承压设备产品焊接试件的力学性能检验NB

检验NB/T17016

1 范围

规定了承压设备（锅炉、压力容器和压力管道）产品焊接试件准备、试样制备、检验方法和合格指标。适用于钢制、铝制、钛制、铜制和镍制承压设备产品焊接试件的力学性能检验。

产品焊接试件包含产品焊接试板、产品检查试件、模拟环和鉴证环。 3 总则

3.1 产品焊接试件的力学性能检验除应符合本标准规定外，还应遵守相关安全技术规范、标准和设计文件的规定。

3.2 试件用材料应与所代表的承压设备元件材料同标准、同代号（牌号、钢号）、同规格（限厚度、外径）、同热处理状态。使用06Cr13Al钢焊制承压设备不进行焊后热处理时，试件母材应包括每一炉号的钢板。

3.3 承压设备产品焊接试件分为板状试件和管状试件。管状指管道和环。 3.4 产品焊接试件的设置

a） 筒节纵向接头的板状试件应置于其焊缝延长部位，与所代表的筒节同时施焊。 b） 环向接头所用管状试件或板状试件，

应在所代表的承压设备元件焊接过程中施焊。

3.5 试件焊接工艺：

3.5.1 当受检焊接接头经历不同的焊接工艺时，试件经历的焊接工艺过程与条件应与所代表的焊接接头相同，应选择使其力学性能较低的实际焊接工艺（含焊后热处理）制备试件。

3.5.2焊接试件的焊工应是参加该承压设备元件焊接的焊工。

3.5.3 试件按编制的专用焊接工艺文件制备。焊接工艺文件中应明确试件代号、工作令号或承压设备编号、材料代号。 3.5.4 试件应有施焊记录。

3.6 试件焊缝允许焊接返修，返修工艺应与所代表的承压设备元件焊缝的返修工艺

相同。

3.7 试件经外观检验和无损检测后，在无缺欠部位制取试样。

3.8 试样去除焊缝余高前允许对试样进行冷校平。

3.9 当试件采用两种或两种以上焊接方法，或重要因素、补加因素不同的焊接工艺时，所有焊接方法或焊接工艺所施焊的焊缝金属及热影响区都应受到力学性能检验。

3.10 试件应做下列识别标记： a） 试件代号； b） 材料标记号； c） 焊工代号。 4 试件准备

4.1 试件尺寸与数量以满足切取所需（包括复验用）的试样为宜，试样也可以直接在焊件上切取。

4.2 试件尺寸：板状试件长度大于或等于300mm，宽度大于或等于250mm；管状试件长度大于或等于250mm。试件尺寸参见图1、图2。

a) 不取侧弯试样时 b) 取侧弯试样时 c) 取纵向弯

曲试样时

图1 板状试件尺寸和试样位置图

1 —拉伸试样；2 —面弯试样；3 —背弯试样；4—侧弯试

样；5 —冲击试样； * —复验用试样；

③、⑥、⑨、 —钟点记号，为水平

固定位置焊接时的定位标记

图2 环状试件的试样位置图

5 试件力学性能检验类别和试样

5.1 当承压设备相关法规、标准和设计文

件对焊接接头有冲击试验要求时，产品焊接试件应进行冲击试验。

5.2 全焊缝金属拉伸试验只用于锅炉中承受内压的圆筒产品焊接试件。

5.3试样尺寸按照相关标准或技术文件确定允许公差。

5.4力学性能和弯曲性能检验类别和试样数量见表1。

表1 试件力学性能检验类别和试样数量

检验类别和试样数量，个 拉伸试验 弯曲试验 冲击接头拉伸试验 全焊缝金属拉伸试样 面弯试样 背弯试样 侧弯试样 焊缝区试样 1 1 1 — — 1 1 1 — 3 T≥16 1 1 1 — 3 1 1 1 — — 2 3 根管接头全截面试件作为1个拉伸试样。

0mm＜T＜20mm时，可以用2个横向侧弯试样代替1个面弯试样和1个背弯试样。复合金焊接工艺）完成的试件，取2个侧弯试样。

无法制备5mm×10mm×55mm小尺寸冲击试样时，免做冲击试验。

5.4.1 当试件焊缝两侧的母材之间或焊缝金属与母材之间的弯曲性能有显著差别时，可改用纵向弯曲试验代替横向弯曲试验。

5.4.2 当焊缝两侧母材的钢号不同时，每侧热影响区都应取3个冲击试样。

5.4.3 复合金属除设计文件规定外，只在基层制取冲击试样。

5.4.4 低碳钢、Q345R和铬镍奥氏体钢试件允许免做热影响区冲击试验。 5.4.4 镁含量超过3%的铝镁合金，只取焊缝区冲击试样。 5.5 试样位置：

5.5.1 板状试件取样位置按图1所示，复验用冲击试样位置不变。

5.5.2 环状试件取样位置按图2所示。 5.6 试件两端舍弃部分长度随焊接方法和板厚而异，手工焊不小于30mm；机械焊和自动焊不小于40mm。如有引弧板和引出板时，也可以少舍弃或不舍弃。

5.7 试样毛坯采用冷加工法切取，也可用热加工方法，但应去除热影响区。

5.8 试样经检验合格并划线后，打上钢印或永久性的标志。 6检验方法和合格指标 6.1 拉伸试验

6.1.1 接头拉伸试样

6.1.1.1 取样和加工要求

a） 拉伸试样应包括试件上每一种焊接方法（或焊接工艺）的焊缝金属和热影响区；

b） 对于复合金属，当覆层厚度参与复合板的设计强度计算时，拉伸试样包括覆层和基层；当覆层厚度不参与复合板的设计强度计算时，拉伸试样则去除覆层及其焊缝金属；

c） 试样的焊缝余高应以冷加工法去除，使之与母材齐平。试样厚度应等于或接近试件母材厚度T；

d） 厚度小于或等于30mm的试件，采用全厚度试样进行试验；

e） 当受试验机能力限制不能进行全厚度的拉伸试验时，则可将试件在厚度方向上均匀分层取样，等分后制取试样厚度应接近试验机所能试验的最大厚度。等分后的两片或多片试样试验代替一个全厚度试样的试验；

6.1.1.2 试样形式：

a） 紧凑型板接头带肩板形拉伸试样（见图3），适用于所有厚度板状试件。

S —— 试样厚度，mm；

W —— 试样受拉伸平行侧面宽度，大于或等于20mm； hk—— 两侧焊缝中的最大宽度，mm；

h —— 夹持部分长度，根据试验机夹具而定，mm。

图3 紧凑型板接头带肩板形拉伸试样

b） 紧凑型管接头带肩板形拉伸试样型式Ⅰ（见图4），适用于外径大于76mm的所有壁厚环状试件。

注：为取得图中宽度为20mm的平行平面，壁厚方向上的加工量应最少。

图4 紧凑型管接头带肩板形拉伸试样型式Ⅰ

c） 紧凑型管接头带肩板形拉伸试样型式Ⅱ（见图5），适用于外径小于或等于76mm的环状试件。

l —— 受拉伸平行侧面长度，等于或大于hk+2S，mm。

图5 紧凑型管接头带肩板形拉伸试样型式Ⅱ

d） 管接头全截面拉伸试样（见图6），适用于外径小于或等于76mm的环状试件。

图6 管接头全截面拉伸试样

6.1.2 全焊缝金属拉伸试样

6.1.2.1 取样和加工要求：圆棒试样端头部分的直径应取焊缝横断面内许可的最大值，但不大于20mm，示意见图7。

图7 圆棒状拉伸试样在焊缝金属内位置

6.1.2.2 全焊缝金属拉伸试样按图8规定，图中d0部分应全部由焊缝金属组成。

h —— 按试验机夹具尺寸定； l0 —— 标距长度，L0 = 5d0。

图8 圆棒状全焊缝金属拉伸试样

6.1.3 试验方法

拉伸试验按GB/T 228规定的试验方法测定焊接接头的抗拉强度和全焊缝金属的抗拉强度、断后伸长率。 6.1.4 合格指标

6.1.4.1 接头拉伸试样

a） 试样母材为同一材料代号时，每个（片）试样的抗拉强度应不低于母材抗拉强度最低值。

1）钢质母材规定的抗拉强度最低值等于

其标准规定的抗拉强度下限值； 2） 铝质母材

类别为AL-1、AL-2\\AL-5的母材规

定的抗拉强度最低值，等于其退火状态标准规定的抗拉强度下限值； 类别为AL-3的母材规定的抗拉强度

最低值见表2；

表2 AL-3类铝材规定的抗拉强度最低值

牌号及状态 6A02（T4焊、T6焊） 6061（T4焊、T6焊） 规定的6063（T5焊、T6焊） 3）钛质母材规定的抗拉强度最低值，等于其退火状态标准规定的抗拉强度下限值；

4）铜质母材规定的抗拉强度最低值，等于其退火状态与其他状态标准规定的抗拉强度下限值中的较小值；

当挤制铜材在标准中没有给出退火状态标准规定的抗拉强度下限值时，可以按原状态下标准规定的抗拉强度下限值的90%确定，或按试验研究结果确定；

5）镍质母材规定的抗拉强度最低值，等于其退火状态（限Ni-1类、Ni-2类）或固溶状态（限Ni-3类、Ni-4类、Ni-5类）的母材标准规定的抗拉强度下限值； b） 试样母材为两种金属材料代号时，每

个（片）试样的抗拉强度应不低于两种母材抗拉强度最小值的较低值。 c） 覆层厚度参与复合板的设计强度计

算的试样，每个（片）试样抗拉强度Rm应满足：

Rm≥

式中：

Rm1t1Rm2t2t1t2

Rm1 —— 覆材抗拉强度最小值，MPa； Rm2 —— 基材抗拉强度最小值，MPa； t1 —— 覆层厚度； t2 —— 基层厚度。

d）若规定使用室温强度低于母材的焊缝金属，则每个（片）试样的抗拉强度应不低于焊缝金属规定的抗拉强度最低值。 e）上述试样如果断在焊缝或熔合线以外的母材上，其抗拉强度最低值不低于本标准规定的母材抗拉强度最小值的95%，可认为试验符合要求。

6.1.4.2 全焊缝金属拉伸试验：

a） 全焊缝金属拉伸试样的抗拉强度不

低于母材抗拉强度最小值。

b） 全焊缝金属拉伸试样的断后伸长率

不小于20%。

6.2 弯曲试验 6.2.1 试验要求

弯曲试样的受拉面应包括每一种焊接方法（或焊接工艺）的焊缝金属和热影响区。

6.2.2 试样形式和加工

a） 试样的焊缝余高应采用冷加工法去

除，面弯、背弯试样的拉伸表面应齐平，试样受拉伸表面不应有划痕和损伤。

b） 面弯和背弯试样见图9和表3。

表3 弯曲试验规定

试样厚度S 焊缝两侧的母材类别 mm -3与Al-1、Al-2、Al-3、Al-5相焊； 3 -1、Al-2、Al-3、Al-5各自焊接或相用AlS-3焊丝时； -5； ＜3 类铜母材用焊条CuT-3、CuT-5和CuT-6；-3、CuS-6和CuS-7焊接时 10 与Al-1、Al-2、Al-5相焊 ＜10 10 ＜10 10 ＜10 上所列类别母材外，伸长率标准规定值10 于或大于20%的母材类别 ＜10 内的母材类别按NB/T 47014规定。

弯心直径D 支承辊之间距离mm mm 50 58 16S 18S+1.5 66 6.6S 80 8S 100 10S 40 4S 89 8.6S+3 103 10S+3 123 12S+3 63 6S+3

注1：试样长度l ≈D+2.5S+100，mm。 注2：试样拉伸面棱角R≤3 mm。

图9 面弯和背弯试样

1）表3中序号为1的母材类别：

当T＞3mm时，取S =3mm，从试

样受压面去除多余厚度；

当T≤3mm时，S尽量接近T。 2）表3中除序号为1以外的母材类

别：

当T＞10mm时，取S =10mm，从

试样受压面去除多余厚度；

当T≤10mm时，S尽量接近T。 3）板状及外径Ф＞100mm管状试

件，试样宽度B=38mm；

当管状试件外径为50mm~100mm时，则B=(S20)mm，且8mm≤B≤38 mm；10mm≤

＜

50mm

时

，

则

B=S+

mm，且最小为8mm；或

≤25mm，则将试件在圆周方向上四等分取样。

c）横向侧弯试样见图10。

注1：B——试样宽度（此时为试件厚度方向），mm。 注2：l为150mm，或按需要。

图10 横向侧弯试样

1）当试件厚度T为10mm～＜38mm时，试样宽度B接近或等于试件厚度。试样的厚度分别为3mm（表3中序号为1的母材类别），或10mm（表3中序号为1以外的母材类别）；

2）当试件厚度T等于或大于38mm时，允许沿试件厚度方向分层切成宽度为20mm～38mm等分的两片或多片试样的试验代替一个全厚度侧弯试样的试验，或者试样在全宽度下弯曲。 6.2.3 试验方法

a） 弯曲试验按GB/T 2653和表3规定的

试验方法测定焊接接头的完好性和塑性。

b） 试样的焊缝中心应对准弯心轴线。侧

弯试验时，若试样表面存在缺欠，则以缺欠较严重一侧作为拉伸面。 c） 弯曲角度应以试样承受载荷时测量

为准。

d） 除表3所列的母材外，当断后伸长率A标准规定值下限小于20%时，若按表3序号5规定的弯曲试验不合格，而其实测值小于20%，则允许加大弯心直径重新进行试验，此时弯心直径D等于

S(200A)（A2A为断后伸长率的规定值下限乘以100），支

座间距等于弯心直径加上（2S+3）mm。 e） 横向试样弯曲试验时，焊缝金属和热

影响区应完全位于试样的弯曲部分内。

6.2.4 合格指标

试样弯曲到规定的角度后，其拉伸面上的焊缝和热影响区内，沿任何方向不得有单条长度大于3mm的开口缺陷，试样的棱角开口缺陷可不计，但由未熔合、夹渣或其他内部缺欠引起的棱角开口缺陷长度应计入。

若采用两片或多片试样时，每片试样都应符合上述要求。

对轧制法、爆炸轧制法、爆炸法生产的复合金属材料，侧弯试样复合界面未结合缺陷引起的分层、裂纹，允许重新取样试验。

6.3 冲击试验

6.3.1 对每一种焊接方法（或焊接工艺）的焊缝区和热影响区都要经受夏比V型缺口冲击试验。 6.3.2 试样 a） 试样取向：试样纵轴应垂直于焊缝轴

线，夏比V型缺口轴线垂直于母材表面。

b） 取样位置：在试件厚度上的取样位置

见图11。

注1：T≤40mm（调质高强度钢T≤25mm）时，c1≈0.5mm~2mm；当

T＞40mm（调质高强度钢T＞25mm）时，c2=T/4。

注2：双面焊时，c2从焊缝背面的材料表面测量。

图11 冲击试样位置图

c） 缺口位置：焊缝区试样的缺口轴线应位于焊缝中心线上。

热影响区试样的缺口轴线至试样轴线与熔合线交点的距离k大于零，且应尽可能多的通过热影响区，详见图12。

图12 热影响区冲击试样缺口轴线位置

6.3.3 试样形式、尺寸和试验方法应符合GB/T 229的规定，当试件尺寸无法制备标准试样（宽度为10mm）时，则应依次制备宽度为7.4mm或5mm的小尺寸冲击试样。 6.3.4 合格指标： a） 冲击试验温度：当设计文件或相关技术文件没有规定时，不高于承压设备的最低设计金属温度；

b） 钢质焊接接头每个区3个试样为一组的冲击吸收功平均值，应符合设计文件

或相关技术文件规定，且不应低于表4中的规定值，至多允许有一个试样的冲击吸收功低于规定值，但不低于规定值的70%；铬镍奥氏体钢试样还应提供侧向膨胀量； GB/T12778-1991《金属夏比冲击试验断口测定方法》

侧膨胀量为断裂试样缺口背面每侧宽度较大增加量之和，单位为mm。测量方法有侧膨胀仪测量法、投影仪测量法和游标卡尺测量法。

c） 钢制试样低温冲击试验合格指标：每个区3个试样为一组的冲击吸收功平均值不低于表3中的规定值，至多允许有1个试样的冲击吸收功低于规定值，但不低于规定值的70％，

类别 低合金钢 锈钢焊缝钢 表4 钢材及奥氏体不锈钢焊缝的冲击功最低值

3个标准试样冲击功抗拉强度标准规定值下限，MPa （J） ≤450 ≥20 ＞450～510 ≥24 ＞510～570 ≥31 ＞570～630 ≥34 ＞630～650 ≥38 —— ≥31 d） 含镁量超过3%的铝镁合金常温冲击试验合格指标：每个区3个试样为一组的冲击吸收功平均值应符合图样或相关技术文件规定，且不应小于20J，至多允许有1个试样的冲击吸收功低于规定值，但不低于规定值的70%。 7 复验

7.1 力学性能检验有某项目不合格时，允许从原试件上对不合格项目取样复验： a） 复验项目分为：拉伸试验、面弯试验、

背弯试验、侧弯试验、焊缝区冲击试验和热影响区冲击试验。

b） 拉伸试验和弯曲试验的复验试样数

量为原数量的2倍。

c） 冲击试验的复验试样数量为一组3

个。

7.2 试样、试验方法和合格指标

7.2.1复验试样的切取位置、试样制备、检验方法仍按本标准规定。

7.2.2拉伸试验和弯曲试验的合格指标仍按6.1和6.2的规定。复验试样全都合格，才认为复验合格。

7.2.3 冲击试样的合格指标为：前后两组6个试样的冲击功平均值不应低于规定值，允许有2个试样小于规定值，但其中小于规定值70%的只允许有1个。