目的
(一)比較鋼材的焊接性能,做選擇焊接工藝的參考;
(二)採用不同剛性的可焊性試驗,用以確定鋼材在不同結構型式下(剛性不同),產生裂紋的可能性,
(三)選擇合適的焊條;
(四)採用模擬的可焊性試驗法,用以確定材料在某種結構型式下的焊接性能。
內容
從獲得完整的、具有一定使用性能的焊接接頭出發,可焊性試驗主要有以下幾種:
1.焊縫金屬抵抗產生熱裂紋的能力
熔池金屬在結晶時,由於化學反應和有害元素的存在且受到大的拉伸應力作用,有可能發生熱裂紋,這是焊接時常見的嚴重缺陷,所以焊縫金屬抵抗產生熱裂紋的能力常被當做衡量可焊性的重要標誌之一。
2.焊縫及熱影響區金屬抵抗產生冷裂紋的能力
在焊接熱循環的作用下,焊縫及熱影響區金屬由於組織、性能發生變化和內應力的聚集作用,再加上擴散氫的影響,有可能發生冷裂紋,這也是一種常見的嚴重缺陷,所以焊縫金屬抵抗產生冷裂紋的能力也是衡量可焊性的重要指標之一。
3.焊接接頭金屬抗脆性轉變能力
由於焊接時的冶金反應、熱循環、結晶過程和冷卻作用,焊接接頭的某一部分或整體可能發生脆化,尤其是在低溫條件下使用的結構更明顯。所以接頭金屬抗脆性轉變能力往往也是衡量可焊性的一項指標。
4.焊接接頭的使用性能
焊接接頭的使用性能包括力學性能和產品要求的其它性能,如不鏽鋼的耐腐蝕性、低溫鋼的抗低溫衝擊韌性、耐熱鋼的蠕變強度、鑄鐵的可加工性等。
此外,為一些在特定的條件下使用的產品,還制定了專門的可焊性試驗方法,如厚板焊接時的層狀撕裂試驗,鋁合金的鑄環試驗等。
選擇原則
(1)試驗結果應能說明生產、科研中的實際問題。例如裂紋試驗時的試驗方法、試驗材料、結構型式、焊接方法及規範等條件應儘量接近實際焊接時的條件,只有這樣才能找出防止裂紋的必要條件,指明生產、科研中應採取的措施和方法。
(2)試驗結果儘量不受或少受人為因素的影響,試驗結果還應具有較好的再現性。
(3)消耗材料少,加工容易,試驗過程短,試驗容易方便。
方法分類
可焊性的試驗方法很多,根據試驗進行方法的不同,可焊性試驗可以分為模擬性的和實際焊接的兩大類。模擬性可焊性試驗是對金屬試樣模仿焊接特點加熱冷卻,有時還施加一定的拉伸應力來觀察金屬的變化,這對評估焊縫和熱影響區各部位金屬在焊接時可能出現的問題是有一定意義的。但模擬與實際焊接總會存在一定的差異,因為不均勻組織、殘餘應力、吸氫等的影響都很大。實際焊接的可焊性試驗則是通過在一定條件下進行焊接的辦法來觀察可能出現的問題。兩者相比,實際焊接的可焊性試驗更接近生產實踐。除了進行試驗之外,還有從理論分析來評價可焊性的方法,如用母材化學成分來估計冷裂紋傾向以及需要的預熱溫度的碳當量法、冷裂紋敏感係數法等。一般情況下,理論估算可焊性和實際試驗可焊性同時進行。
按照不同目的,可焊性試驗方法主要包括下列各項:
1.對母材進行的試驗
(1)母材化學成分分析。
(2)母材力學性能試驗。除常規的拉伸、彎曲、衝擊等力學性能試驗外,有時根據產品特點還要做低溫衝擊、時效衝擊、疲勞試驗、蠕變試驗等。
(3)母材斷裂韌性試驗。這是為了分析結構在使用時的脆斷傾向所需要做的試驗。
(4)母材的原材料缺陷檢驗。例如檢驗母材分層和硫化物夾雜等。
2.對焊接接頭進行的試驗
(1)焊縫金屬化學成分分析。
(2)焊接接頭的力學性能試驗。這包括焊縫金屬本身和焊接接頭整體的力學性能試驗,具體項目與母材力學性能試驗相似。
(3)焊接接頭斷裂韌性試驗。
(4)焊接接頭的抗裂試驗。這是可焊性試驗項目中最重要的項目。抗裂試驗可以用來確定母材及焊接材料的裂紋傾向,達到正確選擇母材及焊接材料的目的。它可以用來選擇正確的焊接方法和工藝措施。
(5)焊接接頭的探傷及其它使用性能的試驗。