焊缝横向拉伸试验是评价金属材料焊缝力学性能最常用、最有效的一种破坏性试验方法，在焊接设计和选材、新材料研制、焊接工艺评定、失效分析等领域中得到广泛应用。来自上海材料研究所和上海市工程材料应用与评价重点实验室的金静静、翟莲娜和王滨三位研究人员对比介绍了国内外此方面相关标准的最新进展，分析了我国金属材料焊缝横向拉伸试验现行标准GB/T 2651—2008的不足，提出了相应的修改建议。

# 1 国外金属材料焊缝横向拉伸试验标准的最新进展

     国外标准中涉及金属材料焊缝拉伸试验的标准主要有ISO国际标准化组织标准、AWS美国焊接学会标准、JIS日本工业标准、EN欧洲标准等，见表1。

表1 金属材料焊缝拉伸试验方面主要国外标准

     1989年，ISO就发布了第一个焊缝横向拉伸试验标准ISO 4136:1989 Fusion-welded Butt Joints in Steel—Transverse Tensile Test，经过2001年和2012年两次修订，最新标准为ISO 4136: 2012 Destructive Tests on Welds in Metallic Material-Transverse Tensile Test。2020年5月，ISO启动了ISO 4136: 2012 修订工作，并已形成了ISO/DIS 4136。

     1995年，欧洲标准化委员会(CEN)在英国、德国等相关标准的基础上形成了EN 895:1995 Destructive Tests on Welds in Metallic Materials-Transverse Tensile Test。2011年，按照ISO与CEN达成的《维也纳协议》，即“尽一切可能确保国际标准和欧洲标准相一致”，EN 895:1995修订为EN ISO 4136:2011，该标准等同采用ISO 4136:2001，目前最新标准即为EN ISO 4136:2012。

    美国焊接学会(American Welding Society)最早于1942年发布了第一个焊缝力学性能试验方法标准AWS B4.0—42，历经8次修订，最新标准为AWS B4.0:2016，且已被采纳为美国国家标准。

     日本工业标准是日本国家级标准中最重要、最权威的标准，由日本工业标准委员会(Japanese Industrial Standards Committee)制定。JIS标准中最早发布的金属材料焊缝拉伸试验标准为JIS Z 3121—1993，经过修订后目前现行版本是JIS Z 3121:2013。由于该版本标准是在修改采用ISO 4136:2012的基础上制定的，因此标准正文内容和结构与其基本相同，少量差异也列在了附录对照表里。

# 2 我国金属材料焊缝横向拉伸试验标准的最新进展

     我国于1981年发布了第一个焊接接头拉伸试验方法国家标准,即GB 2651—1981《焊接接头拉伸试验方法》。1989年修订为GB 2651—1989，该标准适用于熔化焊和压焊对接接头，包含适用范围、引用标准、术语、样坯截取、试样及其制备、试验与结果记录等内容。2008年，使用等同采用ISO 4136:2001的方式修订

为GB/T 2651—2008/ISO 4136:2001《焊接接头拉伸试验方法》。

# 3 GB/T 2651—2008存在问题及修改建议

3.1 标准亟待更新

     GB/T 2651—2008现已发布10 a(年)，标龄较长，内容过时，而其采用的国际标准ISO 4136:2001已于2012年修订更新至ISO 4136:2012。与ISO 4136:2001相比，ISO 4136:2012主要对其引用标准进行了更新，且符号和标注更加规范，其主要修改内容见表2。

表2 ISO 4136:2012主要修改内容

     此外，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》内容，GB/T 2651—2008的前言、章节编排等内容也已不符合GB/T 1.1—2020的要求，标准亟待更新。

3.2 部分内容不准确或前后不一致

    (1) GB/T 2651—2008中表2注1“对于压焊及高能束焊接头而言(根据GB/T 5185—2005，其工艺方法代号为2，4，51和52)，焊缝宽度为零(Ls=0)”，查阅GB/T 5185—2005第4章，焊接工艺方法代号2为电阻焊，4为压力焊，51电子束焊和52激光焊即为5高能束焊。而注1中只提到了压焊和高能束焊，未提及电阻焊，前后内容不一致。因此建议将表2注1修改为“对于电阻焊、压焊及高能束焊接头而言(根据GB/T 5185—2005，其工艺方法代号为2，4和5)，焊缝宽度为零(Ls=0)”。

      另外，GB/T 2651—2008适用范围为压焊和熔化焊接头，ISO 4136:2012适用范围为所有熔化焊接头，JIS Z 3121—2013适用范围为所有形式的对接焊接(包括摩擦焊、摩擦搅拌焊、扩散焊)接头。而GB/T 2651—2008表2中引用了电阻焊、压力焊及高能束焊，因此推断GB/T 2651—2008 和ISO4136:2012的适用范围有误。考虑到JIS Z 3121—2013中适用范围的描述较为合理，研究人员建议GB/T 2651—2008的适用范围也修改为所有形式的对接焊接接头。

     (2) GB/T 2651—2008的5.5.3.1节图2a)给出了板接头试样示意图，主视图和俯视图中都标出了平行部分长度Lc，见图1。

图1 板接头试样示意图

      但对于板接头试样来说，平行长度部分和过渡半径处是平缓过渡，没有尺寸突变，在主视图中不应有Lc两端的细实线，相应的也不应该有Lc的尺寸线。另外，5.5.3.1节图2a)俯视图中给出了原始标距L0，而在标准上下文中均未使用L0或对其作出规定，因此L0标注也可以删除。建议修改见图2。

图2 板接头试样示意图修改建议

    (3) GB/T 2651—2008的5.5.3.1节图2 b)给出了管板状接头试样示意图，在侧视图中标出了试样厚度ts，其对应的是主视图中平行长度部分宽度位置，见图3。而管接头板状试样是从管接头上截取的一段试样，呈弧状，不同位置的水平厚度并不一样。因此图3中标注的ts并不是试样厚度，且不易测量，正确的试样厚度应为管外径和管内径之差，即试样中心线所对应的管壁厚。L0标注同以上原因，可以删除。建议修改见图4。

图3 管板状接头试样示意图

图4 管板状接头试样示意图修改建议

     (4) GB/T 2651—2008中5.5.3.3节规定，“当需要机加工成圆柱形试样时，试样尺寸应依据GB/T 228要求，只是平行长度Lc应不小于Lc+60mm，见图4”，其中“Lc应不小于Lc+60mm”显然不符合逻辑。对比表2板及管板状试样的尺寸，其中规定了平行长度Lc尺寸为大于等于Ls+60mm。再查阅ISO 4136:2001和ISO 4136:2012中相应内容，均为“Lc shall be not less than Ls+60mm”(Lc应不小于Ls+60mm)。因此该处应修改为“平行长度Lc应不小于Ls+60mm”。

3.3 相关标准规定的室温试验温度不一致

     GB/T 2651—2008中第3章对于试验温度的规定为“除非另有规定，试验应在环境温度为(23±5) ℃条件下进行”。GB/T 2651—2008 引用了GB/T 228，而其最新版GB/T 228.1—2010中对温度的规定为“除非另有规定，试验一般在室温(10~35) ℃范围内进行；对温度要求严格的试验，试验温度应为(23±5)℃”。由此可见，GB/T 2651—2008对于温度的要求更为严格，需要精确的温控设备来确保试验温度，而GB/T 228.1—2010则对于不同情况分别规定，更具有针对性和可操作性。

    对比国外相关标准，ISO 4136:2012中对于温度的规定为(23±5) ℃，ISO 6892-1:2016中的为10~35℃,严格时(23±5)℃，ASTM E8/E8M—16a和AWS B4.0:2016 中的为10~38 ℃，JIS Z 3121:2013和JIS Z 2241—2011中的为10~35℃，特别要求时(23±5)℃。可见除了ISO 4136:2012，其他几项标准规定的室温温度范围更宽，且对于不同情况分别规定。

     为了研究不同试验温度对金属材料焊接接头横向拉伸试验结果产生的影响，研究人员曾选用Q355B钢焊接接头在10~35℃不同温度下进行横向拉伸试验。试验结果表明，即使选择在温度范围的两个极值温度10℃和35℃下进行拉伸试验，Q355B钢焊接接头抗拉强度的相对值之差也仅为2.7%，小于ASTM E8/E8M—16a规定的相对再现性限。因此，从试验成本、效率和准确度各方面综合考量，建议将GB/T 2651—2008中的室温试验温度要求修改为“除非另有规定，室温试验应在10~35℃条件下进行；对温度要求严格的试验，试验温度应为(23±5)℃”。另外，研究人员注意到，ISO/DIS 4136已在考虑修改试验温度的要求。

# 4 结束语

     目前，ISO 4136:2001发布20a(年)内已经历了两次修订，而等同采用该标准修订的GB/T 2651—2008也已使用了13a，其适用范围、试验温度要求等内容相对过时，图表中也存在一些错误，已严重影响相关领域试验的正常开展。因此应尽快按照GB/T 1.1—2020要求进行GB/T 2651—2008的修订工作，建议修改如下。

     (1) GB/T 2651—2008中表2注1建议修改为“对于电阻焊、压焊及高能束焊接头而言(根据GB/T 5185—2005，其工艺方法代号为2，4和5)，焊缝宽度为零(Ls=0)”。建议GB/T 2651—2008的适用范围修改为所有形式的对接焊接接头。

    (2) GB/T 2651—2008中5.5.3.1节图2 a)建议删除主视图中平行长度两端的细实线及Lc尺寸线，同时删除俯视图中L0尺寸线。

    (3) GB/T 2651—2008中5.5.3.1节图2 b)建议将侧视图中ts尺寸线移至试样轴向中心线所对应的管壁厚尺寸，同时删除主视图中L0尺寸线。

    (4) GB/T 2651—2008中5.5.3.3节“平行长度Lc应不小于Lc+60mm”建议修改为“平行长度Lc应不小于Ls+60mm”。

     (5) GB/T 2651—2008中第3章室温试验温度的规定建议修改为“除非另有规定，室温试验应在10~35℃条件下进行；对温度要求严格的试验，试验温度应为(23±5)℃”。

作者：金静静1,2，翟莲娜1,2，王滨1,2

单位：1.上海材料研究所；2.上海市工程材料应用与评价重点实验室

来源：《理化检验-物理分册》2021年第6期