用于确定夏比冲击试验试样缺口加工位置的方法

技术领域

本发明属于动态力学性能试验方法技术领域，更具体地说，是涉及一种用于确定夏比冲击试验试样缺口加工位置的方法。

背景技术

夏比冲击试验是利用能量守恒原理，将按照相关标准加工制作的特定形状和尺寸夏比冲击试样，在冲击载荷作用下击断，以测定其在断裂过程中冲击吸收能量的一种动态力学性能试验方法。夏比冲击试验由于其试样加工简便、试验时间短，试验数据对材料组织结构、冶金缺陷等敏感的特点，已经成为应用最广泛的一种测定金属材料韧性的传统力学性能试验，也是评定金属材料在冲击载荷下韧性的重要手段之一，更是工程上焊接工艺认可试验中测试材料韧性最重要的试验方法。影响金属材料夏比冲击试验结果的因素很多，主要的因素有材料、试样的加工制作、测量的仪器和设备、人员的操作等。其中，以试样缺口的加工位置对试验结果影响最大，若缺口加工位置不准确，试验结果则不能准确反映测试材料的实际韧性水平。

对于金属材料焊接而言，焊缝是整个钢材的上最薄弱环节，钢材容易从焊缝位置断裂失效。焊缝熔合线则是焊接金属与金属材料基体结合的交界处，也是焊缝最容易发生失效的地方。因此，焊缝熔合线处的冲击吸收能量对试评估焊接接头处的安全性能显得尤为重要。目前国内外形成的关于夏比冲击试验方法及试样加工的标准有GB/T229-2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》、GB/T2650-2008《焊接接头冲击试验方法》、ISO148-2006《金属材料夏比摆锤冲击试验》、ISO9016-2012《金属材料焊接破坏性试验——冲击试验》等标准。这些标准中对焊缝和热影响区夏比冲击试样缺口加工位置进行了规定，但是对熔合线处的夏比冲击试样缺口加工位置没有明确说明。这是由于金属材料焊缝熔合线具有形状不规则、非常狭窄等特点，使得难以得到熔合线处的夏比冲击功，现有各种标准中未涉及确定焊缝熔合线处夏比冲击试样缺口加工位置的方法，无法满足实际需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种步骤简单，能够有效解决现有焊接工艺认可夏比冲击试验中焊缝熔合线处材料的夏比冲击试样缺口加工位置定位问题，确保夏比冲击试验可靠进行，试验结果精确可靠的用于确定夏比冲击试验试样缺口加工位置的方法。

要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：

本发明为一种用于确定夏比冲击试验试样缺口加工位置的方法，所述的用于确定夏比冲击试验试样缺口加工位置的方法的加工步骤为：1)先从焊接工艺认可的试验试板上取下夏比冲击试样样胚；2)对夏比冲击试样样胚焊缝一个侧面进行打磨和抛光，然后根据夏比冲击试样样胚材质选择腐蚀液进行腐蚀，形成腐蚀面；3)分别在夏比冲击试样样胚的焊缝中心、热影响区上确定缺口中心线位置；4)夏比冲击试样样胚包括截面为单面焊或切割后截面类似单面焊的双面焊、截面为包含焊缝熔合线根部的双面焊，且焊缝熔合线根部距离夏比冲击试样上下表面距离相近、截面为包含焊缝熔合线根部的双面焊，且焊缝熔合线根部距离夏比冲击试样上表面和下表面距离相差较大三种不同情况，对不同情况分别确定夏比冲击试样缺口中心线位置；5)当定位好夏比冲击试样缺口中心线位置后，向中心线两侧位置各划一条切割线，沿着切割线将夏比冲击试样样胚切割成新样胚，送磨床加工形成表面符合夏比冲击试样要求的粗糙度的夏比冲击试样，用冲击试样缺口拉床拉出符合夏比冲击试样要求的V型缺口，然后对夏比冲击试样进行夏比冲击试验；当夏比冲击试样截面为单面焊或切割后截面类似单面焊的双面焊时，b1为过熔合线与夏比冲击试样下表面交点且垂直于夏比冲击试样上、下表面的直线，c1为过熔合线与夏比冲击试样上表面交点且垂直于夏比冲击试样上、下表面的直线。a1、b1、c1三条直线相互平行，a1位于b1、c1之间，a1、b1、c1和熔合线将夏比冲击试样焊缝和母材部分分成4个部分：母材Ⅰ区101，母材Ⅱ区102，焊缝Ⅰ区103，焊缝Ⅱ区104，设母材Ⅰ区101面积为A1，母材Ⅱ区102面积为B1，焊缝Ⅰ区103面积为C1，焊缝Ⅱ区104面积为D1，a1在b1和c1中间移动，随着a1的移动，A1/B1和C1/D1的数值也不断变化，以A1/B1＝C1/D1时a1所在的位置为夏比冲击试样缺口中心线位置。

当夏比冲击试样截面为包含焊缝熔合线根部的双面焊，且焊缝熔合线根部距离夏比冲击试样上表面和下表面距离相差较大时，b2为过熔合线根部且垂直于夏比冲击试样上、下表面的直线，c2为过熔合线与夏比冲击试样上表面或下表面距离焊缝中心最远处的交点且垂直于夏比冲击试样上、下表面的直线。a2、b2、c2三条直线相互平行，a2位于b2、c2之间。a2、b2、c2和熔合线将夏比冲击试样焊缝和母材部分分成5个部分：母材Ⅰ区201，母材Ⅱ区202，焊缝Ⅰ区203，焊缝Ⅱ区204，焊缝Ⅲ区205，设母材Ⅰ区201面积为A2，母材Ⅱ区202面积为B2，焊缝Ⅰ区203面积为C2，焊缝Ⅱ区204面积为D2，焊缝Ⅲ区205面积为E2，a2在b2和c2中间移动，随着a2的移动，A2/B2和C2/(D2+E2)的数值也不断变化，以A2/B2＝C2/(D2+E2)时a2所在的位置为夏比冲击试样缺口中心线位置。

当夏比冲击试样截面为包含焊缝熔合线根部的双面焊，且焊缝熔合线根部距离夏比冲击试样上表面和下表面距离相近时，b3为过熔合线根部且垂直于夏比冲击试样上、下表面的直线，c3过熔合线与夏比冲击试样上表面或下表面距离焊缝中心最远处的交点且垂直于夏比冲击试样上、下表面的直线。a3、b3、c3三条直线相互平行，a3位于b3、c3之间。a3、b3、c3和熔合线将夏比冲击试样焊缝和母材部分分成6个部分：母材Ⅰ区301，母材Ⅱ区302，焊缝Ⅰ区303，焊缝Ⅱ区304，焊缝Ⅲ区305，焊缝Ⅳ区306，设母材Ⅰ区301面积为A3，母材Ⅱ区302面积为B3，焊缝Ⅰ区303面积为C3，焊缝Ⅱ区304面积为D3，焊缝Ⅲ区305面积为E3，焊缝Ⅳ区306面积为F3，a3在b3和c3中间移动，随着a3的移动，A3/B3和(C3+E3)/(D3+F3)的数值也不断变化，以A3/B3＝(C3+F3)/(D3+E3)时a3所在的位置为夏比冲击试样缺口中心线位置。

从焊接工艺认可的试验试板上取下夏比冲击试样样胚时，根据中国船级社《材料与焊接规范》、GB/T2650-2008《焊接接头冲击试验方法》或ISO9016-2012《金属材料焊接破坏性试验——冲击试验》的标准要求，从焊接工艺认可试验试板相应位置取下夏比冲击试样样胚，夏比冲击试样样胚的表面粗糙度符合上述标准要求，从而使夏比冲击样胚整齐划一，为加工成夏比冲击试样的尺寸留有加工余量。

分别在夏比冲击试样样胚的焊缝中心、热影响区上确定缺口中心线位置时，根据中国船级社《材料与焊接规范》、GB/T2650-2008《焊接接头冲击试验方法》或ISO9016-2012《金属材料焊接破坏性试验——冲击试验》的标准的要求分别在焊缝中心、热影响区的夏比冲击试样样胚上确定夏比冲击试样样胚的缺口中心线位置。

当定位好夏比冲击试样缺口中心线位置后，在中心线两侧27.5mm位置各划一条切割线，沿着切割线将夏比冲击试样样胚切割成尺寸为55×10.1×10.5mm的新样胚，送磨床加工成符合中国船级社《材料与焊接规范》、GB/T2650-2008《焊接接头冲击试验方法》、ISO9016-2012《金属材料焊接破坏性试验——冲击试验》的标准的要求的夏比冲击试样，用冲击试样缺口拉床拉出符合夏比冲击试样要求的V型缺口，然后进行夏比冲击试验。

采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：

本发明所述的用于确定夏比冲击试验试样缺口加工位置的方法，为了解决现有焊接工艺认可夏比冲击试验焊缝熔合线处材料夏比冲击试样缺口加工位置定位的问题，通过面积比例计算确定焊缝熔合线处夏比冲击试样缺口加工位置的方法。填补了测试焊接工艺认可夏比冲击试验焊缝熔合线处冲击吸收能量的空白，获得焊缝最脆弱处的韧性指标。对焊接材料性能测试、焊接工艺认可试验试验、失效分析等工程应用有重要意义。本发明的用于确定夏比冲击试验试样缺口加工位置的方法，能够有效解决现有焊接工艺认可夏比冲击试验中焊缝熔合线处材料的夏比冲击试样缺口加工位置定位问题，确保夏比冲击试验可靠进行，试验结果精确可靠。

附图说明

下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：

图1为夏比冲击试样缺口中心线示意图；

图2为夏比冲击试样样胚示意图一(截面为单面焊或切割后截面类似单面焊的双面焊)；

图3为夏比冲击试样样胚示意图二(截面为包含焊缝熔合线根部的双面焊，且焊缝熔合线根部距离夏比冲击试样上下表面距离相近)；

图4为夏比冲击试样样胚示意图三(截面为包含焊缝熔合线根部的双面焊，且焊缝熔合线根部距离夏比冲击试样上表面和下表面距离相差较大)；

图5为截面为单面焊或切割后截面类似单面焊的双面焊时熔合线位置取样示意图；

图6为截面为包含焊缝熔合线根部的双面焊，且焊缝熔合线根部距离夏比冲击试样上表面和下表面距离相差较大时熔合线位置取样示意图；

图7为截面为包含焊缝熔合线根部的双面焊，且焊缝熔合线根部距离夏比冲击试样上表面和下表面距离相近时熔合线位置取样示意图；

附图中标记分别为：1、夏比冲击试验试样；2、试样缺口；3、缺口中心线。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：

如附图1-附图7所示，本发明为一种用于确定夏比冲击试验试样缺口加工位置的方法，所述的用于确定夏比冲击试验试样缺口加工位置的方法的加工步骤为：1)先从焊接工艺认可的试验试板上取下夏比冲击试样样胚；2)对夏比冲击试样样胚焊缝一个侧面进行打磨和抛光，然后根据夏比冲击试样样胚材质选择腐蚀液进行腐蚀，形成腐蚀面；3)分别在夏比冲击试样样胚的焊缝中心、热影响区上确定缺口中心线位置；4)夏比冲击试样样胚包括截面为单面焊或切割后截面类似单面焊的双面焊、截面为包含焊缝熔合线根部的双面焊，且焊缝熔合线根部距离夏比冲击试样上下表面距离相近、截面为包含焊缝熔合线根部的双面焊，且焊缝熔合线根部距离夏比冲击试样上表面和下表面距离相差较大三种不同情况，对不同情况分别确定夏比冲击试样缺口中心线位置；5)当定位好夏比冲击试样缺口中心线位置后，向中心线两侧位置各划一条切割线，沿着切割线将夏比冲击试样样胚切割成新样胚，送磨床加工形成表面符合夏比冲击试样要求的粗糙度的夏比冲击试样，用冲击试样缺口拉床拉出符合夏比冲击试样要求的V型缺口，然后对夏比冲击试样进行夏比冲击试验；如附图5所示，当夏比冲击试样截面为单面焊或切割后截面类似单面焊的双面焊时，b1为过熔合线与夏比冲击试样下表面交点且垂直于夏比冲击试样上、下表面的直线，c1为过熔合线与夏比冲击试样上表面交点且垂直于夏比冲击试样上、下表面的直线。a1、b1、c1三条直线相互平行，a1位于b1、c1之间，a1、b1、c1和熔合线将夏比冲击试样焊缝和母材部分分成4个部分：母材Ⅰ区101，母材Ⅱ区102，焊缝Ⅰ区103，焊缝Ⅱ区104，设母材Ⅰ区101面积为A1，母材Ⅱ区102面积为B1，焊缝Ⅰ区103面积为C1，焊缝Ⅱ区104面积为D1，a1在b1和c1中间移动，随着a1的移动，A1/B1和C1/D1的数值也不断变化，以A1/B1＝C1/D1时a1所在的位置为夏比冲击试样缺口中心线位置。为了解决现有焊接工艺认可夏比冲击试验焊缝熔合线处材料夏比冲击试样缺口加工位置定位的问题，本发明提出了一种通过面积比例计算确定焊缝熔合线处夏比冲击试样缺口加工位置的方法。填补了测试焊接工艺认可夏比冲击试验焊缝熔合线处冲击吸收能量的空白，获得焊缝最脆弱处的韧性指标。本发明对焊接材料性能测试、焊接工艺认可试验试验、失效分析等工程应用有重要意义。本发明所述的用于确定夏比冲击试验试样缺口加工位置的方法，步骤简单，能够有效解决现有焊接工艺认可夏比冲击试验中焊缝熔合线处材料的夏比冲击试样缺口加工位置定位问题，确保夏比冲击试验可靠进行，试验结果精确可靠。

如附图6所示，当夏比冲击试样截面为包含焊缝熔合线根部的双面焊，且焊缝熔合线根部距离夏比冲击试样上表面和下表面距离相差较大时，b2为过熔合线根部且垂直于夏比冲击试样上、下表面的直线，c2为过熔合线与夏比冲击试样上表面或下表面距离焊缝中心最远处的交点且垂直于夏比冲击试样上、下表面的直线。a2、b2、c2三条直线相互平行，a2位于b2、c2之间。a2、b2、c2和熔合线将夏比冲击试样焊缝和母材部分分成5个部分：母材Ⅰ区201，母材Ⅱ区202，焊缝Ⅰ区203，焊缝Ⅱ区204，焊缝Ⅲ区205，设母材Ⅰ区201面积为A2，母材Ⅱ区202面积为B2，焊缝Ⅰ区203面积为C2，焊缝Ⅱ区204面积为D2，焊缝Ⅲ区205面积为E2，a2在b2和c2中间移动，随着a2的移动，A2/B2和C2/(D2+E2)的数值也不断变化，以A2/B2＝C2/(D2+E2)时a2所在的位置为夏比冲击试样缺口中心线位置。

如附图7所示，当夏比冲击试样截面为包含焊缝熔合线根部的双面焊，且焊缝熔合线根部距离夏比冲击试样上表面和下表面距离相近时，b3为过熔合线根部且垂直于夏比冲击试样上、下表面的直线，c3过熔合线与夏比冲击试样上表面或下表面距离焊缝中心最远处的交点且垂直于夏比冲击试样上、下表面的直线。a3、b3、c3三条直线相互平行，a3位于b3、c3之间。a3、b3、c3和熔合线将夏比冲击试样焊缝和母材部分分成6个部分：母材Ⅰ区301，母材Ⅱ区302，焊缝Ⅰ区303，焊缝Ⅱ区304，焊缝Ⅲ区305，焊缝Ⅳ区306，设母材Ⅰ区301面积为A3，母材Ⅱ区302面积为B3，焊缝Ⅰ区303面积为C3，焊缝Ⅱ区304面积为D3，焊缝Ⅲ区305面积为E3，焊缝Ⅳ区306面积为F3，a3在b3和c3中间移动，随着a3的移动，A3/B3和(C3+E3)/(D3+F3)的数值也不断变化，以A3/B3＝(C3+F3)/(D3+E3)时a3所在的位置为夏比冲击试样缺口中心线位置。

从焊接工艺认可的试验试板上取下夏比冲击试样样胚时，根据中国船级社《材料与焊接规范》、GB/T2650-2008《焊接接头冲击试验方法》或ISO9016-2012《金属材料焊接破坏性试验——冲击试验》的标准要求，从焊接工艺认可试验试板相应位置取下夏比冲击试样样胚，夏比冲击试样样胚的表面粗糙度符合上述标准要求，从而使夏比冲击样胚整齐划一，为加工成夏比冲击试样的尺寸留有加工余量。

分别在夏比冲击试样样胚的焊缝中心、热影响区上确定缺口中心线位置时，根据中国船级社《材料与焊接规范》、GB/T2650-2008《焊接接头冲击试验方法》或ISO9016-2012《金属材料焊接破坏性试验——冲击试验》的标准的要求分别在焊缝中心、热影响区的夏比冲击试样样胚上确定夏比冲击试样样胚的缺口中心线位置。

当定位好夏比冲击试样缺口中心线位置后，向中心线两侧27.5mm位置各划一条切割线，沿着切割线将夏比冲击试样样胚切割成尺寸为55×10.1×10.5mm的新样胚，送磨床加工成符合中国船级社《材料与焊接规范》、GB/T2650-2008《焊接接头冲击试验方法》、ISO9016-2012《金属材料焊接破坏性试验——冲击试验》的标准的要求的夏比冲击试样，用冲击试样缺口拉床拉出符合夏比冲击试样要求的V型缺口，然后进行夏比冲击试验。

本发明所述的用于确定夏比冲击试验试样缺口加工位置的方法，为了解决现有焊接工艺认可夏比冲击试验焊缝熔合线处材料夏比冲击试样缺口加工位置定位的问题，通过面积比例计算确定焊缝熔合线处夏比冲击试样缺口加工位置的方法。填补了测试焊接工艺认可夏比冲击试验焊缝熔合线处冲击吸收能量的空白，获得焊缝最脆弱处的韧性指标。对焊接材料性能测试、焊接工艺认可试验试验、失效分析等工程应用有重要意义。本发明的用于确定夏比冲击试验试样缺口加工位置的方法，能够有效解决现有焊接工艺认可夏比冲击试验中焊缝熔合线处材料的夏比冲击试样缺口加工位置定位问题，确保夏比冲击试验可靠进行，试验结果精确可靠。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。