焊接接头力学性能试验焊缝余高的处理方法-中船重工725所

焊接接头力学性能试验焊缝余高的处理方法

中国船舶重工集团公司第七二五研究所 试验测试与计量技术研究中心 张先锋

焊接是金属材料高效率的结合方式，中国船舶重工集团公司第七二五研究所长期从事船舶材料焊接技术研究和焊接产品研发。在焊接工艺评定中对加工的力学性能试样是否要去除焊缝的余高，在不同的技术规范或者试验标准中有着不同的规定，对于检测人员来说，需要对此有一个清晰的认识，了解去除焊缝余高与否对测试结果有着显著的影响。
(1)拉伸试样是否去除余高
GB/T2651规定“超出试样表面的焊缝金属应通过机加工除去。除非另有要求，对于有熔透焊道的整管试样应保留管内焊缝”，这表明，此标准是倾向于去除焊缝余高的，对于需要进行整管拉伸的焊管来说，由于去除内部焊缝余高的难度较大，可以不对内部焊缝余高进行处理，但表面焊缝余高要通过适当的方式去除。而API 5L中则规定“焊缝余高是否去除由制造厂决定”，这就把问题抛给了制造厂，但在附录C中，针对补焊工艺评定，却又作出了“试样两面的焊缝余高应去除，抗拉强度应至少等于相应钢级钢管规定的最小抗拉强度”的规定，又要求对焊缝余高进行去除。NB/T47014对拉伸试样也做出了“试样的焊缝余高应以机械方法去除，使之与母材齐平”的规定。《中国船级社材料与焊接规范》中对对接接头拉伸试样焊缝余高的规定为“焊缝上下表面应锉平、磨光、或机加工至与母材表面齐平”。对于焊接工艺试验件来说，是否去除余高，对试验结果、断裂位置及评判结果的准确性、统一性是有影响的。若不去除余高，焊缝的断面尺寸势必大于母材，即使焊缝强度低于母材，也增加了试验件断在母材上的几率。还有少数情况，如果试验件断在了焊缝上，由于焊缝的断面尺寸不规则，无法进行准确的计算，是按照母材的截面积进行计算，还是重新取样进行试验？这些问题标准中都没有做出明确的规定，在实际操作中，容易引起纠纷。
针对以上问题，我们在进行焊接工艺评定前应首先明确是对结构强度进行评价，还是要对材料性能进行评价，如果是前者，可以不去除焊缝余高，否则，必须去除余高，减小其对测试结果的干扰与误判。对于结果的评判存在以下几种情况：
a）拉伸试样去除了焊缝余高，试样整个平行段的尺寸一致，母材与焊缝的截面尺寸不存在差异，试验结束后，若试样的断裂位置在焊缝上（也包含断在热影响区的情况），则其值为接头的实际抗拉强度值；若断裂位置在母材上，说明焊缝的强度要高于母材，焊接接头的安全性能要优于母材。需要强调的是，无论试样断在焊缝，还是母材上，试验检测人员都有义务在报告中进行对断裂位置进行标注，便于工程技术人员准确、合理的对焊接工艺进行评定。
b）对于不去除焊缝余高的拉伸试样，则存在母材与焊缝截面积不一样的情况，若试样断在了母材上，则按照试样能够承受的最大载荷除以母材的截面积来计算试验件的抗拉强度，需要明白的是，试样虽然断在了母材上，但焊缝的抗拉应力不一定高于母材，焊缝截面尺寸的加大起到了对局部静强度补充的作用，只是其能够抵抗断裂的载荷高于母材，而非应力；而对于断在焊缝上的试样，目前的普遍做法是直接判定为不合格。
（2）弯曲试样是否去除余高
对于弯曲试样焊缝余高的要求，GB/T 2651规定“除非相关标准和/或协议另有要求，超出试样表面的焊缝金属一般应通过机加工方法除去”，而NB/T47014则规定“试样的焊缝余高应采用机械方法去除，面弯、背弯试样的拉伸表面应加工齐平，试样受拉伸表面不得有划痕和损伤”，《中国船级社材料与焊接规范》的规定为“焊缝上下表面应锉平、磨光、或机加工至与母材表面齐平”，几个标准均要求对焊缝余高进行去除。需要注意的是，在去除焊缝余高的过程中，可以使用铣床、刨床等机加工手段，但都不应该留下横向刀痕，以免在弯曲的过程中成为试样断裂的起裂源。

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