研究和掌握异种钢焊接接头在高温高压长时作用下性能变化规律，对保证高温金属部件的安全运行具有重要的理论价值和实际意义。
[0003] 常规的异种钢焊接接头测试试样包括
焊缝、热影响区及
母材。异种钢焊接接头的性能影响其安全运行，为研究焊缝金属性能，通常需要
对焊缝金属进行性能检测，常规的拉伸检测包括常温拉伸、高温拉伸及持久强度等试验方法。由于焊缝两侧金属材料的不同以及焊缝金属强度远高于母材及热影响区，常规拉伸试样一般均断在
低合金钢侧的焊缝热影响区，与实际运行时沿低合金侧熔合线开裂不符。且测试段横截面积一般恒定不变，无法获得异种钢焊接接头融合线附近金属对缺口的敏感性。
[0004] 由此，本
发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种异种钢管焊接接头高温强度及缺口敏感性测试试样，以克服
现有技术的
缺陷。实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的在于提供一种异种钢管焊接接头高温强度及缺口敏感性测试试样，保证试样的断裂发生在低合金侧熔合线上，从而准确测得异种钢焊接接头的强度及其缺口敏感性。
[0006] 本实用新型的目的是这样实现的，一种异种钢管焊接接头高温强度及缺口敏感性测试试样，所述测试试样包括两端的夹持部及位于所述夹持部之间的测试部；所述测试部上具有一焊缝，位于所述焊缝第一侧的所述测试部上具有第一熔合线，位于所述焊缝第二侧的所述测试部上具有第二熔合线；所述第一熔合线与所述测试部边缘的交界处设有缺口。
[0007] 在本实用新型的一较佳实施方式中，所述缺口位于所述测试部的长度方向的中间位置。
[0008] 在本实用新型的一较佳实施方式中，所述缺口位于所述测试部的宽度方向的一侧。
[0009] 在本实用新型的一较佳实施方式中，所述夹持部为平板状，所述夹持部垂直于长度方向的横截面为矩形；所述测试部为具有弧度的弧形，所述测试部垂直于长度方向的横截面为圆弧形。
[0010] 在本实用新型的一较佳实施方式中，两端的所述夹持部结构相同，所述夹持部的宽度为25mm、长度为30mm；所述测试部的宽度为10mm；所述测试部的厚度与所述夹持部的厚度相同；所述测试部的长度为15mm-30mm；所述夹持部与所述测试部之间设有在宽度方向上内凹的圆滑过渡段；所述夹持部上设有销钉孔；所述测试试样的总长度为110mm-130mm。
[0011] 在本实用新型的一较佳实施方式中，所述缺口为V形缺口，所述缺口的深度为2mm-3mm，所述缺口的两个侧面的夹
角为60°，所述缺口的尖端半径为0.01mm-1mm。
[0012] 在本实用新型的一较佳实施方式中，所述焊缝处的材料为焊缝金属，所述焊缝第一侧的材料为低合金钢；所述焊缝第二侧的材料为
高合金钢；所述第一熔合线为低合金钢与焊缝金属的交界线；所述第二熔合线为高合金钢与焊缝金属的交界线。
[0013] 由上所述，本实用新型的测试试样将缺口设置在第一熔合线上，也即低合金钢与焊缝金属的交界线上，更优选的将第一熔合线设置在测试部的中间，能够保证测试试样沿着第一熔合线开裂，与实际使用时的开裂情况相一致，从而测得异种钢管焊接接头强度及其对缺口的敏感性。可为评估异种钢管焊接接头在高温高压下长期运行的安全性提供依据。解决了传统试样无法测量异种钢焊接接头熔合线处对缺口的敏感性等问题，同时试样加工简单，试验过程与常规拉伸试验方法基本相同。
附图说明
[0014] 以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：
[0015] 图1：为本实用新型测试试样的结构示意图。
[0016] 图2：为图1中I处缺口的局部放大示意图，显示的为缺口的正投影视图。
具体实施方式
[0017] 为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
[0018] 由于异种钢管焊接接头在低合金钢熔合线处常存在
氧化裂纹，并在
应力作用下逐渐扩展，直至发生破坏。因此需要一种测试试样能准确测得异种钢管焊接接头强度及其对缺口的敏感性。如图1所示，本实用新型提供了一种异种钢管焊接接头高温强度及缺口敏感性测试试样10，该测试试样10包括两端的夹持部2及位于夹持部2之间的测试部1；测试部1上具有一焊缝3；图中的左右方向为测试试样10的长度方向，焊缝3在长度方向上具有一定的长度。位于焊缝3第一侧的测试部1上具有第一熔合线4，位于焊缝3第二侧的测试部1上具有第二熔合线5；第一熔合线4与测试部1边缘的交界处设有缺口6，第一熔合线4在测试部1内延伸，并与测试部1的外壁相交，在测试部1的外壁形成交界线，缺口6即设在交界线处。因为该缺口6设置在第一熔合线4上，因此能够保证测试试样10沿着第一熔合线4开裂，与实际使用时的开裂情况相一致，从而测得异种钢管焊接接头强度及其对缺口的敏感性。
[0019] 更优选的，该缺口6位于测试部1长度方向的中间位置。这样设置更有利于保证测试试样10沿着第一熔合线4开裂。
[0020] 作为其中一种具体
实施例，该测试试样10两端的夹持部2结构相同，夹持部2为平板状，夹持部2垂直于长度方向的横截面为矩形；测试部1为具有一定弧度的弧形，测试部1垂直于长度方向的横截面c为一段圆弧，厚度为管子(制作该测试试样的焊接在一起的异种金属管)的原始壁厚。夹持部2的宽度为25mm、长度为30mm；测试部1的宽度为10mm；测试部1的厚度与夹持部2的厚度相同，可以采用管子的管壁厚度。测试部1的长度为15mm-30mm；夹持部2与测试部1之间设有在宽度方向上向内凹进的圆滑过渡段7。即该测试试样10的整体形状为两端粗、中间细的长条形状。夹持部2上设有销钉孔21，便于与测试仪器连接。测试试样10的总长度为110mm-130mm。如图2所示，缺口6为V形缺口，位于测试部1宽度方向的一侧(图1中的上下方向为宽度方向)，缺口6的深度D为2mm-3mm，缺口6的两个侧面的夹角α为60°，缺口6的尖端半径r为0.01mm-1mm。
[0021] 该实施例涉及的是一种异种钢管焊接接头的测试试样10，异种钢管为低合金钢管和高合金钢管焊接在一起构成。低合金钢是相对于
碳钢而言的，是在
碳钢的
基础上，为了改善钢的一种或几种性能，而有意向钢中加入一种或几种
合金元素。加入的合金量超过碳钢正常生产方法所具有的一般含量时，称这种钢为合金钢。当合金总量低于5％时称为低合金钢。合金含量在5-10％之间称为中合金钢；大于10％的称为高合金钢。熔合线是焊接接头横截面宏观
腐蚀所显示的焊缝轮廓线。它是焊缝金属与母材的分界线。实际的焊缝边界应当是半
熔化区与完全熔化的焊缝区的边界。在本实施例中，焊缝3处的材料为焊缝金属，焊缝3第一侧的材料为低合金钢；焊缝3第二侧的材料为高合金钢；第一熔合线4为低合金钢与焊缝金属的交界线，也即低合金钢侧熔合线；第二熔合线5为高合金钢与焊缝金属的交界线，也即高合金钢侧熔合线。除此之外，该测试试样10也可以用来测量其它异种材料之间的焊接接头强度及其对缺口的敏感性，对应的，将缺口6设置在容易发生断裂的熔合线处即可。
[0022] 该实施例测试试样的试验操作步骤与常规高温长时拉伸试验方法相同，不同之处在于测试试样的制作。本测试试样的加工可大致分为三步：第一步，按尺寸加工测试部为弧形、夹持部为矩形的常规片状持久试样，应使低合金侧熔合线(即第一熔合线)位于测试部的中间位置，注意保留一定的余量；第二步，采用适当的侵蚀剂对低合金侧焊缝及母材进行腐蚀，以确定低合金侧熔合线的确切位置；第三步，在低合金侧熔合线与测试部边缘的交界处加工缺口。
[0023] 由上所述，本实用新型的测试试样将缺口设置在第一熔合线上，也即低合金钢与焊缝金属的交界线上，更优选的将第一熔合线设置在测试部的中间，能够保证测试试样沿着第一熔合线开裂，与实际使用时的开裂情况相一致，从而测得异种钢管焊接接头强度及其对缺口的敏感性。可为评估异种钢管焊接接头在高温高压下长期运行的安全性提供依据。解决了传统试样无法测量异种钢焊接接头熔合线处对缺口的敏感性等问题，同时试样加工简单，试验过程与常规拉伸试验方法基本相同。
[0024] 以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与
修改，均应属于本实用新型保护的范围。
