国家标准计划《金属材料 焊接接头准静态断裂韧度测定的试验方法》由 TC183（全国钢标准化技术委员会）归口，TC183SC4（全国钢标准化技术委员会力学及工艺性能试验方法分会）执行 ，主管部门为中国钢铁工业协会。

主要起草单位 天津大学 、东莞材料基因高等理工研究院 、冶金工业信息标准研究院 、中石油管道分公司 、海洋石油工程股份有限公司 、中石油管道科学研究院 、冶金工业信息标准研究院等 。

本标准修改采用ISO国际标准：ISO 15653:2018。

采标中文名称:金属材料 焊接接头准静态断裂韧度测定的试验方法。

金属结构是当前最主要的工程结构形式之一，广泛地应用于船舶与海洋工程、航空/航天、轨道交通车辆、石油与天然气管线、压力容器、核电装备、钢结构桥梁、风电塔筒、工程机械等重大工程建造与装备制造领域。

这些重大工程结构与装备在服役期间存在发生脆性与延性断裂的风险，一旦发生断裂将产生重大人身伤亡事故，引起数以亿计的经济损失。

因此，如何评价金属材料及其结构抗断裂能力是金属材料供货技术条件、结构建造与装备制造过程工艺适用性评价中最重要的性能测试指标之一。

通常情况下一般采用夏比冲击功来评估金属材料与结构的抗脆断性能。

然而，由于夏比冲击试验采用标准厚度试样、非裂纹性缺口，不能准确反映金属材料及其结构的实际抗断裂能力。

因此，近年来越来越多行业引入基于断裂力学理论的J积分、K、δ（CTOD-裂纹尖端张开位移）等断裂韧度参量，用于确定金属材料供货技术条件、评价实际工程结构或装备的抗断裂能力或损伤容限能力，进而评估相应金属材料的适用性与结构或装备服役安全可靠性。

焊接是制造金属结构与装备的最主要工艺手段之一。

由于焊接过程快速凝固及热循环的作用将引起焊缝金属及其热影响微观组织可能产生严重的脆化倾向，对金属材料及其所制造的焊接结构与装备的安全服役产生严重威胁。

有鉴于此，近些年来相关行业在石油化工压力容器与管道、长输管线、船舶与海洋工程、核容器等重大工程结构与装备制造工艺评价与材料供货技术条件中纷纷制定相应J积分、K、δ（CTOD-裂纹尖端张开位移）等断裂韧度参量的接受标准，进而对金属材料焊接接头准静态断裂韧度测试提出强烈的需求。

由于焊缝金属区域存在焊接残余应力、焊接缺陷、待测微观组织分布的不均匀性（非均质）等有别于均质金属材料的一些特点。

如果采用一些金属材料断裂韧性的试验标准进行焊缝金属的断裂韧性测试，可能不仅很难获得符合标准要求的试验结果，而且更无法真正地测试出焊缝金属最薄弱区域抵抗裂纹失稳扩展的能力，从而得到偏于危险的试验结果。

因此，有必要在适用于金属材料断裂韧性测试的相应标准基础之上进行必要的修改，并且补充部分特殊条款，重新建立一部满足焊缝金属断裂韧性测试要求的新标准。

有鉴于此，在ISO 15653:2010的基础上，于2012年等同制定了我国第一部适用于金属材料焊接接头的断裂韧性测试国家标准GB/T 28896-2012《金属材料 焊接接头准静态断裂韧度的试验方法》，用以满足我国与日俱增的焊接接头断裂韧度的测试需求。

由于ISO 15653标准于2018年推出新版，对原有标准进行重大变动，引入一系列计算裂纹尖端张开位移δ的新计算公式。

存在着2018版15653标准与新修订不久的ISO 12135:2016标准关于δ计算公式差异较大的问题。

在相当多情况下，按新计算公式得到的试验结果值显著增大，尤其当试样板厚小于25mm以及材料屈强比接近1时。

然而事实上，石油化工/火电发电/海洋工程等重大设施的管路、海洋与陆地长输管线、轨道交通、工程机械、钢结构桥梁等重大工程结构与装备所应用金属材料的厚度大部分低于25mm,其中我国广泛使用的x70 、X80钢陆地长管线的屈强比基本接近于1。

这使得按新公式计算试验结果所获得的δ值普遍增大，部分试验的测试数据计算结果提高50%左右。

由此可见，应对ISO15653:2018版标准进行系统研究，同时开展大量试验和有限元计算，科学分析新版ISO 15653裂纹尖端张开位移δ计算公式的准确性和适用范围。

在此基础上，结合我国石油化工、长输管道工程等国家重大基础设施的服役工况特点、最新失效案例及相关设计、安全性评估标准的应用情况与最新研究进展，重新修订国标GB/T 28896，制定适合我国上述重大工程设施服役特点的δ计算新公式。

一方面，避免计算结果的过度保守性，另一方面确保计算结果具有足够的保守性，避免所应用的重大金属结构和装备的服役安全性受到威胁，进而使我国在金属材料焊接接头准静态断裂韧度测试试验方法方面取得突破性进展。

拟修订的国家标准GB/T 28896主要规定了测试金属材料焊接接头焊缝金属及其热影响区部位断裂韧度K、δ（裂纹张开位移，CTOD）和J 积分的具体试验过程与方法。 GB/T 28896标准是GB/T 21143《金属材料 准静态断裂韧度的统一试验方法》的补充，使之更适用于焊接接头的断裂韧度测试。由于GB/T 21143标准涵盖了有关断裂韧度测试的几乎所有方面，因此与GB/T 28896标准在使用过程中存在着非常紧密的联系。 本次修订GB/T 28896，在采用ISO 15653:2018的基础上，针对GB/T 28896-2012版，拟修订的主要内容如下： （1）补充根据室温抗拉强度进行估算低温时抗拉强度的公式（6）： Rm(低温环境，温度值为T) = Rm(室温环境) {0.7857+0.2423exp[-T/170.646]}。 （2）针对GB/T 28896-2012版没有制定裂纹尖端张开位移(CTOD)的δ独立计算公式而完全指向或参考GB/T 21143，可能获得过于保守或偏于危险的实验结果等问题。因而本次修订将引入一系列计算裂纹尖端张开位移δ的新计算公式。由于使用δ的新计算公式计算的中/薄板及高屈强比条件下得到的试验结果值显著增大。考虑到压力容器及管道焊缝服役在双轴或三轴加载条件下，因而使裂尖拘束度显著增加，可能致使脆性失稳断裂发生的危险徒增。因此出于安全考虑，本次修订拟将壁厚小于25mm时，所使用的裂纹尖端张开位移计算新公式进行保守处理约定。 （3）针对大厚板焊接接头断裂韧性测试试件在预制疲劳裂纹过程时不容易保证裂尖平直的问题，修订时拟补充一种反向弯曲方式的预制疲劳裂纹新技术，并对其使用方法进行了详细地规范处理。 （4）GB/T 28896-2012中浅缺口试样δ的计算公式是由J积分转换而来，可能带来计算处理复杂的问题，因此根据ISO 15653:2018，补充引入δ的直接计算公式。需要说明的是：本此标准修订不准备采用ISO 15653:2018版完全替代本标准早期版本利用J积分转换间接求解δ的做法，而是采取将ISO 15653:2018版标准推荐的裂纹尖端张开位移δ直接求解公式补充进GB/T 28896 标准的折中方式。 之所以这样处理是出于以下原因:由于直接与间接两种求解δ的方式特点不太一样，共存在一个标准中可以相互补充，以适应于不同的使用工况或习惯，而提供更多的选择。另外出于保守的考虑，建议使用修订标准时尽量采用计算δ值小的方法，除非对试验结果最有足够的保守性有充分的证据。