主题：【第十届原创】焊接接头冲击试样热影响区缺口加工位置的确定-中船重工725所

焊接接头冲击试样热影响区缺口加工位置的确定

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，在焊接工艺评定工作中积累了大量的经验。前文介绍了《焊接接头力学性能试验焊缝余高的处理方法》，本文接着聊一聊焊接接头冲击试样热影响区缺口加工位置的确定。
        焊接工艺评定中冲击吸收功是重要的一项检验指标，由于整个接头区域包含了焊缝、熔合线、热影响区以及母材几部分，且各部分之间的材料成分与组织状态都有较大的差异，所以，冲击试样缺口开设的位置对焊接接头冲击功的测试结果具有重要的影响。在诸多的标准或者技术文件中，对焊缝、熔合线、母材的缺口取样位置的定义较为明确，然而，对于热影响区缺口位置的规定都比较模糊，比如，GB/T 2650规定“缺口位于热影响区范围内”，NB/T 47014规定“热影响区试样的缺口轴线至试样轴线与熔合线交点的距离＞0，且应尽可能多的通过热影响区”，中国船级社材料与焊接规范则规定了三个缺口取样位置“位置1：距离熔合线2mm；位置2：距离熔合线5mm；位置3：距离熔合线7~10mm”，也没有明确规定何种情况下取哪个位置，且以上规定仅仅针对熔化焊与压焊接头，对于热影响区极小的电子束焊、激光焊、搅拌摩擦焊等，则没有标准可以参考。
        众所周知，V型缺口底部圆弧中点与焊缝熔合线间的距离在极小的范围内偏移，即可对冲击吸收功产生显著的影响。这是因为热影响区冲击试样V型缺口有可能跨越了焊缝、熔合线、热影响区，甚至母材，而冲击过程中，当冲击设备的刀刃与试样接触后，试样开始在V型缺口根部起裂时，起裂的位置通常不会是一条线，而是一个点，由于缺口根部距离熔合线的距离不同，导致起裂点的位置也不尽相同，可能出现在焊缝、熔合线、热影响区、母材中的任何一个位置，不同起裂位置的起裂功值并不相同，最后获得的冲击吸收功也就有较大的差异。
        在实际工程应用中，有两种做法来确定热影响区缺口位置，其一，对于高强钢，试样轴线与熔合线交点向母材一侧偏移2mm作为缺口位置，对于低强度钢材，试样轴线与熔合线交点向母材一侧偏移1mm作为缺口位置；其二，对于厚钢板，试样轴线与熔合线交点向母材一侧偏移2mm作为缺口位置，对于薄钢板，试样轴线与熔合线交点向母材一侧偏移1mm作为缺口位置。以上这些都是经验做法，实施起来，通常都比较粗糙。为了解决这个问题，API SPEC 5L规定“为确保在适当位置开缺口，开缺口前应对试样进行腐蚀”。如果供需双方没有特别说明，对于缺口开设位置，建议在大批量的试样加工中，开缺口前先对试样进行腐蚀，让缺口位置尽可能多的通过热影响区，这种做法可以成为减少缺口位置偏离、避免对试验结果产生异议而引起纠纷的有效措施；如果双方有明确的技术要求，则按照技术要求执行即可。