承壓設備產品焊接試件的力學性能檢驗目 次前言 1501 范圍 1512 規范性引用文件 1513 總則 151試件準備 152試件力學性能檢驗類別和試樣 153檢驗方法和合格指標 1547 復驗 1628 其它試驗 162149承壓設備產品焊接試件的力學性能檢驗范圍本文件規定了承壓設備（鍋爐、壓力容器和壓力管道）產品焊接試件準備、試樣制備、檢驗方法和合格指標。本文件適用于鋼制、鋁制、鈦制、銅制、鎳制及鋯制承壓設備產品焊接試件的力學性能和彎曲性能檢驗。產品焊接試件包含產品焊接試板、模擬環和鑒證環。本標準不適用于氣瓶。規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T228 金屬材料拉伸試驗GB/T229 金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法GB/T2653 焊接接頭彎曲試驗方法GB/T150 壓力容器NB/T47014 承壓設備焊接工藝評定總則產品焊接試件的力學性能檢驗除應符合本標準規定外，還應遵守相關安全技術規范、標準和設計文件的規定。試件用材料應取自合格的原材料，與所代表的承壓設備元件材料同標準、同代號（牌號、鋼號、同規格（限厚度、外徑S11348（06Cr13Al）鋼焊制承壓設備不進行焊后熱處理時，試件母材應包括每一爐號的鋼板。承壓設備產品焊接試件分為板狀試件和管狀試件。球型容器的板狀試件長度方向應沿母材軋制方向截取。產品焊接試件的焊接：縱縫（包括封頭的拼縫）的焊接接頭板狀試件應置于其縱向焊縫延長部位，與所代表的焊縫同時施焊；環縫的焊接接頭所用管狀試件或板狀試件，應在所代表的承壓設備元件焊接過程中施焊。球型容器焊接接頭的板狀試件，應在所代表的承壓設備元件在制造階段及安裝階段焊接過程中分別施焊。試件焊接工藝當受檢焊接接頭經歷不同的焊接工藝時，試件經歷的焊接工藝過程與條件應與所代表的焊接接頭相同。151焊接試件的焊工應從該承壓設備元件焊接的焊工中任選。試件按編制的專用焊接工藝文件制備。焊接工藝文件中應明確試件代號、工作令號或承壓設備編號、材料代號。試件應有施焊記錄。試件經外觀檢驗和無損檢測后，允許避開焊接缺陷制取試樣；試樣去除焊縫余高前允許對試樣進行冷校平。當試件采用兩種或兩種以上焊接方法，或重要因素、補加因素不同的焊接工藝時，所有焊接方法或焊接工藝的焊接接頭都應受到力學性能和彎曲性能檢驗。試件應做下列識別標記：試件代號；材料代號、厚度及管徑；焊工代號。試件準備試件尺寸與數量應滿足切取所需（包括復驗用）的試樣，試樣也可以直接在焊件上切取。試件尺寸：板狀試件長度大于或等于300mm250mm；管狀試件長度大于250mm。試件尺寸參見圖12。a）不取側彎試樣時 b）取側彎試樣時 c）取縱向彎曲試樣時圖1板狀試件尺寸和試樣位置圖(缺少沖擊試樣(復驗用))152a）拉伸試樣為整管時彎曲試樣位置 b）不要求沖擊試驗時 c）要求沖擊試驗時 1——拉伸試樣；2——面彎試樣；3——背彎試樣；4——側彎試樣；5——沖擊試樣。、為注1：③、⑥、⑨鐘點記號，表示水平固定位置焊接時的定位標記。、為注2：*為復驗用試樣。圖2管狀試件的試樣位置圖試件力學性能檢驗類別和試樣當承壓設備相關規范、標準和設計文件對焊接接頭有沖擊試驗要求時，產品焊接試件應進行沖擊試驗。全焊縫金屬拉伸試驗只用于A級鍋爐鍋筒及集箱類部件縱縫焊接試件。試樣尺寸按相關標準或技術文件確定允許公差。153力學性能和彎曲性能檢驗類別和試樣數量見表1。表1試件力學性能和彎曲性能檢驗類別和試樣數量試件母材厚度Tmm拉伸試驗[1]彎曲試驗[2]沖擊試驗[注3]接頭拉伸試樣/個全焊縫金屬拉伸試樣/個面彎試樣/個背彎試樣/個側彎試樣/個焊縫區試樣/個熱影響區試樣/個＜1.51—11———1.5≤T≤101—11—3310＜T＜2011[注4]11—33T≥2011（T>70為2）——233注1：一根管接頭全截面試件作為1個拉伸試樣。210mm＜T＜20mm211T≤10mm且采用組合評定時，可采用2個橫向側彎試樣或1個面彎試樣和1個背彎試樣。注3：應優先采用10mm×10mm×55mm標準沖擊試樣，當無法制備5mm×10mm×55mm小尺寸沖擊試樣時，免做沖擊試驗。注4：當T≥16mm時，才進行全焊縫金屬拉伸試驗。當試件焊縫兩側的母材之間或焊縫金屬與母材之間的彎曲性能有差別時，可用縱向彎曲試驗代替橫向彎曲試驗。當焊縫兩側母材的鋼號不同時，每側熱影響區都應取3個沖擊試樣。復合金屬除設計文件規定外，只在基層制取沖擊試樣。低碳鋼、Q345R和鉻鎳奧氏體鋼試件可免做熱影響區沖擊試驗。3%的鋁鎂合金，只取焊縫區沖擊試樣。試樣位置板狀試件取樣位置按圖1所示。管狀試件取樣位置按圖2所示。試件兩端舍棄部分長度（如有引弧板和引出板時除外）隨焊接方法和板厚而異，手工焊不小30mm；機動焊和自動焊不小于40mm。試樣毛坯采用冷加工法切取，也可用熱加工方法，但需用冷加工法去除氧化層等，露出金屬光澤。試樣經檢驗合格并劃線后，打上鋼印或永久性的標志。檢驗方法和合格指標拉伸試驗接頭拉伸試樣取樣和加工要求：拉伸試樣應包括試件上每一種焊接方法（或焊接工藝）的焊接接頭；對于復合金屬，當覆層厚度參與復合板的強度計算時，拉伸試樣包括覆層和基層；當覆層厚度不參與復合板的強度計算時，拉伸試樣去除覆層，覆層以下的過渡層焊縫金屬不除去；試樣的焊縫余高應以冷加工法去除，使之與母材齊平；154厚度小于或等于30mm的試件，采用全厚度試樣進行試驗，試樣厚度應等于或接近試件母T；當受試驗機能力限制不能進行全厚度的拉伸試驗時，則可將試件在厚度方向上均勻分層取樣，等分后制取試樣厚度應接近試驗機所能試驗的最大厚度。等分后的兩片或多片試樣試驗代替一個全厚度試樣的試驗。試樣形式：緊湊型板接頭帶肩板形拉伸試樣（3，適用于所有厚度板狀試件；緊湊型管接頭帶肩板形拉伸試樣型式Ⅰ（4，適用于外徑大于76mm的所有壁厚管狀試件；緊湊型管接頭帶肩板形拉伸試樣型式Ⅱ（5，適用于外徑小于或等于76mm的所有壁厚管狀試件；管接頭全截面拉伸試樣（6，適用于外徑小于或等于76mm的管狀試件。注：S——試樣厚度，單位為mm；W——試樣受拉伸平行側面寬度，大于或等于20mm；hk——S兩側面焊縫中的最大寬度，單位為mm；h——夾持部分長度，根據試驗機夾具而定，單位為mm。3緊湊型板接頭帶肩板形拉伸試樣注：為取得圖中寬度為20mm的平行平面，壁厚方向上的加工量應最少。圖4緊湊型管接頭帶肩板形拉伸試樣型式Ⅰ155注：l——受拉伸平行側面長度，等于或大于hk+2S，單位為mm。圖5緊湊型管接頭帶肩板形拉伸試樣型式Ⅱ圖6管接頭全截面拉伸試樣全焊縫金屬拉伸試樣試驗方法和取樣位置可以按照GB/T2652《焊縫及熔敷金屬拉伸試驗方法》執行。試驗方法拉伸試驗按GB/T228的試驗方法，測定焊接接頭的抗拉強度，測定全焊縫金屬抗拉強度、下屈服強度或塑性延伸強度。合格指標接頭拉伸試驗：試樣母材為同一金屬材料代號時，每個（片）試樣的抗拉強度應不低于本標準規定的母材抗拉強度最低值：鋼質母材規定的抗拉強度最低值等于其相應厚度下的標準規定的抗拉強度下限值；鋁質母材 類別為A1-1、A1-2、A1-5的母材規定的抗拉強度最低值，等于其退火狀態標準規定的抗拉強度下限值；類別為A1-3的母材規定的抗拉強度最低值見表2。156表2Al-3類鋁材規定的抗拉強度最低值牌號及狀態規定的抗拉強度最低值，MPa6A02（T4【注】、T6【注】）1656061（T4【注】、T6【注】）1656063（T5【注】、T6【注】）118注：T4--固溶處理加自然時效T5--固溶處理加不完全人工時效T6--固溶處理加完全人工時效鈦質母材規定的抗拉強度最低值，等于其退火狀態標準規定的抗拉強度下限值；鋯質母材規定的抗拉強度最低值，等于其退火狀態標準規定的抗拉強度下限值；銅質母材規定的抗拉強度最低值，等于其退火狀態與其他狀態標準規定的抗拉強度下限值中的較小值；當擠制銅材在標準中沒有給出退火狀態下規定的抗拉強度下限值時，可以按原狀態下標準規定的抗拉強度下限值的90%確定，或按試驗研究結果確定；鎳質母材規定的抗拉強度最低值，等于其退火狀態（Ni-1類、Ni-2類）或固溶狀態（限Ni-3類、Ni-4類、Ni-5類）的母材標準規定的抗拉強度下限值；試樣母材為兩種金屬材料代號時，每個（片）試樣的抗拉強度應不低于本標準規定的兩種母材相應厚度下的抗拉強度最低值中的較小值。覆層厚度參與復合金屬材料的設計強度計算的試樣，每個（片Rm應滿足：R≥Rm1t1Rm2t2m tt1 2式中：覆材規定的抗拉強度最低值，單位為MPa；Rm2基材規定的抗拉強度最低值，單位為MPa；覆層厚度；t2基層厚度。若規定使用室溫抗拉強度低于母材的焊縫金屬，則每個（片）試樣的抗拉強度應不低于焊縫金屬規定的抗拉強度最低值。上述試樣如果斷在熔合線以外的母材上，其抗拉強度值不低于本標準規定的母材抗拉強度95%，可認為試驗符合要求。全焊縫金屬拉伸試樣的試驗結果不低于鋼質母材規定的抗拉強度、下屈服強度或規定塑性延伸強度；彎曲試驗試驗要求彎曲試樣的受拉面應包括每一種焊接方法（或焊接工藝）的焊縫金屬和熱影響區。試樣形式和加工試樣的焊縫余高應采用冷加工法去除，面彎、背彎試樣的拉伸表面應齊平，試樣受拉伸表面不應有劃痕和損傷；面彎和背彎試樣見圖93。1）31的母材類別：當T＞3mm時，取S=3mm，從試樣受壓面去除多余厚度；157當T≤3mm時，S盡量接近T；31以外的母材類別：當T＞10mm時，取S=10mm，從試樣受壓面去除多余厚度；當T≤10mm時，S盡量接近T；50時，則B=(S)mm，且8mm≤B≤38mm；10mm≤＜50mm時，則B=(S)mm，20 10且最小為8mm；或≤25mm時，則將試件在圓周方向上四等分取樣。橫向側彎試樣見圖10。1）10mm＜T＜38mmB接近或等于試件厚度。試樣的厚度分3m（31的母材類別10m（31以外的母材類別；T≥38mm20mm～38mm等分的兩片或多片試樣的試驗代替一個全厚度側彎試樣的試驗，也可在全厚度下彎曲。表3彎曲試驗條件及參數序號焊縫兩側的母材類別試樣厚度Smm彎心直徑Dmm支承輥之間距離mm彎曲角度（°）1Al-3Al-1、Al-2、Al-3、Al-5相焊；AlS-3Al-1、Al-2、Al-3、Al-5（各自焊接或相互焊接；（3）Cu-5；（4）、焊絲（CuS-3、CuS-6CuS-7）焊接時。35058180＜316.5S18.5S+1.52Al-5與Al-1、Al-2、Al-5相焊106689＜106.6S8.6S+33Ti-11080103＜108S10S+34Ti-210100123＜1010S12S+35Zr-3、Zr-510100122＜1010S12.2S6除以上所列類別母材外，斷后伸長率標準規定值下限等于或大于20%的母材類別104063＜104S6S+3注：表內的母材類別按NB/T47014規定。158板狀和管狀試件的面彎試樣板狀和管狀試件的背彎試樣縱向面彎和背彎試樣注1：試樣長度l≈D+2.5S+100，單位為mm。注2：試樣拉伸面棱角R≤3mm。圖9面彎和背彎試樣159注1：B——試樣寬度（此時為試件厚度方向），單位為mm。注2：l等于或大于150mm。圖10橫向側彎試樣試驗方法：GB/T26533的規定；試樣的焊縫中心應對準壓頭軸線。側彎試驗時，若試樣表面存在缺欠，則以缺欠較嚴重一側作為拉伸面；彎曲角度應以試樣承受載荷時測量為準；3所列的母材類別外，當斷后伸長率A標準規定值下限小于20%35規定的彎曲試驗不合格，而其實測值小于20%，則允許加大壓頭直徑重新進行試驗，此時10（200-A/2（A為斷后伸長率的規定值下限乘以100，輥筒間距離等于等于壓頭直徑加(2S+3)mm；當兩側母材為不同鋼號時，按斷后伸長率較低的。橫向試樣彎曲試驗時，焊縫金屬和熱影響區應完全位于試樣的彎曲部分內。合格指標試樣彎曲到規定的角度后，其拉伸面上的焊縫和熱影響區內，沿任何方向不得有單條長度大于3mm的開口缺陷，試樣的棱角開口缺陷不計，但由未熔合、夾渣或其他內部缺欠引起的棱角開口缺陷長度應計入。若試件厚度T≥38mm需采用兩片或多片試樣時，每片試樣都應符合上述要求。對軋制復合法、爆炸焊接法生產的復合金屬材料，側彎試樣復合界面未結合缺陷引起的分層、裂紋，允許重新取樣試驗。沖擊試驗對每一種焊接方法（或焊接工藝）的焊縫區和熱影響區都要經受夏比V型缺口沖擊試驗。沖擊試樣：取向：試樣縱軸線應垂直于焊縫軸線，夏比V型缺口軸線垂直于母材表面；；當采用組合焊接方法時，如某焊接方法的焊11取樣范圍內，可在試件上對此單獨取樣；缺口位置：焊縫區試樣的缺口軸線應位于焊縫中心線上。熱影響區試樣的缺口軸線至試樣縱軸線與熔合線交點的距離k>0mm，且應盡可能多的通過熱影響區，詳見圖12。160注1：c1、c2按材料標準規定執行，當材料標準沒有規定時，T≤40mm，則c1≈0.5mm~2mm；T＞40mm，則c2=T/4。注2：雙面焊時，c2從焊縫后焊面的材料表面測量。圖11沖擊試樣位置圖圖12熱影響區沖擊試樣缺口軸線位置試樣形式、尺寸和試驗方法應符合GB/T229的規定，當試件尺寸無法制備標準試樣（寬度10mm）時，則應依次制備寬度為7.5mm5mm的小尺寸沖擊試樣。合格指標：沖擊試驗溫度：當設計文件或相關技術文件沒有規定時，不高于承壓設備的最低設計金屬溫度；鋼質焊接接頭及奧氏體不銹鋼焊縫金屬每個區3個標準試樣為一組的沖擊吸收功能量平均值，應符合相關標準、設計文件或相關技術文件規定，且壓力容器鋼質（4以外的合金鋼質）V型缺口沖擊吸收能量平均值應不低于表4中的規定值，鍋爐鋼質焊V型缺口沖擊吸收能量平均值應不低于表44Rm≤450MPa、Rm＞450～5104以外合金鋼制鍋爐焊接接頭室溫夏比V型缺口沖擊吸收能量平均值應不小于27J，允許有一個試樣的沖擊吸收功能量低于規定值，但不低于規定值的70%；鉻鎳奧氏體鋼試樣還應提供側向膨脹量；試樣母材為兩種金