《風(fēng)電塔架主體結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)鋼焊接適應(yīng)性評價方法 》征求意見稿

備成本構(gòu)成的重要部分，風(fēng)電塔架結(jié)構(gòu)鋼材料的升級換第一、行業(yè)內(nèi)一般采用GB1591標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行風(fēng)塔結(jié)構(gòu)鋼材料驗收術(shù)要求過于寬泛，且不考慮材料特性對現(xiàn)場焊接的適應(yīng)性，第二、當(dāng)前上游材料供應(yīng)商眾多，裝備能力和技術(shù)能力差用鋼的認(rèn)識也不在同一水平，亟需推出一套能夠約束材料本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的風(fēng)電塔架主體結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)鋼焊接適應(yīng)性評度極限設(shè)計以及疲勞設(shè)計的大型風(fēng)電塔架結(jié)構(gòu)高強(qiáng)鋼材料的選擇資質(zhì)評審或投標(biāo)階段基于現(xiàn)場制造焊接條件的高強(qiáng)鋼焊接適應(yīng)性必須按照本標(biāo)準(zhǔn)要求完成高強(qiáng)鋼材料焊接適應(yīng)性評價，評價結(jié)果1GB/T985.1氣焊、焊條電弧焊、氣體保護(hù)焊和高GB/T8110熔化極氣體保護(hù)電弧焊用非合金鋼及2NB/T47013.3承壓設(shè)備無損檢測第三部分：超聲NB/T47016承壓設(shè)備產(chǎn)品焊接試件的力學(xué)性GB/T228.1金屬材料拉伸試驗第一部分GB/T4340.1金屬材料維氏硬度試驗第一GB/T24176金屬材料疲勞試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計方3GB/T21143金屬材料準(zhǔn)靜態(tài)斷裂韌度GB/T28896金屬材料焊接接頭準(zhǔn)靜態(tài)斷裂韌度表示一種強(qiáng)制性要求的術(shù)語，是達(dá)到某種特定目的或滿足某種特定要求的必要條件。特指風(fēng)電塔架中應(yīng)用高強(qiáng)鋼板的筒體和門框部分4基于特定材料和焊接工藝方法的焊接過程中形成質(zhì)量與性能良好的焊接接頭的能力。焊接工藝指導(dǎo)書Proposedweldingprocedurespe焊接工藝規(guī)程Weldingprocedurespe焊接接頭力學(xué)性能Weldjointmechanical測試并計算獲取，工程上通常用裂紋尖端張開高周疲勞性能Highcyclefa基于固定斜率的高周疲勞S-N曲線、疲勞循環(huán)次數(shù)為2*106次對minN：特定疲勞載荷條件下循環(huán)次數(shù)(條件疲勞壽法蘭和附屬件。涉及的焊接方法分別為埋弧焊和氣體7c)焊接方法結(jié)合風(fēng)電塔架主體結(jié)構(gòu)現(xiàn)場制造焊接特點，高強(qiáng)鋼焊接適應(yīng)性適用埋弧e)焊接位置與焊接方向結(jié)合風(fēng)電塔架主體結(jié)構(gòu)現(xiàn)場制造焊接特點，焊接位置包括平g)電流種類與極性電流種類是指焊接電源h)焊接電源廠家與型號提供焊接電源廠家與型號，對于多功能焊接裝備，明確具體8i)焊接準(zhǔn)備工作明確焊前坡口及其兩側(cè)清理方法和范圍、焊前組對方法、拘束焊接k)道間清理規(guī)定詳細(xì)的道間清理方法與使用的工具，避免焊道夾渣缺陷，保證后續(xù)91.焊板兩端去除25mm;圖1對接接頭常規(guī)力學(xué)性能試樣取樣位置力學(xué)性能評價項目與試驗數(shù)量如表1所示。推薦采用機(jī)械冷加工方法取樣，如果采用熱加工方法取樣，則需要去除熱影響區(qū)至少3mm。取樣時，根據(jù)前期外觀檢查與無損檢驗結(jié)果，避開超標(biāo)焊接缺陷區(qū)域。如果焊后試板出現(xiàn)較大的角變形，對于拉伸、彎曲、疲勞S-N曲線試驗試樣，可以進(jìn)行冷矯直。然而，對于沖擊和CTOD斷裂韌性試樣，不允許進(jìn)行表1高強(qiáng)鋼對接接頭力學(xué)性能評價項目與試驗數(shù)量厚度(個拉伸(個彎曲(個)(個)相(個)維氏硬度(個)(個)S-N曲線(3)(組)面彎背彎側(cè)彎222/6116l2//461161備注：(1)接頭沖擊試驗位置包括焊縫金屬和HAZ,每個位置3個試樣；(2)CTOD斷裂韌性試驗位置包括焊縫金屬和HAZ,每個位置3個有效試樣11圖2焊接熔合線示意圖表2鋼材焊接接頭沖擊吸收功最低允許值鋼材組別規(guī)定最低抗拉強(qiáng)度R。(MPa)沖擊吸收功均值KV2(J)123458.4.3應(yīng)用上述宏觀金相檢查試樣進(jìn)行維氏硬度HV10測試。在試樣上下表面以下1.5mm各測一排維氏硬度值，壓痕應(yīng)包括焊縫金屬、HAZ和母材。圖3所示為焊接接頭試樣維氏8.4.4焊接接頭各個區(qū)域維氏硬度不能超過350HV10。8.5接頭CTOD斷裂韌性試驗18.5.1焊接接頭CTOD斷裂韌性試驗采用單側(cè)缺口彎曲(SENB)試樣，需要垂直于焊縫長度8.5.2試樣截面尺寸為B*2B或B*B,B表示試樣厚度，優(yōu)先選擇B=t,t表示母材厚度。8.5.3通過采用截面酸蝕的方法確定電火花線切割缺口刻槽位置，缺口軸向應(yīng)垂直于母材表面，即ISO12135和ISO15653標(biāo)準(zhǔn)所述NP方向。如圖4所示。N:垂直于焊接方向；P:平行于焊接方向圖4焊接接頭斷裂韌性試樣缺口平面取向代碼8.5.4焊接接頭CTOD斷裂韌性試樣缺口位置包括焊縫金屬和HAZ。這里，根據(jù)焊接方法和焊接熱輸入的不同，HAZ應(yīng)位于熔合線外側(cè)0.5~2mm,并盡可能多的位于肉眼可見焊接熱影響區(qū)。其中：熔合線定義為：位于焊縫金屬和母材中間，應(yīng)包含50%焊縫金屬和50%母材，如圖2所示。8.5.5針對加工完成的SENB試樣，根據(jù)ISO12135或GB/T21143標(biāo)準(zhǔn)要求依次完成預(yù)制疲勞裂紋、三點彎曲加載壓斷與過程數(shù)據(jù)采集、疲勞裂紋尺寸測量、有效性判定、CTOD特征值計算。其中，涉及到焊接接頭斷裂韌性測試的相關(guān)要求遵循ISO15653或GB/T288968.5.6試驗溫度不高于對應(yīng)母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的沖擊試驗溫度。8.5.7焊接接頭CTOD斷裂韌性試驗評價報告應(yīng)包含以下內(nèi)容：a)試樣種類描述試樣類型、裂紋面取向、試驗位置、試樣厚度、試樣寬度、初始裂紋b)材料描述材料強(qiáng)度級別、厚度、供貨狀態(tài)、化學(xué)成分特征、焊接工藝特征、預(yù)制疲勞裂紋溫度下材料拉伸性能、三點彎曲加載試驗溫度下材料拉伸性能c)預(yù)制疲勞裂紋條件預(yù)制疲勞裂紋控制參數(shù)、加載力F,和應(yīng)力強(qiáng)度因子Kr、溫度，是否進(jìn)行預(yù)制疲勞裂紋前的試樣局部壓縮或反向彎曲處理18.5.11根據(jù)項目設(shè)計需要，針對焊接接頭斷裂韌性指標(biāo)，業(yè)主和主機(jī)供應(yīng)商有權(quán)要1e)試樣表面狀態(tài)：保留焊縫余高與鋼材軋制表面，并保證兩截面加工精度。焊縫余高d)考慮到小尺寸試樣焊接殘余應(yīng)力小于實際焊接結(jié)構(gòu)件及其對疲勞測試結(jié)果的影響，f)為了消除疲勞試驗過程中由于疲勞試樣宏觀形狀因素導(dǎo)致的應(yīng)力升高效應(yīng)對測得焊接工藝方法及其造成的焊縫應(yīng)力集中區(qū)域范圍與應(yīng)力梯度，應(yīng)變片應(yīng)位于平行試驗段，1慮試驗數(shù)量對應(yīng)的特征值k以及標(biāo)準(zhǔn)偏差，擬合得到存活率為97.7%、雙側(cè)置信度為75%的試驗S-N曲線。如圖6所示k)從試驗S-N曲線中提取對應(yīng)疲勞循環(huán)次數(shù)N=2×10°次的應(yīng)力范圍值△o,作為實際測試對接接頭疲勞強(qiáng)度特征值，記作FAT,如圖6所示1)橫向比較普碳鋼與高強(qiáng)鋼焊接接頭實測疲勞強(qiáng)度特征值FAT,并分別與IIW2259標(biāo)圖5典型焊接接頭疲勞試樣型式與尺寸結(jié)果，當(dāng)以下重要變量發(fā)生改變時，需要重新進(jìn)行評價。構(gòu)成重新評價的重要變量如下：a)不同的鋼材生產(chǎn)制造體系(供應(yīng)商)對于同b)同一鋼材生產(chǎn)制造體系內(nèi)不同的鋼材實際抗拉強(qiáng)度范圍包括五個強(qiáng)度范圍分組：c)同一鋼材生產(chǎn)制造體系內(nèi)具有相同的實際抗拉強(qiáng)度范圍的鋼材，不同的供貨狀態(tài)d)供貨鋼板C值超過焊接適應(yīng)性評價所用鋼板C值0.02e)供貨鋼板Pe值超過焊接適應(yīng)性評價所用鋼板P值0.01f)供貨鋼板碳含量超過焊接適應(yīng)性評價所用鋼板碳含量0.05%h)焊接接頭形式從雙面焊變更為單面焊，反之亦然；從背面添加襯墊強(qiáng)制成型變更a)同一鋼材生產(chǎn)制造體系內(nèi)不同的鋼材實際抗拉強(qiáng)度范圍包括五個強(qiáng)度范圍分組：12焊接工藝指導(dǎo)書(PWPS)或焊接工藝規(guī)程(WPS)編號：背面襯墊(材料及規(guī)格)：焊接位置與焊接方向：隙、焊道布置與焊接順序)環(huán)境溫度(℃)：環(huán)境濕度(RH)：焊前預(yù)熱、層間溫度控制與焊后處理：后熱與焊后熱處理：打底焊接方式(單面焊雙面成型、強(qiáng)制成型或焊后清根處理)：起弧與收弧位置處理方式：