ICS25.160.01CCSJ33團體標準Arc-weldedjointsinsteel--analysismethodforcrackingfai中國焊接協(xié)會發(fā)布T/CWAN0132—2025前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4一般要求 25失效調(diào)查 26取樣和樣品保管 37檢測及分析 38工藝評定 69失效分析報告 6附錄A（資料性）開裂焊縫失效調(diào)查記錄表 8附錄B（資料性）失效分析報告主體內(nèi)容概括示例 9參考文獻 T/CWAN0132—2025本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由中國焊接協(xié)會提出并歸口。本文件起草單位：江蘇徐工工程機械研究有限公司、中國機械總院集團哈爾濱焊接研究所有限公司、洛陽船舶材料研究所（中國船舶集團有限公司第七二五研究所）、南昌航空大學、天津市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院、北部灣大學、重慶科技大學、合肥工業(yè)大學、重慶三峽學院。本文件主要起草人：紀昂、馬國、李天旭、武鵬博、陳玉華、馬青軍、韋晨、黃瑞生、廖志謙、曹浩、吳妍、尹立孟、馮偉、高福洋、李愛民、馬照偉、符學成、鄒吉鵬、劉大雙、方乃文。1T/CWAN0132—2025本文件規(guī)定了鋼的弧焊接頭開裂失效分析的一般流程和規(guī)定，包括一般要求、失效調(diào)查、取樣和樣品保管、檢測及分析、工藝評定及失效分析報告。本文件適用于鋼的弧焊接頭在使用過程中出現(xiàn)的接頭開裂失效分析，制造商內(nèi)部檢驗環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)的接頭開裂失效分析可參照使用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T228.1金屬材料拉伸試驗第1部分:室溫試驗方法GB/T2650金屬材料焊縫破壞性試驗沖擊試驗GB/T2651金屬材料焊縫的破壞性試驗橫向拉伸試驗GB/T2653焊接接頭彎曲試驗方法GB/T2654焊接接頭硬度試驗方法GB/T2975鋼及鋼產(chǎn)品力學性能試驗取樣位置及試樣制備GB/T13298金屬顯微組織檢驗方法GB/T17359微束分析能譜法定量分析GB/T19418鋼的弧焊接頭缺陷質(zhì)量分級指南GB/T19869.1鋼、鎳及鎳合金的焊接工藝評定試驗GB/T32259焊縫無損檢測熔焊接頭目視檢測JY/T0584掃描電子顯微鏡分析方法通則3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。焊接冷裂紋weldcoldcrack焊后冷至較低溫度時，在拘束應力、淬硬組織和擴散氫共同作用下產(chǎn)生的焊接裂紋，包括延遲裂紋、淬硬脆化裂紋和低塑性脆化裂紋。3.22T/CWAN0132—2025焊接熱裂紋weldhotcrack在高溫下產(chǎn)生的焊接裂紋，微觀特征一般是沿晶開裂，包括結(jié)晶裂紋、多邊化裂紋、液化裂紋和再熱裂紋。3.3焊接疲勞裂紋weldfatiguecrack焊接接頭在長期受到交變或重復載荷作用后由于疲勞所致的裂紋。3.4應力腐蝕裂紋stresscorrosioncrack焊接接頭在一定溫度下受腐蝕介質(zhì)和拉伸應力共同作用而產(chǎn)生的裂紋。4一般要求4.1在獲得焊縫發(fā)生開裂的消息后，制造商應盡快決定是否針對開裂焊縫進行失效分析，并與用戶及時協(xié)商焊縫和設(shè)備的處理方式，一旦確定開展失效分析，則應及時通知用戶做好開裂焊縫的保護工作。4.2在對開裂焊縫進行任何處理之前，應根據(jù)本文件要求調(diào)查開裂焊縫的相關(guān)信息。4.3接頭開裂失效分析前，制造商應根據(jù)開裂情況和具體分析需求制定接頭開裂失效分析方案，并給出具體的焊縫取樣操作指導說明書。4.4焊縫取樣操作指導說明書中應說明焊縫取樣的切割方法、切割位置、切割長度、切割數(shù)量以及切割順序等信息，取樣位置應包括開裂區(qū)域、裂紋的兩端（切割長度應覆蓋開裂區(qū)和未開裂區(qū)）以及未開裂區(qū)域，焊縫的未開裂區(qū)取樣宜依據(jù)無損檢測結(jié)果來確定。4.5接頭開裂失效分析流程宜包括失效調(diào)查、現(xiàn)場取樣、檢測及分析、工藝評定、失效分析報告等環(huán)節(jié)。5失效調(diào)查5.1調(diào)查要求5.1.1失效調(diào)查人員應選擇接受過本文件培訓的專業(yè)技術(shù)人員，不應讓現(xiàn)場的工人、操作工等代為進行調(diào)查。5.1.2在專業(yè)技術(shù)人員完成失效調(diào)查前，現(xiàn)場應該妥善保護，不可以隨意破壞、修復開裂的焊縫。5.1.3可采用拍照、錄像、現(xiàn)場測量、訪談、文字描述的方式進行失效調(diào)查，調(diào)查范圍包括5.2和5.3的內(nèi)容；5.1.4失效調(diào)查人員應對接頭開裂相關(guān)的信息進行整理，其內(nèi)容格式可參照附表A.1。5.2設(shè)備信息收集5.2.1應調(diào)查并記錄設(shè)備的型號、產(chǎn)品編號、制造日期、工作時長等信息。5.2.2應調(diào)查并記錄設(shè)備長期工作的環(huán)境狀況、地點等信息。5.3焊縫信息收集5.3.1應拍照、調(diào)查并記錄開裂焊縫在設(shè)備結(jié)構(gòu)件中的具體位置。3T/CWAN0132—20255.3.2應拍照、測量并記錄開裂焊縫的尺寸、斷口錯開位移、宏觀形貌、污染情況、腐蝕情況、裂紋擴展方向、變形情況等信息。5.3.3宜依據(jù)現(xiàn)場獲取的產(chǎn)品編號調(diào)查、獲取并記錄開裂焊縫的設(shè)計圖紙編號、焊接方法、焊接工藝參數(shù)、母材型號、母材材質(zhì)證明書、焊接材料型號、焊接材料材質(zhì)證明書、焊接設(shè)備以及焊接環(huán)境等信息。5.3.4如果接頭開裂位置及周邊區(qū)域存在前期開裂且已修補的情況，應詳細記錄修補區(qū)域和當前開裂區(qū)域的位置關(guān)系。6取樣和樣品保管6.1.1在取樣之前，宜對接頭開裂區(qū)域周邊的未開裂位置進行無損檢測，如果發(fā)現(xiàn)存在缺陷，則應在對應位置進行取樣。6.1.2操作人員應依據(jù)焊縫取樣操作指導說明書以及現(xiàn)場無損檢測結(jié)果進行焊縫取樣。6.1.3操作人員應在取樣前應對取樣區(qū)域進行標記，包括焊縫編號、試塊編號等，在實施切割前后，均應對切割區(qū)域進行拍照記錄。6.1.4宜采用機械切割、火焰切割的方式進行取樣，如果采用火焰切割，則切割位置與開裂焊縫焊趾之間的距離宜大于20cm。6.2樣品保護6.2.1樣品切割完成并冷卻至室溫后，應對焊縫的開裂位置以及斷口進行有效保護。6.2.2如果接頭開裂位置未受污染，則可使用軟布、吸油紙等先覆蓋斷口，然后添加干燥劑，最后使用保鮮膜進行包裹。6.2.3如果接頭開裂位置受到油污或者其它污物的污染，應使用無水乙醇進行沖洗，自然風干后再使用軟布、吸油紙等覆蓋斷口，并在添加干燥劑后使用保鮮膜進行包裹。6.3樣品轉(zhuǎn)運樣品轉(zhuǎn)運過程中，應將樣品妥善固定、打包，確保焊縫的開裂位置和斷口不會受潮，或發(fā)生磕碰。6.4樣品保管6.4.1所有樣品及后續(xù)的分割試樣均應進行標記移植，并妥善保管，避免出現(xiàn)標識混亂、丟失的問題。6.4.2所有樣品及后續(xù)的分割試樣的保存環(huán)境應保持干燥，保存期限應不低于6個月。7檢測及分析7.1宏觀檢測7.1.1焊縫外觀7.1.1.1應對開裂焊縫進行外觀檢測，檢測的條件和設(shè)備應符合GB/T32259的要求。7.1.1.2應使用焊縫檢驗尺測量并記錄開裂及周邊未開裂區(qū)域焊縫的外觀尺寸，包括焊縫寬度、余高、焊腳尺寸等，確認是否符合設(shè)計要求，并依據(jù)GB/T19418進行缺陷等級判定。4T/CWAN0132—20257.1.1.3應檢查并記錄開裂焊縫全部長度范圍內(nèi)的焊接缺陷，包括咬邊、焊瘤、表面氣孔等，并依據(jù)GB/T19418進行缺陷等級判定。7.1.2焊縫斷口外觀7.1.2.1應檢查斷口表面是否存在焊接缺陷，包括未焊透、側(cè)壁未熔合、層間未熔合、夾渣、夾雜、氣孔等，宜使用放大鏡或體式顯微鏡觀察斷口的形貌、顏色和裂紋擴展方向，并初步確定開裂源位置以及開裂類型，包括焊接冷裂紋、焊接熱裂紋、焊接疲勞裂紋以及應力腐蝕裂紋等，必要時應進行拍照。7.1.2.2可用于確定裂紋源的方法包括：a)根據(jù)裂紋走向特點確定裂紋源；b)根據(jù)結(jié)構(gòu)件變形程度確定裂紋源；c)根據(jù)腐蝕、生銹程度來確定裂紋源；d)從焊件的最薄弱處確定裂紋源。7.2理化檢測7.2.1化學成分檢測應根據(jù)實際情況選擇合適的測試方法檢測母材和焊縫中心區(qū)域的化學成分，并與母材和焊材的材質(zhì)證明書進行比對，判定母材和焊縫的化學成分是否滿足材質(zhì)證明書中相關(guān)技術(shù)標準的要求。7.2.2金相分析7.2.2.1應參照GB/T13298進行金相試樣的制備，制備的金相試樣應包括：a)在7.1.2.1中初步確定的開裂源位置制備金相試樣；b）如果在6.1.1節(jié)中通過無損檢測發(fā)現(xiàn)了缺陷，則應在缺陷位置制備金相試樣；c)無缺陷異常的未開裂區(qū)域應至少選擇一處制備金相試樣。7.2.2.2應使用低倍顯微鏡觀察金相試樣的宏觀金相并拍照記錄，針對7.2.2.1中三種金相試樣類型，分別判定開裂源位置/路徑所處的焊縫區(qū)域（打底、填充及蓋面焊的焊縫和/或熱影響區(qū)）、焊縫內(nèi)部存在的缺陷以及焊縫與母材的熔合情況，同時通過三種金相試樣來綜合判定開裂源位置是否存在修補情況。7.2.2.3應使用高倍顯微鏡對接頭開裂源位置的顯微組織特征進行觀察，同一位置應采用高低不同倍數(shù)進行觀察并保存照片，分析母材、不同位置焊縫、熔合線和熱影響區(qū)組織的類型、晶粒大小和微缺陷，明確各區(qū)域組織有無異常，同時判定裂紋的擴展方式（穿晶或沿晶）。7.2.3拉伸試驗7.2.3.1樣品條件允許且必要時，應對母材和焊縫分別執(zhí)行拉伸試驗。7.2.3.2母材拉伸試樣的取樣應參照GB/T2975標準要求，拉伸試驗應參照GB/T228.1標準進行。7.2.3.3焊縫拉伸試樣的取樣及試驗應參照GB/T2651標準進行。7.2.3.4條件允許時，母材試樣和焊縫試樣均應測定屈服強度、抗拉強度、以及斷后伸長率，對于焊縫試樣，則應確定斷裂位置。7.2.3.5應判定母材的抗拉性能是否滿足材質(zhì)證明書中相關(guān)技術(shù)標準的要求。5T/CWAN0132—20257.2.3.6應判定未開裂焊縫區(qū)域焊縫試樣的拉伸試驗結(jié)果是否滿足GB/T19869.1的要求，并分析焊縫金屬與母材的強度匹配關(guān)系。7.2.4沖擊試驗7.2.4.1樣品條件允許且必要時，應對焊縫及熱影響區(qū)執(zhí)行沖擊試驗。7.2.4.2沖擊試樣的樣品制備和試驗應參照GB/T2650和GB/T19869.1標準要求。7.2.4.3應判定未開裂焊縫區(qū)域焊縫試樣的沖擊試驗結(jié)果是否滿足GB/T19869.1的要求。7.2.5硬度試驗7.2.4.1在完成金相試樣的顯微組織分析后，應對所有金相試樣執(zhí)行硬度試驗。7.2.4.2硬度試驗應參照GB/T2654標準要求。7.2.4.3應判定開裂區(qū)和未開裂區(qū)域焊縫試樣的硬度試驗結(jié)果是否滿足GB/T19869.1的要求。7.2.6彎曲試驗7.2.6.1樣品條件允許且必要時，應對焊縫執(zhí)行彎曲試驗。7.2.6.2彎曲試驗的試樣制備和試驗應參照GB/T2653和GB/T19869.1標準要求。7.2.6.3應判定未開裂區(qū)域焊縫試樣的彎曲試驗結(jié)果是否滿足GB/T19869.1的要求。7.3斷口微觀檢測與分析7.3.1檢驗內(nèi)容樣品條件允許且必要時，可在宏觀斷口及缺陷處分析的基礎(chǔ)上，利用掃描電鏡、能譜儀等設(shè)備對開裂焊縫的斷口進行微觀檢測與分析。包括但不限于以下內(nèi)容：1）開裂焊縫的斷口及缺陷處的具體形貌分析；2）開裂焊縫的斷口及缺陷處微區(qū)夾雜物成分分析；3）開裂焊縫的斷口類型分析。7.3.2微觀斷口試樣制備應基于斷口宏觀觀察與分析結(jié)果，在開裂樣品中截取微觀斷口試樣，并滿足以下要求：1）應在裂紋源及擴展區(qū)域各制備一個微觀斷口試樣，試樣應避開嚴重銹蝕或嚴重污染區(qū)，試樣的長寬尺寸宜取10mm，厚度方向尺寸應小于15mm；2）應使用機械切割的方式進行微觀斷口試樣的制備，不應使用熱加工方式；3）試樣制備時應對斷口表面進行保護，斷口部位可用干凈光滑的軟布或紙包裹住,再用膠紙將斷口周圍粘牢，確保切割過程中鋸屑或其它污物不會遺留在斷口表面上；4）如果斷口表面存在油污，則截取后的試樣可采用無水乙醇進行超聲清洗，并使用吹風機吹干，否則不宜對試樣進行隨意清洗；5）截取的微觀斷口試樣應與原樣品塊放置在一起后拍照，同時對微觀斷口試樣進行標識。7.3.3微觀斷口形貌檢驗基于宏觀斷口的分析結(jié)果，可依據(jù)JY/T0584規(guī)范進行掃描電鏡檢測，觀察斷裂面的微觀形貌和特6T/CWAN0132—2025征，從而確定裂紋的起始點、擴展路徑和斷裂模式。7.3.4微觀斷口夾雜物檢驗7.3.4.1樣品條件允許且必要時，可依據(jù)GB/T17359標準要求，通過掃描電子顯微鏡及能譜儀對斷口附著物、析出物、非金屬夾雜物等進行成分分析，明確其類型及特征。7.3.4.2必要時可對夾雜物的尺寸、分布及形貌進行觀察，分析夾雜物與裂紋的產(chǎn)生和擴展之間的關(guān)系，確定夾雜物對裂紋形成和擴展過程的具體影響。7.3.5微觀斷口類型分析7.3.5.1條件允許時，應分析斷口是否存在解理斷裂的形貌特征，包括解理臺階和河流花樣等，如果存在，則應通過分析河流花樣的走向來判斷裂紋源的位置和裂紋擴展的方向。7.3.5.2條件允許時，應分析斷口是否存在準解理斷裂的形貌特征，包括存在不同比例的韌窩花樣和平坦的小平面，同時小平面上有明顯塑性變形的撕裂棱。7.3.5.3條件允許時，應分析斷口是否存在韌窩特征，如果存在則需要重點關(guān)注韌窩的形狀、大小和深淺，并判斷韌窩的類型，包括等軸韌窩、剪切韌窩及撕裂韌窩，同時需要判斷韌窩斷裂的類型，包括純剪切型斷裂和微孔聚集型斷裂。7.3.5.4條件允許時，應分析斷口是否存在疲勞條紋特征或者輪胎壓痕狀花紋，如果存在，則應結(jié)合開裂焊縫服役工況進行綜合確定是否屬于疲勞失效，并分別確定疲勞源、疲勞裂紋擴展區(qū)和瞬時斷裂區(qū)。7.3.5.5條件允許時，應分析斷口是否存在泥狀花樣的腐蝕產(chǎn)物，如果存在，則應結(jié)合開裂焊縫的殘余應力測量結(jié)果以及服役工況中腐蝕介質(zhì)的存在情況來確定是否屬于應力腐蝕開裂。7.3.6斷口微觀檢測記錄應詳細記錄開裂焊縫斷口及缺陷位置的微觀形貌、夾雜物和斷口類型分析結(jié)果。8工藝評定8.1當接頭開裂失效分析結(jié)果表明焊接工藝可能存在問題時，可針對工藝操作指導書以及現(xiàn)場參數(shù)檢查記錄文件中的焊接參數(shù)進行確定性工藝評定，工藝評定試板焊接操作的各個環(huán)節(jié)應與相關(guān)材料記錄的情況盡可能保持一致，包括選取相同材質(zhì)，相同厚度的母材，相同規(guī)格、型號的焊材等。8.2工藝評定試板的長寬尺寸應盡量與實際工件的尺寸接近，如果實際工件較大，則試板的長寬尺寸宜為500×300mm。8.3工藝評定試板的焊接環(huán)境應與實際工件生產(chǎn)環(huán)境保持基本一致，必要時可以采用保溫保濕箱進行板材預處理。8.4試板應由有資質(zhì)的、技能水平一般的工人進行焊接，不應選擇高水平焊接人員進行焊接。8.5焊接完成后，應參照標準GB/T19869.1進行工藝評