专利名称：焊缝高温强度及其缺口敏感性测试试样的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种焊缝高温强度及其缺口敏感性测试试样，属于材料科学技术领域。
背景技术：
随着我国电力工业的发展，许多高参数大容量火电机组相继投入运行，电站高温高压蒸汽管道广泛采用高合金钢，如P91、P92等等，这些高合金钢蒸汽管道焊缝的强度、安全性、可靠性以及使用寿命一直是国内外设计、制造、运行、检修、监督检验人员十分关注的问题。随着高温长期运行，焊缝金属的安全性问题日益突出。主要表现在随着高温长时间运 行，其高温强度的下降及焊缝金属对缺口的敏感性问题。研究和掌握焊缝金属在高温长时作用下性能变化规律，对保证高温金属部件的安全运行具有重要的理论价值和实际意义。为获得焊缝金属高温长时运行后性能变化规律，需要对焊缝金属进行高温长时拉伸性能试验。目前现有的标准检验方法，试样主要有圆形试样、板型试样及整管拉伸试样，测试段截面积通常恒定不变。如图I所示，图I为常规板状持久拉伸试样实物结构示意图。对于焊缝来讲测试段应包括焊缝、热影响区及母材，由于焊缝金属强度远高于母材及热影响区，尤其是P91钢焊缝，常规拉伸试样一般均断在焊缝热影响区，测得的焊接接头强度实际上是焊缝热影响区强度，而焊缝金属真实性能很难测得。电站高温高压蒸汽管道焊缝性能影响其安全运行，为研究焊缝金属性能，通常需要对焊缝金属进行性能检测，常规的拉伸，包括常温拉伸、高温拉伸及持久强度等试验方法，测试段横截面积一般恒定不变，由于焊缝强度远高于母材及热影响区，试样大多断在热影响区，焊缝金属的横向性能无从得知。

发明内容
为了解决现有技术中的技术问题，本发明提供了一种焊缝高温强度及其缺口敏感性测试试样，其目的是为了提供一种测试方法保证拉伸试样断在焊缝区域，从而测得焊缝金属强度及焊缝金属的缺口敏感性。本发明是通过以下技术方案实现的
焊缝高温强度及其缺口敏感性测试试样，包括两端粗，中间细的长条形状试样，两端为夹持端，中间为测试段。所述试样两端的夹持端向中间测试段方向设有向内凹进的圆滑过渡段，测试段上设有缺口。所述的缺口开在测试段的一侧。所述的缺口开在焊缝金属上。所述的缺口设在测试段的中间位置。所述的被试样品为矩形结构，夹持端的试验宽度为24mm，单边长度为20mm，中心测试段长度为35-45mm,厚度为3mm,测试段中间缺口深2mm,宽2mm,长度等于被试试样品的厚度。
优点及效果
本发明是一种焊缝高温强度及其缺口敏感性测试试样，由于在试样上加设了一种变截面带缺口试样，将缺口开在焊缝金属部分，它能保证试样断在焊缝金属内，并能测得焊缝金属强度及其对缺口的敏感性。因为焊缝根部难免存在未焊透等缺陷，焊缝金属强度及其对缺口的敏感性的测量可为评估焊缝在高温高压下长期运行的安全性提供依据。解决了传统试样无法测量焊缝强度及焊缝缺口敏感性等问题，该试样加工简单，试验过程与常规拉伸试验方法基本一样。该项发明填补了该技术领域的空白，具有较大的社会效益和经济效益。


下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。图I为常规板状持久拉伸试样实物结构示意 图2本发明所做的带缺口持久拉伸试样实物结构示意图；
图3本发明采用的试验装置原理 图4本发明所做的高温长时拉伸试验试样缺口处试验应力为350MPa实物结构示意
图5本发明所做的高温长时拉伸试验试样缺口处试验应力为290MPa实物结构示意
图6本发明所做的高温长时拉伸试验试样缺口处试验应力为250MPa实物结构示意图。图中测试段I，夹持端2，缺口 3，调平装置4，杠杆机构5，加载装置6，温度测量与温度控制7，试样夹头8，试样9，高温加热炉10。
具体实施例方式实施例I :
本发明是焊缝高温强度及其缺口敏感性测试试样，如图2所示，本发明所述试样9为长条状和常规持久试样相同，两端粗，中间细的结构；两端为夹持端2，中间为测试段1，两端的夹持端2向中间测试段I方向为向内凹进的圆滑过渡段，其中的测试段I的中部设有缺Π 3。本发明的带缺口试样焊缝性能测试试样，其试验操作步骤与常规高温长时拉伸试验方法相同，不同之处在于试样制作，如图2所示，本发明的试样为长条板型，两端为夹持段和常规持久试样相同，中间为测试段，两段之间设有圆滑过渡段，其中的测试段为带缺口的矩形外型，缺口开在焊缝金属上。本发明所述的试样为矩形片状，夹持端试验宽度为24mm，单边长度为20mm，中心测试段长度为35-45mm,厚度为3mm,中间缺口深2mm,宽2mm,缺口长度等于试样厚度。如图3所示，利用本发明试样所做试验在常规高温拉伸试验机上完成，通过焊缝带缺口试样、母材带缺口试样等在同一温度不同应力下的断裂时间，测量焊缝性能及焊缝缺口敏感性。试验时,将试样9夹在高温加热炉10中的试样夹头8上，加热炉两端用保温材料密封，调整调平装置4使试样调至加热炉10的中部，接通电源升温，通过温度测量与温度控制7将试验温度升至试验温度540°C，并保持恒温。当温度达到试验温度后，通过杠杆机构5及加载装置6进行加载，加载完成后再调整调平装置4使试样保持在加热炉10的中部。在540°C下做长时拉伸试验，直至试样拉断，计算断裂时间，得出应力与断裂时间的对应关系。
实施例2
采用矩形截面P91焊缝试样，测试段试样截面尺寸为7X3mm，缺口开在焊缝上，开口深2mm、开口宽2mm。试验温度为540°C，4个试样缺口处试验应力分别是364MPa、350MPa、290MPa、250MPa，试样断裂时间分别是0、20、1582、9600小时，如图4至图6所示。采用矩形截面P91母材试样，测试段试样截面尺寸为7 X 3mm，缺口开在测试段中部，开口深2mm、开口宽2mm。试验温度为540°C，2个试样缺口处试验应力分别是350MPa、250MPa，试样断裂时间分别是10、4220小时。比较可见，试验应力为350MPa及250MPa的P91焊缝试样在540°C下其断裂时间是P91母材试样的2倍以上，可见在540°C下，缺口处焊缝强度高于母材，在高温下(540°C)焊缝缺口敏感性比母材低。试验结果详见表I :P91焊缝及母材V型缺口试样高温(540°C)长 时拉伸试验结果。
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权利要求
1.焊缝高温强度及其缺口敏感性测试试样，包括两端粗，中间细的长条形状试样，两端为夹持端(2)，中间为测试段(1)，其特征是两端的夹持端(2)向中间测试段(I)方向设有向内凹进的圆滑过渡段，测试段(I)上设有缺口( 3 )。
2.根据权利要求I所述的焊缝高温强度及其缺口敏感性测试试样，其特征是所述的缺口( 3 )开在测试段(I)的一侧。
3.根据权利要求I所述的焊缝高温强度及其缺口敏感性测试试样，其特征是所述的缺口(3)开在焊缝金属上。
4.根据权利要求I所述的焊缝高温强度及其缺口敏感性测试试样，其特是所述的缺口( 3 )设在测试段(I)的中间位置。
5.根据权利要求I所述的焊缝高温强度及其缺口敏感性测试试样，其特征是所述的试样为矩形结构，夹持端(2)的试验宽度为24mm,单边长度为20mm,中心测试段(I)长度为35-45mm,厚度为3mm,测试段(I)中间缺口(3)深2mm,宽2mm,长度等于被试试样品的厚度。
全文摘要
本发明涉及一种焊缝高温强度及其缺口敏感性测试试样，属于材料科学技术领域。本发明包括两端粗，中间细的长条形状试样，两端为夹持端，中间为测试段。所述试样两端的夹持端向中间测试段方向设有向内凹进的圆滑过渡段，测试段上设有缺口。本发明由于在试样上加设了一种变截面缺口，因此能保证试样断在焊缝金属内，并能测得焊缝金属强度及其对缺口的敏感性。解决了传统试样无法测量焊缝强度及焊缝缺口敏感性等问题，该试样加工简单，试验过程与常规拉伸试验方法基本一样。该项发明填补了该技术领域的空白，具有较大的社会效益和经济效益。
文档编号G01N3/02GK102636385SQ20121013542
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月4日 优先权日2012年5月4日
发明者张艳红 申请人:东北电力科学研究院有限公司