本文件描述了测试金属材料焊接接头应力强度因子（K)、裂纹尖端张开位移[CTOD(δ)]和J积分的试验方法。 本文件是对GB/T 21143的补充，GB/T 21143涵盖了金属材料母材有关断裂韧度测试的试验方法的所有方面，本文件与GB/T 21143配套使用。 本文件适用于测定断裂韧度特征值而不宜用于测定有效的Rcurve（裂纹扩展阻力曲线)，但本文件中试样的加工方法也适用于焊缝金属的Rcurve测定。规定的测试采用的是焊接之后、经机加工缺口并预制疲劳裂纹的金属材料试样，该缺口位于焊缝金属或者热影响区的目标区域，如适用时需要对疲劳裂纹位置的有效性进行评估。

ICS77.040.10
CCS H 22
中华人民共和國国國国家标准國GB/T 288962023
代替GB/T28896—2012
金属材料
焊接接头准静态断裂韧度
测定的试验方法
Metallic materials-Method of test for the determination of quasistatic fracturetoughness of welds
(ISO15653:2018,MOD)
2023-03-17发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2023-07-01实施
GB/T 28896—2023
1范围
规范性引用文件
术语和定义
符号和说明
试样设计、方位和缺口位置选择，机加工前金相检查
机械加工
试样预制
试验装置、试验要求及步骤.
试验后金相检查
12试验结果分析
13试验报告
附录A（资料性）试样缺口位置示例..附录B（资料性）试验前后金相检查示例目
附录C（资料性)消除残余应力和预制疲劳裂纹方法.附录D（规范性）pop-in效应评定.附录E（规范性）浅缺口试样试验，参考文献
GB/T28896—2023
本文件按照GB/T1.1一2020《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。
本文件代替GB/T28896一2012《金属材料焊接接头准静态断裂韧度测定的试验方法》，与GB门28896一2012相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：一增加了根据室温抗拉强度进行估算低温时抗拉强度的公式（见12.1）一增加了系列计算深缺口的裂纹尖端张开位移8的计算公式（见12.2）；一一更改了浅缺口三点弯曲试样双引伸计的输出估计V的计算公式、计算单点J积分的计算公式、计算单点裂纹尖端张开位移特征值(8)的计算公式及计算单点裂纹尖端张开位移特征值(8)的计算公式（见附录E,2012年版的附录E)。本文件修改采用ISO15653:2018《金属材料焊接接头准静态断裂韧度测定的试验方法》。本文件与ISO15653:2018的技术差异及其原因如下：用规范性引用文件GB/T21143替换了ISO12135,以适应我国技术要求（见第3章、第4章、第5章、6.2、8.1、8.4、9.1、9.2、第10章、12.2.1、12.2.2、12.3.1、12.3.2、12.3.3、12.3.4、第13章、D.1、D2、D.5、E.2、E.3)。
一更改了适用于深缺口（0.45的准确性。［见式（10)和式（11)，ISO15653:2018的式（10)]。为与标准技术内容保持一致，将资料性附录E更改为规范性附录。本文件做了下列编辑性改动：
更正了图9中注的错误；
更改了式(11)～式（15)的编号，将式(11)式(15)改为式（12)～式(16)；-更改了附录E中的式(E.3)的符号，将符号A。改为Ap;一在资料性附录B中增加了“贯穿厚度缺口试样中心75%厚度范围内的特定显微组织区域累计长度总和值”的示例；
增加了参考文献[3]。
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：天津大学、国家石油天然气管网集团有限公司、十堰市工业产品质量检验检测所、江苏澄信检验检测认证有限公司、天津市金桥焊材集团股份有限公司、首钢集团有限公司、东莞材料基因高等理工研究院、深圳万测试验设备有限公司、北京空间机电研究所、治金工业信息标准研究院。本文件主要起草人：王东坡、冯庆善、刘传龙、朱国森、张强、肖辉英、李荣锋、董莉、黄星、臧博、龚宝明、戴联双、魏启均、甘美露、邓彩艳、赵海微、王婷、王富祥、侯慧宁、王书强、郭柏辰、马强。本文件于2012年首次发布，本次为第一次修订。1范围
金属材料焊接接头准静态断裂韧度测定的试验方法
GB/T28896—2023
本文件描述了测试金属材料焊接接头应力强度因子(K)、裂纹尖端张开位移[CTOD(8)1和J积分的试验方法。
本文件是对GB/T21143的补充，GB/T21143涵盖了金属材料母材有关断裂韧度测试的试验方法的所有方面，本文件与GB/T21143配套使用。本文件适用于测定断裂韧度特征值而不宜用于测定有效的R-curve（裂纹扩展阻力曲线），但本文件中试样的加工方法也适用于焊缝金属的R-curve测定。规定的测试采用的是焊接之后、经机加工缺口并预制疲劳裂纹的金属材料试样，该缺口位于焊缝金属或者热影响区的目标区域，如适用时需要对疲劳裂纹位置的有效性进行评估。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；对于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/T21143金属材料准静态断裂韧度的统一试验方法(GB/T21143—2014,ISO2002,MOD)
3术语和定义
GB/T21143界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
伸张区宽度
Estretchzonewidth
裂纹钝化时所产生的裂纹延伸长度。12135
注：裂纹钝化一般发生在裂纹不稳定扩展、突进(pop-in)或者裂纹缓慢稳定扩展之前，其位置与预制疲劳裂纹在同平面之上
目标区域targetarea
预制疲劳裂纹尖端在焊缝金属（3.7)或热影响区（3.9)中所处的位置。3.3
突进pop-in
在力-位移记录曲线上出现突然的不连续点，一般具有位移陡然增加、力快速下降的特征，而随后力与位移能够继续增加至不连续开始时值之上。GB/T 28896—2023
局部压缩
localcompression
在预制疲劳裂纹之前，沿试样厚度方向上对包含裂纹尖端在内的韧带部分用较硬钢块所进行的受控挤压处理。
注：见附录C。
焊接welding
通过加热、摩擦、加压或三者并用，使两个或多个工件之间形成金属连接的方法。注：可用填充材料也可不用，其熔点与母材相近。3.6
经过焊接之后，在焊件中所形成的结合部分。3.7
weldmetal
焊缝金属
形成焊缝且保留在焊缝中的熔化金属。3.8
f parent metal
基材 base metal
被焊接的金属材料。
热影响区heat-affected zone;HAZ由于受到焊接热作用，使母材产生具有治金性质影响的区域，3.10
熔合线fusion line;FL
焊缝金属和热影响区之间的结合部位。3.11
焊缝位置
weldpositional;WP
由参考线所定义的疲劳裂纹尖端目标位置注：如附录A中图A1所示。
特定显微组织specificmicrostructure;SM疲劳裂纹尖端处的目标组织。
注：如图A.2所示。
试样坏料specimenblank
缺口加工之前所制备的带有母材（见3.8)的焊缝金属（见3.7)试样。3.14
焊后热处理
里post-weldheat treatment
为降低焊接残余应力或改善焊缝性能，在焊接之后所实施的热处理。4符号和说明
GB/T21143规定的以及表1所列符号、单位和说明适用于本文件。2
di, d2
Rpo,2b
表1符号、单位和说明
与突进相关的显微组织特征长度GB/T28896—2023
有效焊缝宽度，即在焊缝中心75%厚度范围内，疲劳裂纹尖端至两侧熔合线的最短距离（见图13和图14）。
施加10kg力时测得的维氏硬度
断裂拘束系数
垂直焊缝方向
平行焊缝方向
焊缝厚度方向
母材在断裂试验温度条件下0.2%的规定塑性延伸强度焊缝金属在断裂试验温度条件下0.2%的规定塑性延伸强度母材在断裂试验温度条件下的抗拉强度焊缝金属在断裂试验温度条件下的抗拉强度疲劳裂纹尖端与目标区域之间在裂纹平面方向上的距离（见图12）疲劳裂纹尖端与目标区域之间在垂直于裂纹平面方向上的距离（见图12三点弯曲试样缺口边缘和紧凑拉伸试样加载线上的裂纹嘴张开位移装卡在刀口边缘上的引伸计所测定的位移值在E.3中描述的装卡在双排刀口上的引伸计所测定的位移值（见图E.1）在E.3中描述的装卡在双排刀口上的引伸计所测定的位移值（见图E.1）平行母材轧制方向
垂直母材轧制方向wwW.bzxz.Net
贯穿母材厚度方向
用于测定缺口张开位移的引伸计装卡位置距离试样表面之间的距离与突进效应相关的最大脆性裂纹扩展长度（但不包括伸张区宽度SZW，见3.1）在试验前后金相检验的特定显微组织区域的长度（见图B.2）断裂韧性的屈强比和厚度修正参数反向弯曲载荷所产生的压缩塑性区尺寸本文件描述了单边缺口带预制疲劳裂纹焊接接头试样的断裂韧度测试程序。根据裂纹尖端位置把试样类型分为两种：
a）只考虑裂纹尖端位于特定宏观位置而不考虑显微组织的试样，称为WP试样；b）需金相检查来确定裂纹尖端位于特定显微组织的试样，称为SM试样。对焊接接头进行金相检查来确认在裂纹尖端是否有目标焊接特征和(或)显微组织，并且其数量是否足够用于断裂韧度试验。
这样试样的几何尺寸和预制缺口方位也就确定了，随后施加一定的交变力，使疲劳裂纹扩展并进入到试样存有目标焊接特征或显微组织的区域。试验的目的是在消除焊接残余应力影响的条件下测定焊接接头的断裂韧度。为了达到该目的并且确保所预制的疲劳裂纹前沿能够平直扩展，有必要对原始焊态或应力部分释放的焊接接头试样的预制疲劳裂纹方法进行改进。3
GB/T 28896—2023
断裂韧度试验与结果评定过程在GB/T21143中均有详细的说明，但按本文件进行试验时还需遵守试验后金相分析（见12.1，12.2和12.3)和有效性（见12.4)涉及的要求。试验后通过金相检查判断裂纹尖端是否位于目标焊缝特征和（或）显微组织的区域内以及评定突进效应(pop-in)的有效性。
试验流程如图1所示。
选择试验部位
选择试样的尺寸和形状
选择缺口方位
SM试样
WP试样
选择附录C的方法
WP试样
无需金相检查
制备试样坏料
标记缺口位置
加工缺口
是否考虑残余应力
预制疲劳裂纹
测量试样尺寸和裂纹长度
试验后金相检查
SM试样
执行金相检查
评定结果
给出报告
SM试样前的金相检查
可否进行SM试验
pop-in(WP和SM)
执行金相检查
pop-in效应评定
断裂韧度试验流程图
6试样设计、方位和缺口位置选择6.1缺口处目标区域分类
WP试样缺口在相对某参考位置（例如焊缝金属中心线位置）的特定焊接区域，GB/T28896—2023
SM试样缺口全部或部分疲劳裂纹前缘在试样厚度中心75%范围内的特定显微组织区域内。注：典型WP和SM试样的缺口位置实例见附录A。对于对中不好的双道或者多道焊焊缝，当WP试样缺口取在焊缝金属中心线且细晶区占主导的位置，可能得到错误的（过高的）断裂韧度值。对于这种焊接接头，本文件推荐使用SM试样进行断裂韧度测试，缺口位置分别见图A.2d)和图A.2e)。6.2试样设计
应将试样设计成由GB/T21143中所定义的单边缺口三点弯曲试样或紧凑拉伸类型，且试样侧面可为平面或开侧槽。沿试板厚度开缺口的三点弯曲试样称为贯穿厚度缺口试样（见图2、图3和图4，母材试样为XY和YX，焊缝试样为NP和PN)，在试板表面开缺口的三点弯曲试样称为表面缺口试样（见图2、图3和图4，母材试样为XZ和YZ，焊缝试样为NQ和PQ)。注：试样尺寸公差比母材试样更加宽松，见8.1。试样尺寸B或W（见图5)应等于或尽量接近待测近缝区母材厚度（不包括焊缝余高）。可采用小尺寸（即B或W小于图2、图3和图4中所指示的Z方向母材厚度和Q方向焊缝厚度）和/或开侧面槽的试样进行断裂韧度试验，但应在试验报告中注明。使用小尺寸和/或侧面开槽试样进行断裂韧度测定所得到的试验结果，可能会由于尺寸效应和/或试验区域显微组织的不同而与使用全厚度试样获得的断裂韧度值存在一定的差异。6.3试样和裂纹面方位
试样和裂纹面相对于焊缝和母材加工方向的方位应由图2、图3和图4所描述的方法加以确定。xz
a）母材
图2母材与焊缝断裂韧度试样裂纹面取样方位GB/T28896—2023
标引序号说明：
-轧制方向；
垂直焊缝方向：
注1：标注的第一个字母表示裂纹平面法向：注2：标注的第二个字母表示预制裂纹扩展方向；注3：参考GB/T20832对X、Y、Z方向的定义。b）焊缝
平行焊缝方向
焊缝厚度方向。
图2母材与焊缝断裂韧度试样裂纹面取样方位（续）如图2所示，方向为NP与PN的试样应称为贯穿厚度缺口试样，方向为NQ与PQ的试样应称为
表面缺口试样。
a）典型对接接头
b）十字接头
标引序号说明：
热影响区(HAZ);
5一一贯穿厚度裂纹，NP/ZX或NP/ZY;2
焊缝金属：
焊缝试样取样方向NP/XY；
焊缝试样取样方向NP/YX；
X—轧制方向；
Q——焊缝厚度方向。
注：对于HAZ试验，当母材轧制方向可能影响到裂纹扩展阻力时，由于母材轧制方向和焊缝方向之间存在取向不同的问题，可能导致试样的焊缝和母材方向之间存在多种组合形式，具体实例见本图和图4。图3典型对接与十字接头热影响区断裂韧度试样裂纹面方向示意图标引序号说明：
1一轧制方向。
a）典型对接接头
b）斜十字接头
GB/T28896-2023
注：对于HA乙试验，当母材轧制方向可能影响到裂纹扩展阻力时，由于母材轧制方向和焊缝方向之间存在取向不同的问题，可能导致试样的焊缝和母材方向之间存在多种组合形式，具体实例见本图和图3。图4与母材轧制方向呈α角的典型对接与斜十字接头热影响区断裂韧度试样裂纹面方向示意图7机加工前金相检查
7.1宏观金相检查
当试验采用SM试样时，应在垂直于焊接方向的平面上选取宏观试样或者在焊接试板末端的截面上进行金相检查。横截面位置应在即将进行试验的焊缝长度范围内选取，确保足够数量的目标显微组织出现在预期的裂纹尖端部位以满足试验要求。在制备宏观金相检查试样时，应注意及时将取样位置记录下来，而所截取试样的宏观剖面应经过抛光、腐蚀处理后再进行相应金相检查，最后通过放大适当倍数对该样品进行观测，确认目标区域的显微组织是否满足试验的有关要求。宏观剖面检查的目的是判断裂纹尖端的位置：a）对于贯穿厚度缺口试样，预期的裂纹尖端在试样厚度中心75%范围之内的目标区域；b）对于表面缺口试样，预期的裂纹尖端距离目标区域不超过0.5mm。如果在目标区域内不存在特定的显微组织，或因其数量不足而难以确保试验结果的可靠性，亦或疲劳裂纹尖端位置无法满足标准（深缺口试样）的相应规定，那么该焊接试板将因为不满足制备SM试样GB/T 28896—2023
的标准要求而不应用于断裂韧度试验。在这种情况下，可重新选择目标区域或者重新焊接符合标准要求的试板。如果使用单边缺口三点弯曲类型的SM试样并且其显微组织数量达到试验要求，但裂纹尖端位置却不满足相关标准（深缺口试样）的规定，经相关方协商，则可使用附录E中介绍的浅缺口试样方法进行断裂韧度试验。
由于浅缺口试样的裂纹尖端拘束度较低，浅缺口试样（0.10≤ao/W<0.45)(a。为初始裂纹长度，W为试样厚度）得到的断裂韧度数值可能高于裂纹尖端部位具有相同显微组织的深缺口试样(0.45≤ao／W≤0.70)。因此使用浅缺口试样时宜考虑上述原因所带来的相应影响。7.2有关热影响区试验的补充要求当SM试样的待测区位于热影响区(HAZ）时，除遵照7.1规定之外，还应在经过抛光、腐蚀之后所获得的清晰宏观组织截面上沿着疲劳裂纹尖端位置的前沿区域进行金相检查，其目的是判别目标显微组织是否存在于试样厚度中心75%范围之内，且目标显微组织的数量满足成功地进行试验的相关要求。
当确认好目标区域的相应位置和长度之后，可以用图示的形式将其表示出来(对应实例见附录B)。在图示中应标出宏观试样厚度与目标显微组织的具体位置，目标显微组织所占比例应在试样中心75%厚度的范围内进行计算。
对于表面缺口试样，应检查其宏观截面以便确保其目标显微组织存在于0.45≤ao/W≤0.70的范围之内。
如果SM试样疲劳裂纹尖端位置的选择条件得不到满足，则宜考虑重新选择目标区域位置或者重新焊接试板，亦或使用7.1中提及的浅缺口试样。8机械加工
8.1试样尺寸公差
为了能够在试验的目标位置加工出合格的缺口，在产品试板上切取的试样样坏应在加工机械缺口之前，机加工到满足尺寸公差的要求。紧凑拉伸类型试样应满足GB/T21143对试样尺寸和公差的具体要求；三点弯曲类型试样应满足图5中的尺寸公差要求。当使用浅缺口三点弯曲类型试样时（见7.1、7.2和附录E)，除裂纹长度应在0.10小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。