路径: 主页 > GB/T > 第419页 > GB/T 42899-2023 | 标准编号 | GB/T 42899-2023 (GB/T42899-2023) | | 中文名称 | 海洋工程结构钢可焊性试验方法 | | 英文名称 | Test method for weldability of ocean engineering structural steel | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | H44 | | 国际标准分类 | 77.140.60 | | 字数估计 | 30,318 | | 发布日期 | 2023-08-06 | | 实施日期 | 2024-03-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 42899-2023: 海洋工程结构钢可焊性试验方法
ICS 77.140.60
CCSH44
中华人民共和国国家标准
海洋工程结构钢可焊性试验方法
2023-08-06发布
2024-03-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
前言
本文件按GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国钢铁工业协会提出。
本文件由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归口。
本文件起草单位:马鞍山钢铁股份有限公司、山东钢铁股份有限公司莱芜分公司、河北津西钢铁集
团股份有限公司、中科西王特钢有限公司、安徽工业大学、哈尔滨工程大学、中海油(天津)管道工程技术
有限公司、冶金工业信息标准研究院。
本文件主要起草人:邢军、吴保桥、赵新华、马永福、张健、尹孝辉、张中武、金磊、刘宝石、吴湄庄、
赵培林、李永锋、王玉婕、董金龙、高国军、夏勐、麻衡、徐昊驰、汤寅波。
海洋工程结构钢可焊性试验方法
1 范围
本文件规定了海洋工程结构钢可焊性试验的一般要求、对接焊试验、堆焊试验、控制热强度试验
(CTS)等要求。
本文件适用于厚度不大于150mm的钢板、厚度不大于63mm的热轧 H型钢等海洋工程结构钢
焊接性试验。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB/T 229 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法
GB/T 2651 焊接接头拉伸试验方法
GB/T 2653 焊接接头弯曲试验方法
GB/T 3375 焊接术语
GB/T 4340.1 金属材料 维氏硬度试验 第1部分:试验方法
GB/T 5185 焊接及相关工艺方法代号
GB/T 16672 焊缝 工作位置 倾角和转角的定义
GB/T 17505 钢及钢产品 交货一般技术要求
GB/T 19869.1 钢、镍及镍合金的焊接工艺评定试验
GB/T 21143 金属材料 准静态断裂韧度的统一试验方法
GB/T 28896 金属材料 焊接接头准静态断裂韧度测定的试验方法
GB/T 32260.2 金属材料焊缝的破坏性试验 焊接的冷裂纹试验 弧焊方法 第2部分:自拘束
试验
ISO/T R17671-1 焊接 金属材料焊接建议 第1部分:电弧焊接通用指南(Welding-Recom-
ISO/T R17671-2:2002 焊接 金属材料焊接建议 第2部分:铁素体钢电弧焊接(Welding-
3 术语和定义
GB/T 3375界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
生产厂 manufacturer
海洋工程结构钢生产企业。
3.2
第三方 thethirdparty
置于供需双方利益之外的独立的专职监督检验机构。
3.3
钢级 steelgrade
海洋工程结构钢的强度等级。
注:由屈服强度“屈”字的汉语拼音首字母Q和规定的最小上屈服强度数值组成,钢级与牌号对应关系见附录A。
4 一般要求
4.1 海洋工程结构钢可焊性试验分为对接焊试验、堆焊试验或控制热强度试验(CTS)。可焊性试验类
型及其相关参数应符合本文件规定且在合同中注明。
4.2 海洋工程结构钢可焊性试验有效范围通常为5a内的同一钢种、同一生产工艺(冶炼、轧制工艺和
交货条件)、同一生产线以及满足表1规定的化学成分允许偏差。如需方认可,可焊性试验有限期可适
当延长。
表1 成品化学成分允许偏差
元素
允许偏差(质量分数)/%
上限值 下限值
C +0.02 -0.06
Si +0.15 -0.15
Mn +0.20 -0.30
S +0.005 -0.010
P +0.010 -0.015
Ni +0.50 -0.20
Cu +0.15 -0.20
N +0.0025 -0.0045
Al +0.02 -0.03
Nb +0.010 -0.015
V +0.02 -0.03
Ti +0.008 -0.008
Cr +0.10 -0.20
Mo +0.04 -0.06
CEV/Ceq +0.02 -0.06
Pcm +0.02 -0.04
CEV/Ceq(%)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15
Pcm(%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B
4.3 同一钢种应为采用相同合金体系且成品化学成分偏差符合表1规定的海洋工程结构钢。
4.4 当海洋工程结构钢厚度大于16mm时,生产厂应进行可焊性试验,并提供有效的试验数据和报
告。当海洋工程结构厚度不大于16mm时,经供需双方协商,生产厂应进行可焊性试验,并提供有效的
相应数据和报告。可焊性试验应由需方认可的有相关资质的第三方见证,可焊性试验数据和报告均应
有第三方签字或盖章。若提供以前有效的可焊性数据或报告,其数据和报告均应有第三方签字或盖章。
4.5 用于可焊性试验的钢材应经需方同意取自欲供货钢材中在化学成分、性能和生产工艺均具有典型
代表的最高性能产品,其中,应优先考虑化学成分,尤其是碳当量。同一钢级产品应选取较高质量等级
产品,且可覆盖下一钢级相同质量等级产品。
4.6 可焊性试验报告应在试验结束后由焊接试验单位整理完成。
5 对接焊试验
5.1 一般要求
海洋工程结构钢对接焊试验应根据本文件规定的名义热输入进行焊接。为避免焊接缺陷,焊接时
应采取预防措施。
当需方在订货时要求,经供需双方协商并在合同中注明,可采用其他焊接方法和试验要求。
5.2 焊接工艺和规程
焊接工艺如表2所示,其工艺方法代号应符合GB/T 5185规定。供方提供的焊接工艺规程应符合
GB/T 19869.1规定,其中,应包括焊丝或焊条的尺寸、焊接参数、焊接位置和其他相关参数,例如,埋弧
焊焊丝数量、铁粉添加量、焊缝坡口角度。
焊接时应使用经大量实践证明在-10℃下断裂力学性能高的焊接耗材。焊接应由焊接试验单位
聘用有资质的人员完成,其中,试验单位应具备丰富的海洋工程结构钢焊接断裂力学性能试验经验,人
员的资质应经需方审核。
表2 焊接工艺
焊接工艺方法 工艺方法代号
焊条电弧焊 111
自保护药芯焊丝电弧焊 114
埋弧焊 12
单丝埋弧焊 121
多丝埋弧焊 123
熔化极气体保护电弧焊 13
熔化极惰性气体保护电弧焊(MIG) 131
熔化极非惰性气体保护电弧焊(MAG) 135
非惰性气体保护的药芯焊丝电弧焊 136
惰性气体保护的药芯焊丝电弧焊 137
5.3 对接焊技术要求
5.3.1 对接焊工艺
海洋工程结构钢对接焊工艺要求应符合表3和表4规定。
5.3.2 试样
试样应取自由连铸坯或模铸锭生产的供货钢材中最厚钢材或由供需双方协商确定。
钢板的焊接方向应平行主轧制方向。热轧H型钢的焊接方向应平行或垂直轧制方向。
每个焊接件的尺寸应满足本文件规定的性能测试、复检及重检需求。若焊接试样不足制备所需性能试
样,应重新制作焊接件。钢板焊接件的宽度应不小于400mm或10倍试样厚度中较大者,且不超过750mm。
表3 钢板对接焊试验工艺要求
钢级a 质量等级a 试样状况
名义热输入/(kJ/mm)b
熔化极气体保护电弧焊(13)/
自保护药芯焊丝电弧焊
(114)c
0.8±0.2
埋弧焊(12)d,e
3.5±0.2
埋弧焊(12)d,e
5.0±0.2
最小预热温度125℃f
最大道间温度250℃f
Q355 D、E
焊接态 √ √g √
焊后热处理态 - √g √
Q390 D、E
焊接态 √ √g √
焊后热处理态 - √g √
Q420 D、E
焊接态 √ √g √
焊后热处理态 - √g √
Q460 D、E
焊接态 √ √ -h
焊后热处理态 - √ -h
Q500 D、E
焊接态 √ √ -h
焊后热处理态 - √ -h
Q550 D、E
焊接态 √ √ -h
焊后热处理态 - √ -h
Q620 D、E
焊接态 √ √g -h
焊后热处理态 - √g -h
Q690 D、E
焊接态 √ √g -h
焊后热处理态 - √g -h
注1:“√”表示需试验,“-”表示无需求。
注2:钢级见附录A。
a 其他钢级或质量等级产品,经供需双方协商,参考本文件规定执行。
b 见公式(1)。经供需双方协商,可采用较高的热输入。
c 当钢板厚度小于25mm时,仅在需方要求时应进行熔化极气体保护电弧焊(13)或自保护药芯焊丝电弧焊(114)
试验。
d 经供需双方协商,焊条电弧焊(111)或自保护药芯焊丝电弧焊(114)可替代埋弧焊(12)。
e 对厚度小于16mm钢板,经生产厂允许,可调整预热温度和道间温度。
f 最小预热温度应由钢板的最大碳当量和厚度确定并应符合惯例,具体见ISO/T R17671-2:2002的附录 A。经
生产厂允许,可采用较小的最小预热温度。经供需双方协商,可使用其他预热温度和道间温度。
g 对于Q355、Q390和Q420钢级钢板,当5.0kJ/mm热输入的试验结果超出了需方接受范围,可减小热输入为
3.5kJ/mm。对于Q620和Q690钢级钢板,经供需双方协商,热输入可小于3.5kJ/mm。
h 对于Q460及以上钢级钢板,热输入不大于3.5kJ/mm。
表4 热轧H型钢对接焊试验工艺要求
钢级a 质量等级a 试样状况
名义热输入/(kJ/mm)b
熔化极气体保护
电弧焊(13)
0.85±0.2
埋弧焊(12)c
3.0±0.2
埋弧焊(12)c
3.5±0.2
埋弧焊(12)c
5.0±0.2
最小预热温度d
最大道间温度250℃d
Q355 D、E 焊接态 √ √e √e √f
Q390 D、E 焊接态 √ √e √e √f
Q420 D、E 焊接态 √ √e √e √f
Q460 D、E 焊接态 √ √e √e -
注1:“√”表示需试验,“-”表示无需求。
注2:钢级见附录A。
a 其他钢级或质量等级产品,经供需双方协商,参考本文件规定执行。
b 见公式(1)。
c 经供需双方协商,焊条电弧焊(111)或自保护药芯焊丝电弧焊(114)可替代埋弧焊(12)。
d 最小预热温度应由热轧H型钢的最大碳当量和厚度确定并应符合惯例,具体见ISO/T R17671-2:2002附录A。
经生产厂允许,可采用较小的最小预热温度。经供需双方协商,可使用其他预热温度和道间温度。
e 对于所有钢级热轧 H型钢,当3.5kJ/mm热输入的试验结果超出需方接受范围,可减小热输入为3.0kJ/mm。
f 当需方指定时。
5.3.3 坡口形式
对接焊试验应采用单边V型或K型坡口试样,坡口角度应小于45°,直边熔合线与轧制面垂直方向
夹角不超过10°。
对于钢板和热轧H型钢,焊接接头应固定,可使用或不用垫板;坡口根部间隙不超过10mm。对于
热轧H型钢,经供需双方协商,坡口根部间隙可以超过10mm。
5.3.4 焊接过程
每个焊接试板的定位焊接和首焊道可使用熔化极气体保护电弧焊(13)、焊条电弧焊(111)或者药芯
焊丝电弧焊(114、136、137)工艺。随后的焊道应按照约定的焊接工艺进行焊接。
5.3.5 名义热输入
除初始焊道(如根焊道)外,名义热输入适用于每个焊道,除非有制造规程特殊规定或经供需双方
协商。
焊接过程中应记录所有工艺参数,包括预热温度和道间温度。
名义热输入(Q)(kJ/mm)计算公式见公式(1):
Q=k
UI
v ×10
-3 (1)
式中:
k ---ISO/T R17671-1中焊接工艺热效率因子,对熔化极气体保护电弧焊(13)和自保护药芯焊
丝电弧焊(114)焊接工艺,k=0.8;对埋弧焊(12)焊接工艺,k=1.0;
U ---电弧电压,单位为伏特(V);
I ---焊接电流,单位为安培(A);
v ---焊接速率,单位为毫米每秒(mm/s)。
多丝电弧焊的热输入的计算应符合ISO/T R17671-1的规定。
5.3.6 热处理
5.3.6.1 对于Q355、Q420、Q460和Q500钢级钢板,焊接试板可进行焊后热处理,热处理温度为(580±
20)℃或供需双方协商确定。热处理时间应不小于按钢材每25mm厚1h计算所得时间或4h。加热
速度和冷却速度应符合如下规定:
a) 加热速度不大于(5500/t)℃/h或55℃/h中较大者,其中t为试板的厚度,单位为毫米
(mm);
b) 焊接试样应以不大于(6875/t)℃/h或55℃/h中较大者的冷却速度冷至400℃,其中t为试
板的厚度,单位为毫米(mm);
c) 400℃以下空冷至室温。
5.3.6.2 对于Q420、Q460、Q500、Q550、Q620和Q690钢级淬火加回火(QT)钢板,在焊后热处理时热
处理温度应在550℃~620℃,且最高温度应比质量保证书规定的回火温度低25℃。热处理时间应不
小于按钢材每25mm厚1h计算所得时间或4h。加热速度和冷却速度应符合如下规定:
a) 加热速度不大于(5500/t)℃/h或55℃/h中较大者,其中t为试板的厚度,单位为毫米
(mm);
b) 焊接试样应以不大于(6875/t)℃/h或55℃/h中较大者的冷却速度冷至400℃,其中t为试
板的厚度,单位为毫米(mm);
c) 400℃以下空冷至室温。
5.3.7 试样脱氢处理
在必要条件下,断裂力学试验前应对焊接试样进行低温脱氢处理。脱氢处理报告中应注明具体
工艺。
推荐的脱氢处理工艺为150℃保温48h,脱氢处理工艺参数应在断裂力学试验报告中注明。
在特殊情况下,例如,超厚的试样,经供需双方协商可调整脱氢处理工艺以减少试样中氢含量。在
此情况下,脱氢处理工艺可提高温度及延长处理时间,但保温温度不应超过250℃。
5.4 对接焊力学试验
5.4.1 一般要求
对接焊力学试验,应符合表5和表6的规定。
对于热轧H型钢,应进行纵向或横向对接焊力学试验,如图1所示。试样应取自翼缘宽度1/6处。
当可焊性试验涉及焊缝金属特性[例如,焊缝金属断裂力学性能和夏比V型冲击韧性(FL-2)]时,试
样取样位置可由供方确定。
对翼缘厚度超过16mm的热轧H型钢,经供需双方协商,可进行断裂力学试验。
对接焊接头应符合以下的力学试验要求:
a) 夏比V型缺口冲击试验
钢板和热轧H型钢冲击试样的取样位置、取样方向和冲击试验结果应分别符合表5和表6的
规定。复检应符合GB/T 17505的规定。
b) 断裂力学试验
试验应在-10℃环境温度下进行,试验结果应符合需方要求。
c) 硬度试验
按照5.4.4的规定,硬度试验应在焊接接头的横截面进行。试验结果应分别符合表5和表6的
规定。
d) 焊接接头拉伸试验
焊接接头拉伸试验应符合表5和表6的规定。仅测试抗拉强度Rm,且测试结果应不小于母材
规定的最小抗拉强度。
e) 焊接接头弯曲试验
焊接接头弯曲试验应符合表5和表6的规定,弯曲试样焊缝表面缺陷长度应不大于3mm。
表5 钢板对接焊接头力学试验要求a
序号 试验项目 取样数量 取样位置 要求
夏比V型
冲击试验
3个/
每位置
a) 与轧制方向垂直;
b) 当板厚t≤25mm时,应在焊缝直边侧
根部的FL-2、FL、FL+2和FL+5处取
样,且试样距表面≤2mm;
当25mm< 壁厚t≤38mm时,应在焊
缝直边侧顶部、根部的FL-2、FL、FL+2
和FL+5处取样,且试样分别距上、下表面
≤2mm;
当壁厚t >38mm时,应在焊缝直边顶
部、中部和根部的FL-2、FL、FL+2和FL
+5处分别取样,且顶部、根部试样分别距
上、下表面≤2mm[见5.4.1a)、5.4.2和图2]
钢级
Q355、Q390
Q420
Q460
Q500~Q690
冲击吸收能量KV2/J
温度/
均值 单值
与母材
试验温
度相同
≥36 ≥26
≥42 ≥29
≥46 ≥32
≥46 ≥32
断裂力学
试验
3个/
每位置
a) 与轧制方向垂直;
b) 具体位置(见5.4.3.2):
1) GCHAZ;
2) SCHAZ和ICHAZ的分界区;
3) 焊缝金属
温度/℃ 试验值
-10 符合需方规定
3 硬度试验 2个 见5.4.4和图3
钢级 HV10/HV
Q550及以下 ≤325b
Q620~Q690 ≤450
焊接接头
拉伸试验
2个 焊接接头(见5.4.5) 见5.4.1d)
焊接接头
弯曲试验
4个 焊接接头(见5.4.6) 见5.4.1e)
注:钢级见附录A。
a 对接焊详见5.3和表3。
b 当0.8kJ/mm热输入时,则 HV10≤350[见5.4.1c)]。
表6 热轧H型钢对接焊接头力学试验要求
序号 试验项目 取样数量 取样位置 要求
夏比V型
冲击试验
3个/
每位置
a) 与轧制方向平行a;
b) 当翼缘厚度t≤25mm时,应在焊缝直
边侧根部的FL-2、FL、FL+2和FL+5处
取样,且试样距内表面≤2mm;
当25mm< 翼缘厚度t≤38mm时,应
在焊缝直边侧顶部、根部的FL-2、FL、FL
+2和FL+5处取样,且试样分别距外、内
表面≤2mm;
当翼缘厚度t >38mm时,应在焊缝直
边顶部、中部和根部的FL-2、FL、FL+2
和FL+5处分别取样,且顶部、根部试样分
别距外、内表面≤2mm[见5.4.1a)、5.4.2和
图2]
钢级
Q355、Q390
Q420
Q460
冲击吸收能量
KV2/J
温度/
均值 单值
与母材
试验温
度相同
≥36 ≥26
≥42 ≥29
≥46 ≥32
断裂力学
试验
3个/
每位置
a) 与轧制方向平行a;
b) 具体位置(见5.4.3.2):
1) GCHAZ;
2) SCHAZ和ICHAZ的分界区;
3) 焊缝金属
温度/℃ 试验值
-10
符合需方要求
(见5.4.1)
3 硬度试验 2个 见5.4.4和图3
钢级 HV10/HV
- ≤325b
焊接接头
拉伸试验
2个 焊接接头(见5.4.5) 见5.4.1d)
焊接接头
弯曲试验
4个 焊接接头(见5.4.6) 见5.4.1e)
注:钢级见附录A。
a 经供需双方协商,Q355、Q390、Q420和Q460钢级热轧 H型钢可垂直轧制方向取样。
b 当0.85kJ/mm热输入时,则 HV10≤350[见5.4.1c)]。
a) 纵向对接焊力学试验
b) 横向对接焊力学试验
标引序号和符号说明:
1 ---垫板(可选);
2 ---定位板(焊接在试板上的嵌条);
W---翼缘宽度。
图1 热轧H型钢横向和纵向对接焊力学试验的焊接件
单位为毫米
标引符号说明:
D ---试样尺寸;
FL---熔合线;
t ---试板厚度。
图2 钢板和热轧H型钢对接焊焊缝夏比V型冲击试样位置
单位为毫米
a) 整体图
b) 区域A放大图
标引序号说明:
1---熔合线;
2---焊缝。
图3 对接焊焊缝试样硬度试验
5.4.2 夏比V型冲击试验
夏比V型冲击试样位置应符合图2、表5和表6规定,试验方法应符合GB/T 229的规定,摆锤锤
刃半径为2mm。试样开槽前,应对试样进行腐蚀以便标记开槽位置。
5.4.3 断裂力学试验
5.4.3.1 一般要求
焊接断裂力学试验应符合GB/T 28896的规定,并由供方确定采用CTOD或J积分。
5.4.3.2 焊接热影响区(HAZ)分区
对于单道焊缝,依据温度峰值的变化从熔合线向外,焊接热影响区(HAZ)分为4个区域:
a) 热影响区粗晶区(GCHAZ):1100℃< T< 1400℃;
b) 热影响区细晶区(FGHAZ):Ac3< T< 1100℃;
c) 热影响区不完全再结晶区(ICHAZ):Ac1< T< Ac3;
d) 热影响区亚临界区(SCHAZ):T≤Ac1;
注1:T 为温度。
对于多道焊缝,首道焊缝热影响区(HAZ)会发生部分区域消失、部分区域明显改变以及部分区域
保持不变等现象。单坡口多道焊接时直边坡口侧互相重叠的热影响区如图4所示。
注2:焊接热影响区(HAZ)中特别重要区域如图4所示。
e) 临界粗晶区(IRGCHAZ);
f) 亚临界粗晶区(SRGCHAZ);
g) 热影响区亚临界区(SCHAZ)/不完全再结晶区(ICHAZ)的分界区。
标引序号说明:
1 ---焊缝金属;
2 ---亚临界粗晶区(SRGCHAZ)(热影响区粗晶区)a;
3 ---临界粗晶区(IRGCHAZ)(热影响区粗晶区)a;
4 ---Ac3;
5 ---......
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