一种管材焊接接头断裂韧性测试试样的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种管材焊接接头断裂韧性测试试样的制备方法，包括以下步骤：步骤1、在两根管材(1)的待焊接头部位开坡口(2)；步骤2、将两根管材(1)对接后在坡口(2)处填丝焊接，得到焊接管段(3)；步骤3、截取该焊接管段(3)中断面形状为弧形的弧形管段(4)；步骤4、将该弧形管段(4)压平为条形试样(5)。该管材焊接接头断裂韧性测试试样的制备方法制备出的试样能够用于测试管材焊接接头断裂韧性值，解决工程实践中管材焊接接头断裂韧性值难以测量的瓶颈问题。

【技术实现步骤摘要】
一种管材焊接接头断裂韧性测试试样的制备方法
本专利技术涉及焊接测试
，具体的是一种管材焊接接头断裂韧性测试试样的制备方法。
技术介绍
随着薄壁管材的冷轧、拉拔技术日臻成熟，薄壁管材的性能逐渐提高，其突出的优点是具有较高的力学性能和疲劳性能的同时，能够满足构件轻量化的需求。薄壁管材已经在食品机械、交通运输等行业大量应用，特别是航空航天领域对于飞行器减重增效的要求，使薄壁管材在飞行器制造领域有着更加广泛的应用空间。薄壁管材在航空领域的一个典型的应用是航空发动机的介质输送管路，主要用于输送燃油、液压、滑油和空气等介质，是发动机附件系统的重要组成部分。这些薄壁管材在工作时承受着复杂的应力状态，除承受内部液体或气体的压力外，还不可避免地承受安装应力，以及发动机振动造成的动应力。航空用薄壁管材的失效，国内外都有深刻的教训。据报道，在国外新机研制过程中，由于薄壁管材焊接接头焊缝区的缺陷以及热影响区的热裂而引起的失效、接头漏油故障十分频繁，在飞机制造或修理后的前50～60飞行小时中还会出现70％～80％的薄壁管材故障；我国现役飞机(含发动机)中，管材故障失效故障也占总故障率的52％。航空发动机薄壁管材组件中的管接头和管材之间有两种连接形式，即滚压和焊接，焊接工艺相对于滚压工艺更易实现，因此在发动机管材组件绝大多数都采用焊接形式。发动机管材组件的主要焊接方法有熔焊、钎焊等，其接头质量和性能直接影响着航空发动机的工作性能和使用寿命。焊接接头断裂韧性是评价接头阻止裂纹扩展能力的重要参考数据，是焊接结构完整性评估中重要的参数。国外经过多年应用研究，目前已经形成了成熟的常温环境下的针对压力容管道、桥梁等结构的完整性评定规范，在航空领域的焊接结构中也制定了一些完整性评定规范，这些评估规范中均包含接头断裂韧性的测试方法。目前国内在民用领域方面的研究主要集中在压力容器、管道等结构使用环境下的性能测试和寿命评估；针对航空发动机所用的钛合金熔焊焊接接头的疲劳寿命开展了较多的研究，如钛合金电子束焊接接头的疲劳裂纹扩展规律及疲劳剩余寿命、钛合金焊接接头疲劳损伤演变模型研究、TC11钛合金焊接疲劳损伤分行演化研究等。航空发动机薄壁管材焊接接头存在焊接缺陷、焊接残余应力、外力损伤、局部应力集中等影响结构完整性的因素，在使用过程中不可避免地出现结构的损伤，损伤程度的高低将决定焊接结构能否继续使用。目前对焊接结构断裂韧性的分析大多建立在平板结构、具有一定厚度的三点弯曲试验或紧凑拉伸试验的基础上。针对管材焊接结构，因无法制备断裂韧性测试试样而缺乏断裂韧性分析手段，亟待采取必要措施解决这一技术瓶颈。
技术实现思路
为了解决现有技术中无法制备断裂韧性测试试样的问题，本专利技术提供一种管材焊接接头断裂韧性测试试样的制备方法，该管材焊接接头断裂韧性测试试样的制备方法制备出的试样能够用于测试管材焊接接头断裂韧性值，解决工程实践中管材焊接接头断裂韧性值难以测量的瓶颈问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种管材焊接接头断裂韧性测试试样的制备方法，包括以下步骤：步骤1、在两根管材的待焊接头部位开坡口；步骤2、将两根管材对接后在坡口处填丝焊接，得到焊接管段；步骤3、截取该焊接管段中断面形状为弧形的弧形管段；步骤4、将该弧形管段压平为条形试样。本专利技术的有益效果是，该管材焊接接头断裂韧性测试试样的制备方法制备出的试样的性能与真实管材焊接接头的近似程度可以达到85％以上，因而该管材焊接接头断裂韧性测试试样的制备方法制备出的试样能够客观的反映真实管材焊接接头的断裂韧性，该试样也可以用于测试管材焊接接头断裂韧性值，从而解决了工程实践中管材焊接接头断裂韧性值难以测量的瓶颈问题。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。图1是两根管材的待焊接头部位开坡口的示意图。图2是两根管材的焊后的示意图。图3是弧形管段的示意图。图4是第一压块按压弧形管段的示意图。图5是第二压块按压弧形管段的示意图。图6是第三压块按压弧形管段的示意图。图7是第二压块将弧形管段压至极限位置后施加的压力与时间的示意图。图8是条形试样开缺口的示意图。附图标记说明：1.管材，2.坡口，3.焊接管段，4.弧形管段，5.条形试样，6.缺口，7.焊缝，11.第一压块，12.第二压块，11.第三压块。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本专利技术的具体实施方式。一种管材焊接接头断裂韧性测试试样的制备方法，包括以下步骤：步骤1、在两根管材1的待焊接头部位开坡口2，如图1所示；步骤2、将两根管材1对接后在坡口2处填丝焊接，得到焊接管段3，如图2所示；步骤3、截取该焊接管段3中断面形状为弧形的弧形管段4，如图3所示；步骤4、将该弧形管段4压平为条形试样5，图4至图5所示。在本实施例的步骤1中，管材1的内径为45mm～55mm，管材1的壁厚为2.5mm～3.5mm，沿管材1的轴线方向，一个管材1的长度为50mm～70mm。在步骤2中，焊接管段3上正面的焊接余高小于1mm，焊接管段3上背面的焊接余高小于0.5mm，其焊接管段3上的正面为焊接管段3的外表面，焊接管段3上的背面焊接管段3的内表面。在步骤3中，沿焊接管段3的周向，弧形管段4的内表面的弧长为25mm～30mm，沿焊接管段3的轴线方向，弧形管段4的长度为100mm～140mm，焊缝7位于弧形管段4的中心，焊缝7垂直于焊接管段3的轴线方向。在本实施例的步骤4中，将该弧形管段4压平为条形试样5(条形试样5含有长度和宽度，条形试样5的长度大于宽度)包括以下步骤：步骤4.1、使该弧形管段4的开口朝下，用第一压块11将弧形管段4压平，第一压块11的工作面为矩形，第一压块11的工作面的宽度大于弧形管段4的周向宽度，第一压块11的工作面的长度大于弧形管段4的轴向长度，第一压块11的工作面的长度方向与弧形管段4的轴向平行，第一压块11按压弧形管段4的压力范围为10kN～30kN，如图4所示，第一压块11按压了弧形管段4的整个表面。步骤4.2、使第二压块12沿弧形管段4的周向(宽度方向)移动并依次按压弧形管段4，第二压块12按压一遍弧形管段4的整个表面，第二压块12的工作面为矩形，第二压块12的工作面的宽度为弧形管段4的周向宽度的二分之一至三分之一，第二压块12的工作面的长度大于弧形管段4的轴向长度，第二压块12每次按压弧形管段4后移动的距离为第二压块12的工作面宽度的二分之一至三分之一，第二压块12的长度方向与弧形管段4的轴线方向平行，第二压块12按压弧形管段4的压力范围为5kN～10kN，如图5所示，第二压块12第一次下压为图5中的实线所示，下压一次后，第二压块12返回并向左移动第二压块12的工作面宽度的二分之一至三分之一，然后继续下压，循环往复，如图5中的虚线所示，该虚线表面下一次第二压块12的下压位置，为了便于观察位置，所以虚线表示的每次下压的第二压块12纵向错开了一定的间距，实际下压时，第二压块12每次均上下移动按压弧形管段4的表面。步骤4.3、使第三压块13沿弧形管段4的周向(宽度方向)移动并依次按压弧形管段4，第三压块13按压一遍弧形管段4的整个表面，第三压块13的工作面为矩形，第三压块13的工作面的宽度为弧形管段4的周本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管材焊接接头断裂韧性测试试样的制备方法，其特征在于，所述管材焊接接头断裂韧性测试试样的制备方法包括以下步骤：步骤1、在两根管材(1)的待焊接头部位开坡口(2)；步骤2、将两根管材(1)对接后在坡口(2)处填丝焊接，得到焊接管段(3)；步骤3、截取该焊接管段(3)中断面形状为弧形的弧形管段(4)；步骤4、将该弧形管段(4)压平为条形试样(5)。

【技术特征摘要】
1.一种管材焊接接头断裂韧性测试试样的制备方法，其特征在于，所述管材焊接接头断裂韧性测试试样的制备方法包括以下步骤：步骤1、在两根管材(1)的待焊接头部位开坡口(2)；步骤2、将两根管材(1)对接后在坡口(2)处填丝焊接，得到焊接管段(3)；步骤3、截取该焊接管段(3)中断面形状为弧形的弧形管段(4)；步骤4、将该弧形管段(4)压平为条形试样(5)；在步骤4中，将该弧形管段(4)压平为条形试样(5)包括以下步骤：步骤4.1、使该弧形管段(4)的开口朝下，用第一压块(11)将弧形管段(4)压平，第一压块(11)的工作面为矩形，第一压块(11)的工作面的宽度大于弧形管段(4)的周向宽度，第一压块(11)的工作面的长度大于弧形管段(4)的轴向长度，第一压块(11)的工作面的长度方向与弧形管段(4)的轴向平行，第一压块(11)按压弧形管段(4)的压力范围为10kN～30kN；步骤4.2、使第二压块(12)沿弧形管段(4)的周向移动并依次按压弧形管段(4)，第二压块(12)的工作面为矩形，第二压块(12)的工作面的宽度为弧形管段(4)的周向宽度的二分之一至三分之一，第二压块(12)的工作面的长度大于弧形管段(4)的轴向长度，第二压块(12)每次按压弧形管段(4)后移动的距离为第二压块(12)的工作面宽度的二分之一至三分之一，第二压块(12)的长度方向与弧形管段(4)的轴线方向平行，第二压块(12)按压弧形管段(4)的压力范围为5kN～10kN；步骤4.3、使第三压块(13)沿弧形管段(4)的周向移动并依次按压弧形管段(4)，第三压块(13)的工作面为矩形，第三压块(13)的工作面的宽度为弧形管段(4)的周向宽度的四分之一至五分之一，第三压块(13)的工作面的长度大于弧形管段(4)的轴向长度，第三压块(13)每次按压弧形管段(4)后移动的距离为第三压块(13)的工作面宽度的二分之一至三分之一，第三压块(13)的长度方向与弧形管段(4)的轴线方向平行，第三压块(13)按压弧形管段(4)的压力范围为5kN～10kN。2.根据权利要求1所述的管材焊接接头断裂韧性测试试样的制备方法，其特征在于，在步骤1中，管材(1)的内径为45mm～55mm，管材(1)的壁厚为2.5mm～3.5mm。3.根据权利要求1所述的管材焊接接头断裂韧性测试试样的制备方法，其特征在于，在步骤2中，焊接管段(3)上正面的焊接余高小于1mm，焊接管段(3)上背面的焊接余高小于0.5mm。4.根据权利要求1所述的管材焊接接头断...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冬杰，刘颖，李晓红，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11