ICS 77. 040. 10 H 22 GB 中华人民共和国国家标准 GB/T 28896—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发布 2013-05-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 发布 中国国家标准化管理委员会 GB/T 28896--2012 目 次 前言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 符号和说明 5 原理 6 试样设计、方位和缺口位置选择 7 机加工前金相检查 8 机械加工 9 试样制备 3 10 试验装置、试验要求及步骤 14 11 试验后金相检查 14 12 试验分析 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 29 附录E（资料性附录） 浅缺口试样试验 35 参考文献 GB/T 28896—2012 前言 本标准按照GB/T1.1一2009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：用GB/T20832代替ISO3785，用GB/T21143代替 ISO12135。 本标准由中国钢铁工业协会提出。 本标准由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183)归口。 本标准起草单位：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：王东坡、李荣锋、邓彩艳、霍立兴、邱保文、余立、董莉。 GB/T 28896—2012 金属材料焊接接头准静态断裂韧度 测定的试验方法 1范围 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、（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。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T20832金属材料试样轴线相对于产品织构的标识（GB/T20832—2007ISO3785：2006， IDT) GB/T21143金属材料准静态断裂韧度的统一试验方法（GB/T21143—2007，ISO12135： 2002,MOD 3术语和定义 GB/T21143界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3. 1 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 待测区域target area 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：见3.7和3.9。 3.3 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。 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。 注：见附录C。 3. 5 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：可用也可不用的填充材料，其熔点与母材相近。 3.6 焊缝weld 经过焊接之后，在焊件中所形成的结合部分。 3.7 形成焊缝且保留在焊缝中的熔化金属。 3.8 母材(也称基材）parent metal (also known as base metal) 被焊接的金属材料。 3.9 热影响区 heat-affected zone 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 熔合线fusion line FL 焊缝金属和热影响区之间的结合部位。 3. 11 焊缝位置试样 weld positional specimen WP 疲劳裂纹尖端位于焊接区域特定参考位置的试样。 注：如图A1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：如图A.2所示。 3. 13 毛坏试样 specimen blank 缺口加工之前所制备的焊接接头试样。 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 符号和说明 GB/T21143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 idz 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) HV10 施加10kg力时测得的维氏硬度 N 焊接法线方向 焊接平行方向 Q 贯穿焊接接头的厚度方向 母材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 Rpo. 2b MPa 强度 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 R.po. 2w MPa 延伸强度 Rnb 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 $1 mm 疲劳裂纹尖端与待测区域之间在裂纹平面方向上的距离（见图12) 52 mm 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,V? 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 Laipop mm 3. 1) ^ mm 在试验前后金相检查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； b）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。 3 GB/T 28896-2012 为了达到该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改进。 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12.4)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。 选择试验部位 选择试样尺寸和形状 选择缺口方位 WP试样 SM试样 SM试验前的金相检查 是 可否进行SM试验 制备试样的还料 确定缺口部位 开缺口 是 是否考虑残余应力 选择附录C的 方法 预制疲劳裂纹 试验 测量试样尺寸和裂纹长度 试验后金相检查 WP pop-in (WP和SM) SM + 金相检查 无需金相 金相检查 检查 pop-in效应评定 评定结果 作出报告 图1 断裂韧度试验流程图 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：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Y