GB∕ T 28896-2023 金屬材料 焊接接頭準(zhǔn)靜態(tài)斷裂韌度測(cè)定的試驗(yàn)方法（正式版）

Metallicmaterials—Methodoftestforthedeterminationofquasistaticfracturetoughnessofwelds國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì) I 1 1 2 3 5 7 89試樣預(yù)制 13試驗(yàn)報(bào)告 22附錄A(資料性)試樣缺口位置示例 23附錄B(資料性)試驗(yàn)前后金相檢查示例 25附錄C(資料性)消除殘余應(yīng)力和預(yù)制疲勞裂紋方法 27附錄D(規(guī)范性)pop-in效應(yīng)評(píng)定 附錄E(規(guī)范性)淺缺口試樣試驗(yàn) I1本文件描述了測(cè)試金屬材料焊接接頭應(yīng)力強(qiáng)度因子(K)、裂紋尖端張開位移[CTOD(8)]和J積分本文件適用于測(cè)定斷裂韌度特征值而不宜用于測(cè)定有效的R-curve(裂紋擴(kuò)展阻力曲線),但本文件中試樣的加工方法也適用于焊縫金屬的R-curve測(cè)定。規(guī)定的測(cè)試采用的是焊接之后、經(jīng)機(jī)加工缺下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文GB/T21143金屬材料準(zhǔn)靜態(tài)斷裂韌度的統(tǒng)一試驗(yàn)方法(GB/T21143—2014,ISO12135:2在預(yù)制疲勞裂紋之前，沿試樣厚度方向上對(duì)包含裂紋尖端在內(nèi)的韌帶部分用較硬鋼塊所進(jìn)行的受焊縫weld試樣坯料specimenblank缺口加工之前所制備的帶有母材(見3.8)的焊縫金屬(見3.7)試樣。GB/T21143規(guī)定的以及表1所列符號(hào)、單位和說(shuō)明適用于本文件。3符號(hào)說(shuō)明與突進(jìn)相關(guān)的顯微組織特征長(zhǎng)度h斷裂拘束系數(shù)N垂直焊縫方向P平行焊縫方向Q焊縫厚度方向疲勞裂紋尖端與目標(biāo)區(qū)域之間在裂紋平面方向上的距離(見圖12)疲勞裂紋尖端與目標(biāo)區(qū)域之間在垂直于裂紋平面方向上的距離(見圖12)V三點(diǎn)彎曲試樣缺口邊緣和緊湊拉伸試樣加載線V在E.3中描述的裝卡在雙排刀口上的引伸計(jì)所測(cè)定的位移值(見圖E.1)在E.3中描述的裝卡在雙排刀口上的引伸計(jì)所測(cè)定的位移值(見圖E.1)X平行母材軋制方向Y垂直母材軋制方向Z貫穿母材厚度方向z用于測(cè)定缺口張開位移的引伸計(jì)裝卡位置距離試樣表面之間的距離與突進(jìn)效應(yīng)相關(guān)的最大脆性裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度(但不包括伸張區(qū)寬度SZW,見3.1)λ在試驗(yàn)前后金相檢驗(yàn)的特定顯微組織區(qū)域的長(zhǎng)度(見圖B.2)t斷裂韌性的屈強(qiáng)比和厚度修正參數(shù)4WP否是是pop-in(WPpop-in(WP和SM)5WP試樣缺口在相對(duì)某參考位置(例如焊縫金屬中心線位置)的特定焊接區(qū)域。SM試樣缺口全部或部分疲勞裂紋前緣在試樣厚度中心75%范圍內(nèi)的特定顯微組織區(qū)域內(nèi)。對(duì)于對(duì)中不好的雙道或者多道焊焊縫，當(dāng)WP試樣缺口取在焊縫金屬中心線且細(xì)晶區(qū)占主導(dǎo)的位應(yīng)將試樣設(shè)計(jì)成由GB/T21143中所定義的單邊缺口三點(diǎn)彎曲試樣或緊湊拉伸類型，且試樣側(cè)面可為平面或開側(cè)槽。沿試板厚度開缺口的三點(diǎn)彎曲試樣稱為貫穿厚度缺口試樣(見圖2、圖3和圖4,母材試樣為XY和YX,焊縫試樣為NP和PN),在試板表面開缺口的三點(diǎn)彎曲試樣稱為表面缺口試樣(見圖2、圖3和圖4,母材試樣為XZ和YZ,焊縫試樣為NQ和PQ)。試樣尺寸B或W(見圖5)應(yīng)等于或盡量接近待測(cè)近縫區(qū)母材厚度(不包括焊縫余高)?？刹捎眯〕叽?即B或W小于圖2、圖3和圖4中所指示的Z方向母材厚度和Q方向焊縫厚度)和/或開側(cè)面槽的試樣進(jìn)行斷裂韌度試驗(yàn)，但應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中注明。使用小尺寸和/或側(cè)面開槽試樣進(jìn)試樣和裂紋面相對(duì)于焊縫和母材加工方向的方位應(yīng)由圖2、圖3和圖4所描述的方法加以確定。6圖2母材與焊縫斷裂韌度試樣裂紋面取樣方位(續(xù))如圖2所示，方向?yàn)镹P與PN的試樣應(yīng)稱為貫穿厚度缺口試樣，方向?yàn)镹Q與PQ的試樣應(yīng)稱為表面缺口試樣。圖3典型對(duì)接與十字接頭熱影響區(qū)斷裂韌度試樣裂紋面方向示意圖7圖4與母材軋制方向呈α角的典型對(duì)接與斜十當(dāng)試驗(yàn)采用SM試樣時(shí)，應(yīng)在垂直于焊接方向的平面上選取宏觀試樣或者在焊接試板末端的截面上進(jìn)行金相檢查。橫截面位置應(yīng)在即將進(jìn)行試驗(yàn)的焊縫長(zhǎng)度范圍內(nèi)選取，確保足夠數(shù)量的目標(biāo)顯微組織出現(xiàn)在預(yù)期的裂紋尖端部位以滿足試驗(yàn)要求。在制備宏觀金相檢查試樣時(shí)，應(yīng)注意及時(shí)將取樣位置a)對(duì)于貫穿厚度缺口試樣，預(yù)期的裂紋尖端在試樣厚度中心75%范圍之內(nèi)的目標(biāo)區(qū)域；8組織是否存在于試樣厚度中心75%范圍之內(nèi)，且目標(biāo)顯微組織的數(shù)量滿足成功地進(jìn)行試驗(yàn)的相關(guān)求進(jìn)行機(jī)械加工。對(duì)于半徑與焊縫厚度比值不小于10的管件，由于管道彎曲而允許樣坯側(cè)面存在9XB——試樣厚度，B=0.5W;力跨距為4W;試樣平直度要求見圖6。a)矩形截面試樣2W——試樣寬度；力跨距為4W;試樣平直度要求見圖6。b)方形截面試樣圖5三點(diǎn)彎曲試樣尺寸比例與公差a)錯(cuò)邊b)角變形c)曲面標(biāo)引序號(hào)和符號(hào)說(shuō)明：1——加載點(diǎn)；2——弧面；GB/T28896—2023當(dāng)取自管材的樣坯無(wú)法矯直時(shí)，可從管材上取一矩形塊并與一個(gè)適當(dāng)長(zhǎng)度的延伸板焊接在一起。該矩形塊應(yīng)與延伸板組成一個(gè)具有足夠長(zhǎng)度的試樣來(lái)滿足圖6的曲率要求。矩形塊與延伸板的焊接位焊縫余高部分應(yīng)加工到與試件母材原始表面具有相同高度的位置。當(dāng)焊縫兩側(cè)材料厚度相差10%或更多時(shí)，應(yīng)按厚度較薄一側(cè)尺寸加工試樣。此時(shí)，應(yīng)在報(bào)告中說(shuō)NP裂紋面方向的貫穿厚度試樣缺口位置的確定如圖8所示。在試樣待加工缺口表面(面A)及相對(duì)的另一表面上(面B)均需進(jìn)行研磨處理并腐蝕顯現(xiàn)出焊縫和熱影響區(qū)輪廓位置。然后沿著特定顯微組織區(qū)域在面A和面B各畫出一條參考標(biāo)識(shí)線，標(biāo)識(shí)線與試樣軸向方向垂直，誤差為±5°。兩條標(biāo)識(shí)線延伸到面A和面B的同一垂直側(cè)面上。在兩條延伸線中間等間距的位置畫一條新的標(biāo)識(shí)線，用來(lái)最終確定A面的缺口加工位置。圖8應(yīng)用參考標(biāo)識(shí)線來(lái)確定貫穿厚度試樣缺口位置8.3表面缺口試樣缺口位置的確定NQ裂紋面方向的表面缺口試樣缺口位置的確定如圖9所示。首先將試樣與缺口加工面垂直的兩個(gè)側(cè)面在進(jìn)行研磨、腐蝕后顯示出焊縫和HAZ。在這兩個(gè)側(cè)面上分別從特定顯微組織區(qū)域畫標(biāo)識(shí)線至缺口加工面(標(biāo)識(shí)線與試樣軸向方向垂直，誤差為士5°)。在兩條標(biāo)識(shí)線的中間等間距的位置畫一條新的標(biāo)識(shí)線，用來(lái)最終確定缺口加工面的缺口加工位置。圖9表面缺口試樣缺口位置確定8.4缺口加工缺口加工應(yīng)遵循GB/T21143的要求。9試樣預(yù)制9.1疲勞裂紋預(yù)制疲勞裂紋預(yù)制應(yīng)按照GB/T21143進(jìn)行。對(duì)于預(yù)制疲勞裂紋尖端位于焊縫金屬的試樣，預(yù)制疲勞裂紋的最大力(F?)以及最大疲勞應(yīng)力強(qiáng)度因子(K:)應(yīng)根據(jù)焊縫金屬的拉伸性能進(jìn)行估算，即根據(jù)疲勞裂紋所在部位材質(zhì)的相應(yīng)力學(xué)性能進(jìn)行估算。而在其他任何情況下，應(yīng)使用焊接接頭各區(qū)域最低的拉伸性能進(jìn)行估算。所有焊后熱處理或消除應(yīng)力熱處理都應(yīng)當(dāng)在預(yù)制疲勞裂紋之前進(jìn)行。在條件允許的情況下，推薦使用GB/T21143規(guī)定的最短預(yù)制疲勞裂紋長(zhǎng)度，這樣可減少疲勞裂紋前緣彎曲以及裂紋偏離特定目標(biāo)區(qū)域的可能性。當(dāng)預(yù)制疲勞裂紋過(guò)程中滿足12.3.3中有關(guān)疲勞裂紋前端平直度的相應(yīng)要求出現(xiàn)困難，尤其對(duì)于焊態(tài)或局部消除焊接殘余應(yīng)力的試樣時(shí)，宜考慮使用附錄C中的試驗(yàn)程序。若試樣是由已經(jīng)消除了焊接殘余應(yīng)力的焊接接頭加工而成，則可不必進(jìn)行疲勞裂紋預(yù)制，見附錄C。當(dāng)預(yù)制疲勞裂紋過(guò)程中滿足12.3.3中有關(guān)疲勞裂紋前端平直度的相應(yīng)要求可能出現(xiàn)困難時(shí)，尤其對(duì)于焊態(tài)或局部消除焊接殘余應(yīng)力的試樣，應(yīng)考慮使用附錄C中的試驗(yàn)程序。當(dāng)使用附錄C中修改的測(cè)定Kc,8和J積分的試驗(yàn)裝置、試驗(yàn)要求及試驗(yàn)程序應(yīng)符合GB/T21143的相關(guān)規(guī)定。熱影響區(qū)的切片。截取切片后，應(yīng)根據(jù)11.2和11.3的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行分析，確認(rèn)疲勞裂紋尖端位置的顯紋一定啟裂于該顯微組織。為確認(rèn)裂紋萌生部位的顯微組織，(如有要求)或許有必要進(jìn)行更進(jìn)一步的并應(yīng)保證在試樣厚度中心75%范圍含有疲勞裂紋(B為試樣厚度，對(duì)于側(cè)開槽試樣則為Bn)(見圖10,切片A)。應(yīng)對(duì)切片表面進(jìn)行金相檢查以確定疲勞裂紋尖端是否位于目標(biāo)顯微組織范圍之內(nèi)。為了判斷在試樣厚度中心75%(B或者Bn)范圍內(nèi)疲勞裂紋尖端部位是否為目標(biāo)顯微組織，應(yīng)進(jìn)行切片金相檢查，并記錄試樣厚度中心75%范圍內(nèi)的目標(biāo)顯微組織區(qū)域的長(zhǎng)度及相應(yīng)位置。熱影響區(qū)缺口試樣的切片金相檢查實(shí)例見附錄B。并至少在靠近斷裂裂紋萌生部位制取一個(gè)切片。切片平面應(yīng)垂直于缺口表面與裂紋平面(見圖11)。圖11表面缺口試樣試驗(yàn)后金相檢查切片的切取方法應(yīng)檢查制備的切片表面金相，以確認(rèn)疲勞裂紋尖端是否位于目標(biāo)顯微組織圖12a)]。當(dāng)目標(biāo)顯微組織區(qū)位于疲勞裂紋尖端的一側(cè)時(shí)，兩者之間最小距離應(yīng)用S?表示[S?的最大12試驗(yàn)結(jié)果分析12.1拉伸性能選擇當(dāng)裂紋尖端完全位于焊縫金屬時(shí)，應(yīng)采用全焊縫金屬拉伸試樣測(cè)出其拉伸性能；當(dāng)裂紋尖端位于或部分位于熱影響區(qū)時(shí)，應(yīng)采用母材或焊縫二者中較高的拉伸性能。對(duì)于碳鋼和碳—錳鋼，當(dāng)母材和焊縫的拉伸性能不能直接測(cè)量時(shí)，采用硬度值來(lái)估算其拉伸性能。式(1)～式(4)描述了室溫下拉伸性能(MPa)與硬度(HV10)之間的關(guān)系： (1)當(dāng)170<HV10<330,焊縫：Rpo.2m=2.35HV10+62 (2)當(dāng)100<HV10<400,母材：Rmb=3.3HV10-8 (3)當(dāng)170<HV10<330,焊縫：Rmw=3.0HV10+22.1 (4)對(duì)于鐵素體鋼，當(dāng)試驗(yàn)溫度低于室溫且在試驗(yàn)溫度下的0.2%塑性變形量所對(duì)應(yīng)的規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度沒(méi)有提供時(shí)，低溫時(shí)的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度關(guān)系可用式(5)與式(6)估算7:Rm(低溫環(huán)境，溫度值為T)=Rm(室溫環(huán)境)T——試驗(yàn)溫度，單位為攝氏度(℃),一般要求高于一196℃。12.2斷裂韌性的確定測(cè)定Kic的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析應(yīng)根據(jù)GB/T21143的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，但根據(jù)12.1的相應(yīng)要求，還應(yīng)注意考慮如何合理選用Rp?.2。不考慮延性裂紋擴(kuò)展的CTOD(裂紋尖端張開位移8。)值的計(jì)算方法應(yīng)按照式(7)～式(11)來(lái)進(jìn)行。對(duì)于三點(diǎn)彎曲試樣： (7)對(duì)于緊湊拉伸試樣： (8)其中： (9) 測(cè)定缺口張開位移的引伸計(jì)裝卡位置與試樣表面之間的距離當(dāng)發(fā)生延性裂紋擴(kuò)展且CTOD斷裂韌性需要采用阻力曲線定義時(shí)，應(yīng)按照GB/T21143所規(guī)定相J積分的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析應(yīng)根據(jù)GB/T21143的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，同時(shí)應(yīng)符合12.1中的相關(guān)要求。當(dāng)采用淺缺口彎曲試樣時(shí)(0.10≤a。/W≤0.45),應(yīng)根據(jù)附錄E對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行處理，以確定未經(jīng)過(guò)延性裂紋擴(kuò)展量修正的單點(diǎn)J。與8。值。a)當(dāng)裂紋位于焊縫中心線：焊縫寬度(在試樣厚度中心75%范圍內(nèi)焊縫兩側(cè)熔合線之間的最短距離)與試樣厚度中心75%范圍內(nèi)韌帶尺寸之間的比值應(yīng)大于0.2,即2h/(W-a?)>0.2(貫穿厚度缺口試樣見圖13a)和圖13b),表面缺口試樣見圖14a)和圖14b);b)當(dāng)裂紋偏離焊縫中心線：有效焊縫寬度(在試樣厚度中心75%范圍內(nèi)裂紋平面與焊縫熔合線之間的最短距離)與試樣厚度中心75%范圍內(nèi)韌帶尺寸之間的比值應(yīng)大于0.1,即h/(W-ao)>0.1(貫穿厚度缺口試樣見圖13c)和圖13d),表面缺口試樣見圖14c)和圖14d);c)對(duì)a)、b)兩種情況，附加要求是焊縫金屬與母材金屬0.2%規(guī)定塑性應(yīng)為0.5～1.50,即式(15)對(duì)于焊縫金屬試樣，如果焊縫金屬與母材金屬0.2%規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度之比為0.5～1.25,則J積分對(duì)于熱影響區(qū)試樣，8和J積分評(píng)定程序應(yīng)采用GB/T21143的相應(yīng)規(guī)定(根據(jù)12.1選用屈服強(qiáng)度計(jì)算8)。在試驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)分列出母材和焊縫金屬的0.2%規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度。響區(qū)8評(píng)定程序所產(chǎn)生的誤差范圍介于-20%～+10%之間0.2的圖13貫穿厚度缺口試樣(NP)焊縫中h和2h的定義b)裂紋長(zhǎng)度的測(cè)量應(yīng)符合GB/T21143的要求。對(duì)于進(jìn)行δ和J積分試驗(yàn)的采用三點(diǎn)彎曲試樣時(shí)，中間7點(diǎn)裂紋長(zhǎng)度與9點(diǎn)裂紋平均值的差值應(yīng)不超過(guò)20%a。;而對(duì)于進(jìn)行8和J積分試驗(yàn)的緊湊拉伸試樣和進(jìn)行KIc試驗(yàn)的試樣(包括三點(diǎn)彎曲試樣和緊湊拉伸試樣兩種)的疲勞裂紋前端的平直度要求則應(yīng)完全符合GB/T21143的要求。除了在GB/T21143已經(jīng)定義過(guò)的用于區(qū)別不同斷裂韌度值的符號(hào)之外，本文件中還應(yīng)使用下列a)如果未采用按照附錄C的相應(yīng)步驟進(jìn)行疲勞裂紋預(yù)制的試樣獲得的斷裂韌度值，則應(yīng)采用b)如果采用按照附錄C的相應(yīng)步驟進(jìn)行疲勞裂紋預(yù)制的試樣獲得的斷裂韌度值，則應(yīng)采用KM,當(dāng)按照11.2對(duì)SM試樣切片所進(jìn)行金相檢驗(yàn)的結(jié)果滿足下列條件時(shí)，應(yīng)認(rèn)定試驗(yàn)測(cè)定的斷裂韌度b)依照?qǐng)D2、圖3和圖4指明裂紋平面方位；(資料性)試樣缺口位置示例本附錄給出了焊縫和熱影響區(qū)(HAZ)貫穿厚度和表面缺口試樣的典型缺口位置示例。圖A.1給出了焊縫位置(WP)試樣缺口位置示例，圖A.2給出了特定顯微組織(SM)試樣缺口位置示例。b)W—試樣寬度；NPNQNPNPB×B或B×2BB×B或B×2BB×B或B×2B圖A.1焊縫位置(WP)試樣缺口位置示例NPNQNPNPNPB×B或B×2BB×B或B×2BB×B或B×2B圖A.2特定顯微組織(SM)試樣缺口位置示例3——柱狀焊縫金屬對(duì)應(yīng)的熱影響區(qū)。圖B.2緊鄰柱狀焊縫金屬的HAZ顯微組織分布圖對(duì)于貫穿厚度缺口試樣中心75%厚度范圍內(nèi)的特定顯微組織區(qū)域累計(jì)長(zhǎng)度總和值一般由試驗(yàn)各方協(xié)商確定。本附錄參照DNVOSB101[3]給出適用于粗晶熱影響區(qū)試驗(yàn)后金相檢查的相關(guān)要求示例：(2)在試樣厚度20mm<t≤80mm時(shí)，見式(B.2):(資料性)C.1總則進(jìn)行預(yù)處理。經(jīng)協(xié)商可采用其他文獻(xiàn)列舉并證實(shí)有效的預(yù)處理方法，并在試驗(yàn)報(bào)告中指明所使用預(yù)處C.2局部壓縮方法局部壓縮[12,13的具體方法是：在預(yù)制疲勞裂紋和開側(cè)槽之前對(duì)包括缺口尖端在內(nèi)的88%～92%韌帶(W-a)部分用較硬的鋼塊進(jìn)行擠壓，使其產(chǎn)生約為試樣厚度1%的壓縮塑性變形(見注1和注2)。在進(jìn)行機(jī)械缺口加工之前也允許進(jìn)行局部壓縮處理。矩形或方形截面試樣的加載方式見圖C.1。根據(jù)試樣厚度(B),既可采用單面壓縮的方式，也可采用雙面壓縮的方式。如證兩個(gè)面均產(chǎn)生0.5%B的壓縮塑性變形(見圖C.1)。允許采用逐級(jí)分步方式加載至最終載荷。針對(duì)B×2B矩形截面試樣，可采用施加壓力較低、壓塊截面較小的多次局部壓縮方法。針對(duì)B×B方形截面試樣中使用這種方法，鋼塊壓面尺寸需不小于施加力的次數(shù)需達(dá)到產(chǎn)生足夠塑性變形量的要求，此時(shí)壓縮塑性變形量測(cè)量最大允許誤差為對(duì)于局部壓縮試樣還應(yīng)當(dāng)注意的是在預(yù)制疲勞裂紋力和應(yīng)力強(qiáng)度因子參量計(jì)算中，其B值需采用導(dǎo)致三點(diǎn)彎曲試樣加載部位產(chǎn)生變形的任何韌帶背面凸起需加工去除。是在機(jī)械加工缺口尖端誘導(dǎo)產(chǎn)生一定壓縮塑性變形區(qū)域，使得貫穿整個(gè)厚度的拉伸殘余應(yīng)力均勻化。和整體刀口被擠壓損壞。反向彎曲時(shí)壓頭不準(zhǔn)許與機(jī)加工缺口面接觸。反向彎曲載荷(P?)由式C.1限荷載P?[20]之間的載荷比。反向彎曲的經(jīng)驗(yàn)表明：L:的最佳實(shí)施范圍為0.6～1.0,L,的選擇取決于試其中，K,是反向彎曲荷載(P,b)條件下的應(yīng)力強(qiáng)度因子，在四點(diǎn)彎曲加載條件下的計(jì)算公式如式公式中L為缺口約束系數(shù)，矩形與方形截面試樣的缺口約束系數(shù)9.1的要求預(yù)制疲勞裂紋。建議目標(biāo)疲勞裂紋長(zhǎng)度(af)在1.0wrb～1.5wb之間。疲勞裂紋需擴(kuò)展超過(guò)wrb[17],擴(kuò)展超過(guò)1.5wrb的疲勞裂紋將承受反向彎曲塑性區(qū)之外的焊接殘余應(yīng)力。以加工缺口長(zhǎng)度比表C.1推薦加載比率(L,)、疲勞裂紋預(yù)制長(zhǎng)度(a;)目標(biāo)值(am/W=0.475)能夠采用其他缺口深度與試樣寬度之比，包括淺缺口三點(diǎn)彎曲試樣。在這種情況下，計(jì)算結(jié)果與用循環(huán)應(yīng)力比R=0.1(也就是常用的預(yù)制疲勞裂紋R值),預(yù)制約1mm長(zhǎng)的疲勞裂紋。第二步的疲勞循環(huán)應(yīng)力比R增加到0.7左右，將疲勞裂紋擴(kuò)展到預(yù)定的長(zhǎng)度。需要注意的是在這兩個(gè)疲勞裂紋預(yù)制階段均采用同一K;值(最大力所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力強(qiáng)度因子值)。11F=0.3B2Rpo.注2:C取8%(W-a)～12%(W-a)。圖C.1B×2B矩形試樣供選局部壓縮處理方法(針對(duì)B×B方形截面試樣，采用的圓柱形壓塊直徑為B/2,壓力F=0.3B2Ro.2;也能采用長(zhǎng)寬均為B/2方形截面壓塊，壓力F=0.4B2Ro.2)(規(guī)范性)D.1通則此評(píng)定步驟應(yīng)用于評(píng)定由11.4確定為有效的pop-in效應(yīng)。根據(jù)GB/T21143確認(rèn)為有效的pop-in效應(yīng)(例如按照GB/T21143的要求，計(jì)算出的Ppopim>5%),無(wú)需在試驗(yàn)后進(jìn)行斷口分析和金相檢查，即可判定為有效的pop-in效應(yīng)。如果根據(jù)GB/T21143被判定確認(rèn)為無(wú)效的pop-in效應(yīng)(按照GB/T21143的計(jì)算得到的Ppopin<5%,但是力下降和位移均大于1%的情況),應(yīng)根據(jù)D.2～D.5逐步進(jìn)行斷口分析與金相檢查來(lái)確定其有效性。除經(jīng)過(guò)金相檢查后被確認(rèn)無(wú)效的pop-in效應(yīng)之外，所有pop-in效應(yīng)都應(yīng)予以重視。第一次出現(xiàn)pop-in效應(yīng)的8和J積分值應(yīng)分別標(biāo)記為δpop和Jpop。張區(qū)SZW(△apop)在內(nèi)的脆性裂紋擴(kuò)展量(見圖D.1)。如果在疲勞裂紋平面內(nèi)無(wú)脆性裂紋止裂現(xiàn)象出對(duì)于由撕裂pop-in效應(yīng)獲得的斷裂韌度應(yīng)在報(bào)告中予以說(shuō)明，但此結(jié)果可能并不代表預(yù)期裂紋面方位GB/T28896—2023應(yīng)在起裂點(diǎn)部位并沿垂直于疲勞裂紋面的方位截取金相檢查切片，用于對(duì)起始點(diǎn)進(jìn)行金相檢查。貫穿厚度缺口試樣的切片截取方法見圖D.2,表面缺口試樣的切片截取方法見圖D.3。切片試樣的拋光、腐D.2試驗(yàn)后貫穿厚度缺口試樣切片的切取方法及斷裂起始點(diǎn)的顯微組織檢測(cè)圖D.3試驗(yàn)后表面缺口試樣切片的切取方法及斷裂起始點(diǎn)的顯微組織檢查對(duì)于貫穿厚度缺口試樣，應(yīng)測(cè)量裂紋產(chǎn)生區(qū)域與裂紋尖端平行的特定顯微組織長(zhǎng)度(d?)以及在試樣厚度中心75%范圍內(nèi)與裂紋尖端不相交的相似顯微組織長(zhǎng)度，并記錄其最大值(d?),如圖D.4所示。當(dāng)疲勞裂紋尖端不在切片內(nèi)時(shí)，為了測(cè)量d?,有必要在疲勞裂紋尖端后面再截取切片。對(duì)于表面缺口試樣，應(yīng)測(cè)量產(chǎn)生pop-in效應(yīng)的顯微組織整體長(zhǎng)度(d?),注意該長(zhǎng)度只應(yīng)是位于疲勞裂紋尖端前面的顯微組織長(zhǎng)度(如圖D.5所示)。為測(cè)量d?可截取多個(gè)切片。的圖)圖D.4貫穿厚度缺口試樣切片顯微組織d?(位于疲勞裂紋前沿)和d?(位于疲勞裂紋一側(cè))的測(cè)量(圖D.2切面B)D.5確認(rèn)pop-in效應(yīng)d?,則可忽略該pop-in效應(yīng)；否是否否否是是是(規(guī)范性)淺缺口試樣試驗(yàn)當(dāng)只能采用淺裂紋三點(diǎn)彎曲加載試樣(0.1≤a?/W<0.45)測(cè)試特定顯微組織的斷裂韌度時(shí)，經(jīng)相關(guān)方協(xié)商，可根據(jù)本附錄進(jìn)行相應(yīng)的斷裂韌度測(cè)試。除了根據(jù)E.2和E.3及E.4進(jìn)行修正外，淺裂紋試樣制備和評(píng)定步驟與有關(guān)深裂紋試樣標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)規(guī)定完全相同。圖E.1用于計(jì)算裂紋嘴張開位移(V)的雙鉗式引伸計(jì)的刀口設(shè)計(jì)和位置圖E.2試樣制備和試驗(yàn)設(shè)備除了裂紋長(zhǎng)度在0.1≤a?/W<0.45范圍之外，三點(diǎn)彎曲類型試樣應(yīng)遵循8.1和圖5所示的有關(guān)規(guī)定。試樣刀口類型可以選擇GB/T21143中介紹的整體刀口，也可采用圖E.1所示的附加刀口。當(dāng)采用整體刀口方式時(shí)，通過(guò)引伸計(jì)直接測(cè)量裂紋嘴張開位移(V),當(dāng)a?<5mm時(shí)不應(yīng)采用整體刀口。采T—-圖E.1中缺口邊緣到刀口邊緣的距離。E.3J的求解三點(diǎn)彎曲類型試樣的K。按式(E.2)計(jì)算：K?！糜谟?jì)算F.,F。,F.c和Fm對(duì)應(yīng)試樣斷裂韌度的參量，其確切含義在GB/T21143●使用在張開位移(V.)處對(duì)應(yīng)的K.、F.和A。計(jì)算出的J。計(jì)為J.;●使用在張開位移(Ve)處對(duì)應(yīng)的K、F.c和Au計(jì)算出的J。計(jì)為Jue;●使用在張開位移(Vm)處對(duì)應(yīng)的Km、Fm和Am計(jì)算出的J。計(jì)為Jm,并且由于公式E.3中的J。與GB/T21143中的J公式有所不同，在a?/W=0.45[2]ISO12135:2021Metallicmaterials[3]DNV-OS-B101-2021Metallic[4]WANGY.Y.DevelopmentofProgressreport—DevelopmentofJandCTODcorrassessingtheacceptabili[8]KAWABATAT.,TAGAWAT.,SAKIMMASHITAY.,TAMURAE.,YOSHINARIH.,AIHARAS.,MINAMIF.,MIMURAHAGHARAY.ProposalforanewCTODcalculationformula,EngineeringFract[9]PISARSKIH.G.,WANGY.Y.,KIRKM.,GORDONJ.R.TheeffectofstrengthmismatchonCTODandJestimationprocchanicsandArcticEngineering(OMAE‘95)Conference,Copenhagen,Denmark,ASTM[10]PISARSKIH.G.,WANGY.Y.,missionX-F“WeldMismatchEffect”,GKSS,Geesthacht,Germany,24-15April1995[11]HADLEY1.,&DAWESM.G.Fracturetoughnesstestingofweldmetal-ResuEuropeanround-robin,FatigueFract.Engng.Mater.Struct.,Vol.19,No.8,1996,pp.963-973[12]DAWESM.G.Fatigueprecrackingweldmentfracturemechanicsspecime3]TOWERSO.L.,&DAWESM.G.f4]KOCAKM.,SEIFERTK.,YAOS.,LAMPEH.Comparisonoffatiguepreffracturetoughnesstestingofweldments,Proc.Int.Conf.Welding90-Technology,Material,Frac-ture,GKSS,Geesthacht,Germany,October1990,IITT-International[15]REEMSNYDERH.S.,PISARSKIH.G.,Residualstressesniquesforweldmentfracturetoughnessspecimens,Jour16]MACHIDAS.,MIYATAT.,TOYOSADAM.,HAGIHARAHrCTODtestingofweldments,Fatigueandfracturetestingofweldme[17]SAKANOK.PrecompressioncrackingmethodforfracturetoughIshikawajima-HarimaHeavyIndustry(IHI)EngineeringReview,Vol.13,No.3,1980,pp.1-7[18]JEONGS.,KIMH.,SHINS.,PARKT.EstraightnessinCTODtestofweldedthicksteelplates,ProceedingsofIMECE2014,IntchanicalEngineeringCongressandExposition,Mont