焊接接头疲劳裂纹扩展速率

w ww.bz x z w .c o mJ 33JB/T 6044－1992焊接接头疲劳裂纹扩展速率侧槽试验方法1992-05-05 发布1993-07-01 实施中华人民共和国机械电子工业部 发 布www .b z x z w .c o m11 主题内容与适用范围本标准规定了测定焊接接头疲劳裂纹扩展速率的侧槽试验方法。

本标准适用于室温（15~35℃）及大气环境下测定金属材料熔化焊焊接接头（母材、焊缝金属及热影响区）大于10–5 mm/周的恒幅循环载荷下的侧槽试样的疲劳裂纹扩展速率。

在非室温、非大气环境下的焊接接头侧槽试样的疲劳裂纹扩展速率试验，亦可参照本方法。

2 引用标准GB 9447 焊接接头疲劳裂纹扩展速率试验方法3 术语及代号3. 1 侧槽沿试样裂纹扩展方向开的槽，侧槽分为通槽和半通槽。

3. 2 通槽贯通整个试样几何中心线的侧槽。

因为它对裂纹扩展的约束是两个方向，也可称为二维槽。

3. 3 半通槽未贯通的侧槽。

因为它对裂纹扩展的约束是三个方向，也可称为三维槽。

3. 4 槽长W n 。

始于施力点中心线，沿裂纹扩展方向的槽长。

对于通槽试样槽长W n 。

应与试样宽度W 相等。

3. 5 槽宽E n 。

垂直侧槽轴向的试样表面的槽口宽度。

3. 6 槽深H n 。

试样表面到侧槽槽底的深度。

3. 7 侧槽弧度R n 。

试样侧槽根部圆弧半径。

4 试件与试样4. 1 试件的制备4. 1. 1 在用于焊接材料的选择和评定焊接工艺时，试样制备的原始条件必须有可比性。

4. 1. 2在用于估算焊接结构寿命时，试件必须从真实构件上截取，如果需要用焊接试件代替，应保持试件和构件的材料、焊接工艺条件、轧制方向条件一致。

4. 2 试样4. 2. 1裂纹扩展速率d a /d N 标准CT （紧凑拉伸）侧槽试样如图1。

它是为测定焊缝金属裂纹扩展速率的一种通槽试样；如果测热影响区或接头的其他部位的d a /d N 时，试样的侧槽应开在所测的相应部位。

机械电子工业部 1992-05-05 批准中华人民共和国机械行业标准焊接接头疲劳裂纹扩展速率侧槽试验方法JB/T 6044－19921993-07-01 实施2图1da/dN标准CT侧槽试样图注：焊接接头其他区域可参照。

4. 2. 2采用其他型式的试样时[如附录A（参考件）中A1的试样]，必须有合适的开槽方法和对应的应力强度因子标定。

4. 3试样尺寸4. 3. 1除侧槽外的其他试样尺寸按GB 9447规定。

4. 3. 2侧槽的几何尺寸是指槽长、槽宽、槽深和侧槽弧度，原则上取决于K因子标定，见7.2.2条。

附录A给出的一种试样的具体尺寸可供参考。

4. 4试样侧槽的制备4. 4. 1用金相腐蚀剂将被测焊道腐蚀，使焊道轮廓清楚地显示出来。

4. 4. 2应保证槽根迹线为处于焊接接头被测部分（焊缝中心、熔合区、热影响区等）的一条直线。

4. 4. 3可以采用任何适当的机械加工方法开槽，但必须保证侧槽的精度和表面粗糙度。

要求机械加工切痕必须垂直于裂纹扩展线。

4. 4. 4为确保槽本身的粗糙度，建议使用附录B（参考件）的打磨侧槽的工具。

4. 5试样的残余应力4. 5. 1试样设计和加工应尽量减少残余应力影响。

焊接结构残余应力的影响在缺陷容限分析和寿命估算中考虑。

4. 5. 2为减少残余应力影响，可选择厚宽比（B/W）小的试样。

5疲劳试验机及夹具5. 1疲劳试验机5. 1. 1试验允许在不同类型的试验机上进行，但需保证试验上下加载点连线同槽根迹线垂直。

5. 1. 2在静态下校正载荷，其误差不超过±1%，示值波动度不超过1%；在动载下校正载荷，其误差不超过±3%。

5. 1. 3带有准确的计数装置，计数器上可加计时器用以校正计数器。

如计数器需放大，应注意误差（误差值取决于设计要求）。

5. 2夹具CT试样的加载装置——U型夹具可参考图2设计。

夹具材料的屈服强度应大于试样材料最高屈服强度的2倍，销钉与销孔间隙的设计应当使摩擦减至最小，加载销上应涂上润滑剂。

U型夹具和销轴的比例、公差均应符合图2要求。

34图2 CT试样的U型销孔夹具56 试验程序6. 1 试验前的准备6. 1. 1 试样测量试验前应用精度为0.01 mm 的量具在试样的平板部分和侧槽根部部分各三个位置测量试样厚度B 及B n 值，取平均值。

用精度不低于0.001 W 的量具测量试样宽度、侧槽宽度。

用精度为0.01 mm 的量具，在侧槽槽心三个位置测槽深H n ，取平均值。

6. 1. 2 试验前应对切口和侧槽进行清理。

6. 2 预制疲劳裂纹及疲劳裂纹扩展速率试验6. 2. 1 预制疲劳裂纹预制疲劳裂纹的长度、施加载荷以及试验机频率应符合GB 9447规定。

6. 2. 2 疲劳裂纹扩展速率试验疲劳裂纹长度的测量要求、长度测量精度的要求和裂纹测量间距的要求，以及试验中断的要求，均应符合GB 9447规定。

6. 2. 3 试样的数量通常每组应保证有两块裂纹扩展区域相同的试样。

7 试验结果的处理7. 1 断口的检查和裂纹曲率修正7. 1. 1 试验结束后进行金相检查，记录裂纹面所在区域。

7. 1. 2在断口观察中，如果发现宏观可见的气孔、夹渣、未熔合、未焊透、裂纹等焊接缺陷时，在缺陷周围部分的裂纹扩展速率试验数据无效。

7. 1. 3 如必须采用曲率修正，应执行GB 9447规定。

7. 2 应力强度因子范围ΔK 的计算7. 2. 1 标准平板CT 试样 ΔK =23)1()2(∆/W B P αα−+×（0.886+4.64α–13.32α2+14.72α3–5.6α4） (1)α≥0.2上述关系式有效式中：α=a /W ；W ——试样宽度，mm ；B ——试样厚度，mm ；ΔP =P max –P min 。

7. 2. 2 标准侧槽CT 试样用平板标准CT 试样的d a /d N 关系标定：（d a /d N ）平=m （d a /d N ）β侧 …………………………………（2）式中：m 、β——试验常数；m 、β是由平板和侧槽裂纹扩展速率试验的对比结果在双对数坐标上的截距和斜率。

或者应有适当的ΔK 因子标定，（例如附录A ）。

d a /d N 中ΔK 的关系用常用的paris 公式[式（3）]计算：d a /d N =c （ΔK ）n ………………………………………（3）式中：c 、n ——试验常数。

7. 3数据有效性检验标准侧槽CT试样要求：W–a≥4/π（K max/σ0.2）2 (4)7. 4数据处理程序在符合精度要求的条件下，可按GB 9447规定。

8试验报告试验报告应包括下列内容：8. 1试样在焊接接头中取样的方位，侧槽的方位。

如焊接接头是从焊接结构中取出，需给出其在结构中的方位并给出取样图。

8. 2应给出熔敷金属和母材的常规力学性能、构件和试件的热处理规范和焊接参数。

8. 3试件的几何参数。

试件中焊道的位置，包括焊道的宽度、厚度以及宏观形状，画出详图。

8. 4试验机型号，测量裂纹长度装置和精度，加载变量，包括载荷范围ΔP，载荷比R、加载频率和波形。

8. 5环境影响参数，包括温度、环境介质、相对湿度以及整个试验期间各参数的最大偏差。

8. 6数据处理方法，包括疲劳裂纹是否曲率修正，确定d a/d N和ΔK，以及d a/d N和ΔK关系与所用计算程序。

当载荷比小于零时，应说明计算最小应力强度因子K min的方法。

8. 7标准CT侧槽试样的ΔK因子标定结果，或者同平板标准CT试样的d a/d N关系标定结果。

8. 8试验结果应列成图表。

在双对数坐标纸上给出（d a/d N）–ΔK曲线数据点时，为更好的比较数据，可使横坐标（logΔK）尺寸为纵坐标[log（d a/d N）]尺寸的2~3倍。

8. 9任何引起反常数据现象需说明。

67附 录 A A1 参考试样1参考试样1的应力强度因子标定按式（A1），试样尺寸见图A1。

W BB aP c K ′=n ∆∆………………………………………（A1）式中：试验常数c =38；几何参数B =10；B n =B –2H n =6.3；n2W WW =′。

图A1 参考试样1A2 参考试样2参考试样2的应力强度因子标定按式（A2），试样尺寸见图A2。

)65721432136448860()1()2(∆∆43223n αααααα.....W B P K /−+−+×−+=…………（A2）式中：α=a /W ；B n =6.3。

（参考件）参 考 试 样8图A2 参考试样2标准CT侧槽试样图9附 录B 图B1 侧槽加工磨具示意图注：φ尺寸与侧槽弧度配合。

附加说明：本标准由机械电子工业部哈尔滨焊接研究所提出并归口。

本标准由哈尔滨焊接研究所负责起草。

本标准主要起草人张宝昌、焦伟。

（参考件）侧槽加工磨具形式2991－446T/BJ中华人民共和国机械行业标准焊接接头疲劳裂纹扩展速率侧槽试验方法JB/T6044－1992*机械科学研究院出版发行机械科学研究院印刷（北京首体南路2号邮编 100044）*开本880×1230 1/16 印张3/4 字数18,0001992年9月第一版 1992年9月第一次印刷印数1－500 定价 1.80元编号0619机械工业标准服务网：。