非均匀组织厚板焊接接头低周疲劳性能测试方法技术

本发明专利技术提供了一种非均匀组织厚板焊接接头低周疲劳性能测试方法，包括如下步骤：在设定的应变幅下对试样进行低周疲劳测试，观察断裂位置；将试样在在静态拉伸机进行静态拉伸试验，观察断裂位置；选取焊接接头的金相试样，采用硬度计对焊接接头的非均匀组织硬度分布规律进行标定；对比分析低周疲劳测试断裂试样、静态拉伸试验断裂试样的断裂位置，结合焊接接头非均匀组织硬度分布规律，判断试样低周疲劳失效断裂位置；以低周疲劳失效断裂位置为低周疲劳试样加工中心重新加工试样，重新加工的低周疲劳试样的标距包含断裂区域；将重新加工的试样再次进行低周疲劳测试，分析低周疲劳测试结果，获得焊接接头断裂区域的应变寿命方程。

【技术实现步骤摘要】
非均匀组织厚板焊接接头低周疲劳性能测试方法
本专利技术涉及厚板焊接接头非均匀组织低周疲劳评估领域，具体地涉及一种非均匀组织厚板焊接接头低周疲劳性能测试方法。
技术介绍
现行低周疲劳测试标准GB-T15248-2008《金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法》中，仅仅对均匀材料的低周疲劳性能测试方法提出了明确要求。而对于焊接接头的低周疲劳性能测试一般也参照该标执行。厚板焊接接头一般采用多层多道焊方法，低周疲劳测试时，引伸计夹持部分一般包括母材、热影响区及焊缝。其中，根据材料不同，一般调制钢热影响区又分为粗晶区、细晶区、两相区及过回火区。低周疲劳测试时，基于控制引伸计量程部分内的应变，来测试不同应变下的寿命。因此，该应变是引伸计内所有组织发生的总应变量的平均值，而并非是断裂区的实际应变，导致求出的疲劳特征参数与实际有偏差，影响对整个焊接接头的低周疲劳性能评估。厚板焊接接头焊接时，由于焊缝填充材料的引入和焊后快冷，使得焊缝内强度较高，而热影响区是焊缝和母材的过渡区，组织和强度不连续。尤其是热影响区过回火区，热循环温度高于回火温度，碳化物大量析出并长大，使得再焊后热处理时该区域仍然不可逆，是整个接头低周疲劳容易断裂区域。目前，焊接转子在核电和火电的使用，大大节约了转子成本及生产周期，获得广泛的应用。厚板钢焊接时，采用多层多道弧焊方法，焊接接头焊缝尺寸一般在10mm以上，而单侧热影响区尺寸一般在1mm以上。整个焊接接头的低周疲劳测试时，则要求引伸计夹持部分必须大于12mm，以确保测试区域包含焊缝、热影响区及部分母材。引伸计夹持部分各区域实际伸长量不一致，软化区域疲劳时伸长量较大，应变贡献较多，成为疲劳失效也最容易在该处发生。申请为201811327748.7的专利申请公开了一种超薄汽车钢板低周疲劳性能的快速评价方法，该方法通过板材的薄箔试样在悬臂梁对称弯曲疲劳加载方式下的疲劳寿命测试结果，评价该类材料的低周疲劳寿命。通过建立薄箔试样弯曲挠度与最大应变间的关系以及薄箔试样厚度的选择，实现对超薄汽车钢板应变控制的疲劳加载与疲劳寿命的评价。本专利技术可以测试超薄汽车钢板在大应变条件下的疲劳循环寿命，为超薄汽车钢板难以获得其在轴向拉-压疲劳加载条件下的低周疲劳寿命测试提供一种快速评价方法。此方法对于超薄板适用，对于厚板焊接不适用。鉴于以上分析，低周疲劳评定，其实是对疲劳断裂位置处的疲劳评定，如何确保实际测量的应变接近断裂位置处的所发生的真实应变呢？本专利技术针对一种非均匀组织厚板焊接接头低周疲劳性能评估时，提出了一种断裂位置处低周疲劳的评定方法，该方法能够精确评估焊接接头的低周疲劳性能，对断裂位置处低周疲劳寿命进行准确预测。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种非均匀组织厚板焊接接头低周疲劳性能测试方法。根据本专利技术提供的一种非均匀组织厚板焊接接头低周疲劳性能测试方法，包括如下步骤：步骤A，其中，所述步骤A包括如下步骤：初始低周疲劳测试步骤：根据焊接接头非均匀组织特征和低周疲劳试验标准，加工低周疲劳试样，低周疲劳试样标距内包含母材、焊缝及热影响区，选取引伸计，引伸计标距内包含母材、焊缝及热影响区，在设定的应变幅下进行低周疲劳测试，直至试样断裂，将断裂后的低周疲劳试样进行腐蚀，观察断裂位置；静态拉伸试验步骤：将低周疲劳试样在在静态拉伸机进行静态拉伸试验，将断裂后的静态拉伸的低周疲劳试样进行腐蚀，观察断裂位置；硬度分布标定步骤：选取焊接接头的金相试样，采用硬度计对焊接接头的非均匀组织硬度分布规律进行标定；步骤B：对比分析低周疲劳测试断裂试样、静态拉伸试验断裂试样的断裂位置，结合焊接接头非均匀组织硬度分布规律，判断试样低周疲劳失效断裂位置及断裂位置处所对应的微观组织区域；步骤C：以低周疲劳失效断裂位置为低周疲劳试样加工中心重新加工低周疲劳试样，所述重新加工的低周疲劳试样的标距包含断裂区域，根据试样标距选择引伸计，确保试样断裂在引伸计标距以内；步骤D：将重新加工的低周疲劳试样再次进行低周疲劳测试，分析低周疲劳测试结果，求出低周疲劳特征参数，获得焊接接头断裂区域的应变寿命方程。优选地，步骤A中，在初始低周疲劳测试步骤，分别将低周疲劳试样在低应变幅下、高应变幅下进行低周疲劳测试，判断低周疲劳试样的在两种应变幅值下的断裂位置。优选地，步骤A中，初始低周疲劳测试步骤、静态拉伸试验步骤、硬度分布标定步骤依次执行，或者初始低周疲劳测试步骤、硬度分布标定步骤、静态拉伸试验步骤依次执行，或者静态拉伸试验步骤、初始低周疲劳测试步骤、硬度分布标定步骤依次执行，或者静态拉伸试验步骤、硬度分布标定步骤、初始低周疲劳测试步骤依次执行，或者硬度分布标定步骤、初始低周疲劳测试步骤、静态拉伸试验步骤依次执行，或者硬度分布标定步骤、静态拉伸试验步骤、初始低周疲劳测试步骤依次执行。优选地，步骤B中，以焊接接头非均匀组织硬度分布中的硬度最低值、低周疲劳测试断裂位置、静态拉伸试验断裂位置为判据，其中任何两个判据相吻合，即判定为试样低周疲劳失效断裂位置及断裂位置处所对应的微观组织区域。优选地，步骤C中，以低周疲劳失效断裂位置为低周疲劳试样加工中心重新加工低周疲劳试样，重新加工的低周疲劳试样标距长度相对第一次加工的低周疲劳试样的标距长度变短，选用的引伸计长度也变短。优选地，步骤C中，所述断裂区域为包含断裂位置的一段区域，所述断裂区域对应一段硬度分布范围，以断裂区域作为低周疲劳试样的平行段长度重新加工低周疲劳试样。优选地，步骤C中，所述断裂区域的长度相较于初始低周疲劳测试的应变测试区域变短。优选地，步骤D中，将重新加工的低周疲劳试样再次进行低周疲劳测试，确保断裂位置在引伸计标距以内，若断裂位置在引伸计标距之外，重新进行低周疲劳测试。优选地，步骤D中，采用能量法或Mansion-Coffee方程来求出低周疲劳特征参数。优选地，所述低周疲劳试样为圆棒。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术针对焊接接头非均匀组织低周疲劳测试时，通过低周疲劳试验，并结合接头的静态拉伸性能及硬度分布特征，判断接头的疲劳断裂位置，基于对断裂位置处对整个接头的应变测量及寿命评估，修订了材料在大引伸计量程下的断裂区域的应变量，提高了接头寿命评估精度。2、本专利技术对焊接接头非均匀组织低周疲劳测试后，能够获得非均匀组织焊接接头的实际应变与其寿命的对应关系，为合理预估焊接接头的低周疲劳寿命提供可靠的数据支撑。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为初始低周疲劳试样断裂位置判断示意图。图2为本专利技术重新加工的低周疲劳试样。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本专利技术属于厚板焊接接头非均匀组织低周疲劳评估领域，主要涉及厚板多层多道焊所致焊接接头组织不均匀的低周疲劳性能测试，具体涉及一种非均匀组织厚板焊接接头低周疲劳性能测试过程中对实际断裂区的应变进行有效测量，从而完成非均匀组织焊接接头低周疲劳性能评定。针对厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非均匀组织厚板焊接接头低周疲劳性能测试方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤A，其中，所述步骤A包括如下步骤：初始低周疲劳测试步骤：根据焊接接头非均匀组织特征和低周疲劳试验标准，加工低周疲劳试样，低周疲劳试样标距内包含母材、焊缝及热影响区，选取引伸计，引伸计标距内包含母材、焊缝及热影响区，在设定的应变幅下进行低周疲劳测试，直至试样断裂，将断裂后的低周疲劳试样进行腐蚀，观察断裂位置；静态拉伸试验步骤：将低周疲劳试样在在静态拉伸机进行静态拉伸试验，将断裂后的静态拉伸的低周疲劳试样进行腐蚀，观察断裂位置；硬度分布标定步骤：选取焊接接头的金相试样，采用硬度计对焊接接头的非均匀组织硬度分布规律进行标定；步骤B：对比分析低周疲劳测试断裂试样、静态拉伸试验断裂试样的断裂位置，结合焊接接头非均匀组织硬度分布规律，判断试样低周疲劳失效断裂位置及断裂位置处所对应的微观组织区域；步骤C：以低周疲劳失效断裂位置为低周疲劳试样加工中心重新加工低周疲劳试样，所述重新加工的低周疲劳试样的标距包含断裂区域，根据试样标距选择引伸计，确保试样断裂在引伸计标距以内；步骤D：将重新加工的低周疲劳试样再次进行低周疲劳测试，分析低周疲劳测试结果，求出低周疲劳特征参数，获得焊接接头断裂区域的应变寿命方程。...

【技术特征摘要】
1.一种非均匀组织厚板焊接接头低周疲劳性能测试方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤A，其中，所述步骤A包括如下步骤：初始低周疲劳测试步骤：根据焊接接头非均匀组织特征和低周疲劳试验标准，加工低周疲劳试样，低周疲劳试样标距内包含母材、焊缝及热影响区，选取引伸计，引伸计标距内包含母材、焊缝及热影响区，在设定的应变幅下进行低周疲劳测试，直至试样断裂，将断裂后的低周疲劳试样进行腐蚀，观察断裂位置；静态拉伸试验步骤：将低周疲劳试样在在静态拉伸机进行静态拉伸试验，将断裂后的静态拉伸的低周疲劳试样进行腐蚀，观察断裂位置；硬度分布标定步骤：选取焊接接头的金相试样，采用硬度计对焊接接头的非均匀组织硬度分布规律进行标定；步骤B：对比分析低周疲劳测试断裂试样、静态拉伸试验断裂试样的断裂位置，结合焊接接头非均匀组织硬度分布规律，判断试样低周疲劳失效断裂位置及断裂位置处所对应的微观组织区域；步骤C：以低周疲劳失效断裂位置为低周疲劳试样加工中心重新加工低周疲劳试样，所述重新加工的低周疲劳试样的标距包含断裂区域，根据试样标距选择引伸计，确保试样断裂在引伸计标距以内；步骤D：将重新加工的低周疲劳试样再次进行低周疲劳测试，分析低周疲劳测试结果，求出低周疲劳特征参数，获得焊接接头断裂区域的应变寿命方程。2.根据权利要求1所述的非均匀组织厚板焊接接头低周疲劳性能测试方法，其特征在于，步骤A中，在初始低周疲劳测试步骤，分别将低周疲劳试样在低应变幅下、高应变幅下进行低周疲劳测试，判断低周疲劳试样的在两种应变幅值下的断裂位置。3.根据权利要求1所述的非均匀组织厚板焊接接头低周疲劳性能测试方法，其特征在于，步骤A中，初始低周疲劳测试步骤、静态拉伸试验步骤、硬度分布标定步骤依次执行，或者初始低周疲劳测试步骤、硬度分布标定步骤、静态拉伸试验步骤依次执行，或者静态拉伸试验步骤、初始低周疲劳测试步骤、硬度分布标定步骤依次执...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔海超，芦凤桂，王靖超，唐新华，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31