Investigation of Standardizing for Evaluation Method of Transverse Varestraint Test

Abstract

1. 緒 言 溶接時の高温割れ発生防止には，割れ発生時の温度やひ ずみなど普遍な物理量を用いた設計段階からの予測が重要 となる．高温割れ感受性評価では，これまでにバレストレ イン試験 1,2) や，C 形ジグ拘束突合せ割れ試験 3) ，Houldcroft 試験 4-6) ，Fissure bend 試験 7,8) などが提案，規格化され，評価 試験に用いられてきた．中でもバレストレイン試験は，こ れまでに最も広く用いられてきた高温割れ感受性評価試験 である． 本試験は，溶接(一般的には TIG メルトラン溶接が用い られる)中の試験片表面に強制的に曲げひずみを加えるこ とで高温割れを発生する外部負荷式の試験方法である．ひ ずみ負荷の方向に応じて，溶接方向と平行に曲げるロンジ 式，垂直に曲げるトランス式，熱源を移動せずに曲げるス ポット式の各試験が実施され，両曲げ式と片曲げ式の試験 機が使用されている．ロンジ式やスポット式は溶接熱影響 部の液化割れや延性低下割れ，トランス式は溶接金属部の 凝固割れ(延性低下割れに利用される場合もある)の評価 にそれぞれ適用されている．試験によって発生した割れの 数や長さを測定し，割れ数や総割れ長さ，最大割れ長さが 評価指標として用いられる．加えて，溶融池の冷却速度を 用いた凝固脆性温度領域( Brittle Temperature Range，以下 BTR で示す)や t /(2R + t)( t：板厚，R：ベンディングブロッ クの曲率半径)で求められる負荷ひずみを用いた割れ発生 限界ひずみの導出もしばしば実施されている．文献調査を 行ったところ，高温割れ感受性評価の約 90 % においてバレ ストレイン試験が採用され，その内訳はロンジ式が 17 %， トランス式が 27 %，スポット式が 28 %，残りの 28 % は方式 が不明であった． バレストレイン試験は，1965 年に W. F. Savega らによってVarestraint test is one of the most-used methods to evaluate weld solidification cracking susceptibility. However, standard about the detailed test method and the evaluation method has not been clearly defined. Thus, it is required to standardize the methods of Varestraint test and the evaluation indexes in order to compare the results tested by each researcher.In this study, round-robin test of transverse-Varestraint test with GTAW was carried out under identical specimens and test conditions using five test machines to clarify the influence of test machine and human factor on the test result. Crack number and crack length were measured using a scanning electron microscope (SEM) and an optical microscope. 6 evaluators measured the crack number and the length.The maximum crack lengths measured by the evaluators were nearly the same. In contrast, there were big differences in the crack numbers and the total crack lengths. Thus, the influence of the human factor on the maximum crack length was relatively low and that on the crack number and the total crack length was high. This should be caused by different judgment depending on the evaluators for the crack opening and the propagated crack tip. Using SEM was an adequate measuring method for the crack length since the measurement using an optical microscope tended to cause false judgment of wrinkle as cracks. Maximum crack length must be appropriate evaluation index for solidification cracking susceptibility compared to the total crack length and the crack number.

Mechanical study of Trans-Varestraint Test by Using Numerical Analysis of Hot Cracking Based on Idealized Explicit FEM

“…The nominal strain generated by the bending can be calculated from the specimen thickness and the radius of the bending block. However, it has been reported that in this test, the estimated nominal strain and the actual strain acting on the weld metal differ significantly due to localized heat 3,4) .…”