JB T 5104-1991 焊接接头脆性破坏的评定.pdf

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1、中华人民共和国机械行业标准JB/T 5104一91焊接接头脆性破坏的评定1主肠内容与适用范围本标准规定了焊接接头按脆断原则进行安全评定的方法。本标准适用于非奥氏体钢焊接结构。主要用于熔化焊焊接接头中裂纹或类裂纹的平面缺陷脆断评定。23.1引用标准GB 2308利用JR阻力曲线确定金属材料延性断裂韧性的试验方法GB 2651焊接接头拉伸试验方法GB 3323钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级GB 4161金属材料平面应变断裂韧性Kic试验方法GB 9447焊接接头疲劳裂纹扩展速率试验方法JB 4291焊接接头COD试验方法术语及主要符号术语a.穿透缺陷贯穿板厚的缺陷。b.内部缺陷不璐出板面的内部

2、缺陷。c.表面缺陷不贯穿板厚，呈现在表面的缺陷。3.2几何参量符号W试样宽度;r板厚;。角变形量;入错边量;a穿透裂纹半长;内部裂纹长轴半长;a等效裂纹尺寸;a-临界裂纹尺寸;ao初始裂纹尺寸;b表面裂纹深度;内部裂纹深度半长;c表面裂纹长度半长;a, -N次循环后，穿透裂纹半长;b, N次循环后，表面裂纹深度;内部裂纹深度半长;中华人民共和国机械电子工业部1991-07-15批准1992一07一01实施JB/T 5104一913.33.43.5c.“ N次循环后，表面裂纹半长;A原始缺陷半长;B原始缺陷半宽，尸内部缺陷边缘到对应的自由表面距离;表面缺陷深度方向边缘到另一对应的自由表面距离;S

3、俩缺陷边缘最小距离;d两平行缺陷面间最小距离。以上各参量的单位为mm.力学参量符号E弹性模量;OS屈服强度;Oy拉伸强度;O-流变应力;，总拉伸应力;弯曲应力;o,拉伸应力;a,-焊接残余应力;以上各参量单位为N/mm,Y泊松比;0一一总拉伸应变;K,应变集中系数。疲劳参量符号a最大等效平均应力。a最小等效平均应力。应力幅度a-om。以上各参量单位为N/mm,R应力比a., /a-断裂力学参量符号6-裂纹尖端张开位移(COD);S,临界COD;S;启裂COD;饥.。裂纹稳定扩展量为。.05mm时的COD值;4m最大;OD;以上各参量单位为二。J,对应于S,的J积分值;J:阻力曲线确定的J积分量

4、;J. .s裂纹稳定扩展爱为。.05mm所对应的J积分值;以上各参量单位为N/mm,K,张开型应力强度因子;Kw平面应变断裂韧性;K-对应于口的K, ;Km对应于a。的K, ;AK-K二一K.应力强度因子幅度，x2隋JB/T 5104一91以上各参量单位为N/mmz,da/dN裂纹扩展速率，单位为mm/周;C,n-裂纹扩展速率公式da/dN= C-AK“中的常数4评定必备教据4.1缺陷或类缺陷的大小、位置、方向。4.2缺陷存在部位、构造形状或焊缝形状。4.3缺陷存在部位无缺陷时的应力。4.4缺陷存在部位材料的断裂韧性(s;或JKlc).4.5母材和接头的化学成分及机械性能。4.6结构的使用温度

5、。5映陷尺寸规格化对于未熔合、未焊透、咬边和裂纹等平面类缺陷应按缺陷尺寸规格化评定，对判别不清的捍接缺陷，应按裂纹处理。5.1缺陷规格化流程图陷圈.多个缺陷峡佑规格化白干诊因子确定妞合千诊包括相邻映陷的干沙、袂陷与自由表面的千砂。盆合后，断分类确定单个映陷当t皿纹尺寸a,b图1缺陷规格化流程图5.2缺陷规格化5.2.1穿透缺陷规格化a自由表面为直线时b自由表面为曲线时图2穿透缺陷尺寸的确定)B/T 5104一915.2.2内部缺陷规格化a AB的情况P,=min(巧)椭圆形缺陷2a=2A2b=2Bb A镇B的份况Pi=min(Pi)四形缺陷2.-2B芝2AJ图3内部缺陷尺寸的确定5.2.3表面

6、缺陷规格化ZC二2a月月b=月。自由表面是直线A“ZC=2A半圆形缺陷b自由表面是曲线图4表面缺陷尺寸的确定5，3相邻缺陷的干涉和复合应按规格化后的缺陷确定相互干涉作用.当相邻缺陷发生干涉时，应将相干涉的缺陷复合成单个缺陷。其干涉条件见图5. S。有两种取值。若评定的接头a500N/mm,S。取3a 3c, ;若评定的接头a,簇500N /mm , S。取2a2cJB/T 5104一91若s,6sos2sacx6cx6x66“% 2a=2c,+2cx+Sz*gfiaxo时若SSon(2b,+2b,+S)时当2a,6(26x+2b=+S)时为树圈形袂陷为圆形峡路当(2a,+2ax+S)2h时为翻

7、.形袂陷若S4So“6c,当(2c，十2cx+S)2bx时为确.形映临b,-b2才宝公b,+S- 26，十当ax (2b,+bs+S)时当a:终丝。+如+S时为半.一形映陷为毕曰协映用着SS. al 6a2b,6b,翻漆俨严x+2ax+S,)61W(2b.十21%十Sv)(2a,十2a.十SO时28-十5.2a-2b.十2b,+S,1十2a,+Sxc,歇S,)62(b,+28x+S,)时当(2cx+2o,+S,)2(b,+2b,+Se)时图5相邻缺陷的千涉和复合278JB/T 5104一915.4接近自由表面的干涉5.4.1内部缺陷和一个自由表面相干涉时的复合若a(2b+P)b=2b+P半椭圆

8、形表面峡陷肆1 /v-P SOON/mm，且d-a,可另用适当的方法确定，例如弹塑性分析等。7.2焊接残余应力在评定焊接结构接头缺陷时，必须考虑焊后残余应力。缺陷处这部分的应力定义为:az=a.a”.“.，.-.”二一缺陷处的这部分应变定义为:e2=久e,式中:a,与焊接缺陷种类以及它的位置有关的系数，见表20JB/x 5104一91表2 a值缺陷种类对接接头角接头与焊缝平行的缺陷与焊缝垂直的缺陷与焊缝平行的缺陷与焊缝垂宜的缺陷穿透缺陷0101内部缺陷O101表面缺陷0.21117.2.1若焊接结构经整体回火消除残余应力处理，则a，取。.3.7.2.2若焊接结构采用局部回火消除残余应力处理，则

9、a.应用实侧值确定系数。7.2.3若焊接结构未做消除应力处理，则a取1,7.3接头形状引起的应力集中因焊接工艺造成的接头几何形状不连续，必须考虑在缺陷部位存在应力集中和应变集中。缺陷处这部分的应力为:a= (K，一1)a，.(5)缺陷处这部分应变条件为:e,=(K，一1 )e,(6)K。的数值见附录B了.4力学条件的确定7.4.1应力口牛Jl+几+丙 .”一(7)7.4.2应变e=e, +e2+ez”，(8)8断裂评定8.1应力强度评定缺陷部位静断面的实际使用应力应小于或等于该部位材料的流变应力。的。7倍，其中，一告(。+0,)8.2。使用应力是否加一定的安全系数，由产品的重要性决定。断裂评定

10、co)法评定按式(9)给出COD断裂参数表达式;一2“a 1 e 1e,“0. 6卜.，(9)(10)按第5章确定;按第7章确定。当5-0)F=1. 12一0.2355(粤)2一21._，b、，._71l丁)十Su.38(令)(b/c= 0 )0的定义同式(All的,P, alt与b1t的换算见表A3,A3构造形状因子Y建议对于中心穿透裂纹板宽影响因子取Y= (A3)A4查图，查裹可任宜选取284JB/T 5104一91粥蛛瑞公小介小q.勺才欲门碱粥加6dB/T 5104一91附.B应变集中系傲K.的.定补充件)B1应变集中系数K值如表BI;表B1 K。值焊缝种类形状K,说明对接捍缝横焊缝-t

11、-十b短0. 15t时，1.5b0. 15e时，工 对内部缺陷与无加强焊趁者，取K,=lF:一b夏0. 5t时，1+30. 5t时，1+3(+h)21凸侧的表面缺陷取K.=1,内部峡陷看作是凹侧的表面块陷纵焊缝陋 yI l-1 要考虑捍接残余应力T形焊健十字娜缝份屉U .于OO.与对接纵焊缝同焊接顺序一时看作是对接的横焊健演角娜载荷有分担-049t-b簇0. It时3b多0.11时2对内部缺陷取K，=2但在完全焊通时与对接焊缝相同衡、h t时3h0. It时1 对内部映陷取K,= If巫-t1 要考虑焊接残余应力-+势b(0. It时，1.5b妻0. It时，1附录C由疲劳引起的映陷扩大(参考

12、件)C1应力.度与循环数C1.，有效应力幅度把构件循环拉伸应力与循环弯曲应力分解开，用Qdl表示，见式(CI),Aadf=a,+aAa.(C1)式中:INOL拉伸应力幅度;。，弯曲应力幅度;a其值取决于缺陷的种类及形状，a值见表Cl,表Cl a值缺陷种类a穿透缺陷0.5内部缺陷0.25表面缺陷浅而长缺陷0.75深缺陷0. 5平衡状态缺陷0.5表面缺陷的分类见C2. 3,dB/T 5104一91C1. 2等价有效应力幅度Aad分，个阶段，当得到循环应力幅度和循环分为AdI,nf Ipaz,nyAck,n、其等价有效应力幅度定义和求法如下:KAadl二1兄(Da:)n C(0. 98+0. 078

13、6)一(0. 06+0. 94ROb1t)板表面缺陷疲劳扩展尺寸由式(C15)求:(C14)(.c =Cu/(1-5.5X10-“(t)agr)aaN)Aa=Aa, +0. 5Aaw一(C15)(U16)式中:Dair有效应力幅度，N/mm。应力幅度变化时，采用Add,.附录D材料断裂韧性值与S的简昌计算法(参考件)D1存在缺陷的部件材料的断裂韧性值6一般按COD试验法获得，但在特殊的情况下，也可用T十112一一5,/-l()沮度，由2mmv切口冲击试验的吸收功VE值按式(Dl)计算汉S, (T)一。，OlVE(T十112一一5、厂t). (D1)式中:S,(T)-T的汉值;T使用温度;VE(

14、T+112-a一5/下)-一(T+112-一5v厅)时的VE值;钢材室温时的屈服点;t板厚。上式适用于低碳钢以及51-81. 6N/mm级高强钢，板厚为20-60mm.D2冲击值的影晌评价承受冲击载荷的缺陷时，断裂韧性民必须考虑冲击载荷的影响，在T C温度下受冲击载荷结构的砰，是试验给出的在(T-120+1. 2a)的COD值，用式(D2)给出。此外，用氏的简易算法，在(T-8+0. 2a,-5 ti厅)(C),2mmV切口冲击试验的吸收功V。值，按式(Ds)求得:s0 (T)=k(T-120+1. tam)(D2)(】)3)式中韶(T)=0. OlVE(T-8+0. 2一5-V-1)韶(T) -T温度受冲击载荷的构造元件的汉值;MT- 120+1. 2a)-一(T-120+1. 2a,)温度下，由(;OD试验所得到的k值;a,一钢板的室温屈服点;姚(T-8十。.2一5 ,下)(T-8十。.2一5厅)温度的VE值;t一一板厚。附加说明:本标准由机械电子工业部全国焊接标准化技术委员会提出。本标准由机电部哈尔滨焊接研究所归口并负责。本标准由缺陷评定工作组起草