CN111965030A - 一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法，本发明通过对母材及焊缝进行硬度测试及微小拉伸试验，获得母材及焊缝不同的材料拉伸强度与硬度之间的线性关系，在需要测试相同母材及焊料焊接的焊缝拉伸强度时，可以通过硬度测试结果预测出焊缝不同的抗拉强度及屈服强度，由于硬度测试简便易行，对试样加工要求较低，对工件破坏性小，本发明简化了实际工程中焊缝拉伸强度测试的实验过程，同时也为现场管道焊缝及母材拉伸强度测试提供了一种非破坏性试验方法，提高了金属管道焊缝缺陷安全评价的准确性和可靠性，为管道安全服役奠定基础。

Description

一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法
【技术领域】
本发明涉及焊缝及母材力学性能的预测方法，具体涉及一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法。
【背景技术】
目前油气管道焊缝失效事故频发，往往造成较大的人员伤亡、环境污染及财产损失，因此环焊缝安全问题越来越受到管道运营商的重视。实际工程中，适用性评价结果是环焊缝修复的重要依据，适用性评价结果的准确性是决定管道能否安全服役的关键因素。而适用性评价结果的准确性取决于评价参数的取值。
在目前现有的焊缝适用性评价中，一般是用母材的力学性能代替焊缝的力学性能。其原因在于，焊缝在焊接过程中，由于不同焊层的焊条材料、焊接工艺、焊接电流等参数影响，最终成型的焊缝在不同区域的力学性能呈现出较大的差异，由于各区域较小，试样加工比较困难，很难对焊缝进行取样和拉伸性能测试，因此焊缝拉伸力学性测试技术也成为实际工程研究中的一大难题。在低钢级管道的焊接中，焊缝与母材之间为强匹配，将母材的性能带入焊缝安全评价模型中，计算出的结果偏于保守。但是随着X70及更高钢级管道的应用，焊缝与母材之间的强弱匹配问题仍需要实验验证。要回答该问题，就需要掌握焊缝不同的力学性能参数，尤其是抗拉强度和屈服强度。但是目前相关标准均是将焊缝作为整体结构进行研究，焊缝拉伸性能测试试样跨越整个焊缝区域，该方法得到的是焊缝的宏观力学性能，无法区分焊缝不同特征区域的力学性能差异。对于焊缝内部的缺陷，其附近的材料拉伸性能对缺陷的形成和扩展起决定作用，因此，焊缝材料力学性能是研究焊缝内部缺陷的形成和扩展机理，以及提高焊缝缺陷适用性评价准确性和可靠性的关键。目前确定焊缝拉伸力学性能的方法均采用室内试验，需要加工试样，焊缝拉伸性能测试的试样加工和实验较为繁琐，不适用于实际工程，而对于现场无法进行破坏性取样的管道，尚缺少行之有效的焊缝特征区域抗拉强度及屈服强度预测方法。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法，以克服现有技术中缺乏对实际焊缝特征区域抗拉强度及曲屈服强度预测的方法
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法，包括以下步骤：
步骤1，打磨并腐蚀试样加工段的一个端面，使得所述端面出现焊缝，试样加工段被焊缝分为第一母材区和第二母材区；所述焊缝包括从下到上依次堆叠的根焊层、填充层及盖面层，焊缝的两侧和两个母材区的交界区域为两个热影响区；
步骤2，根据各个区域的尺寸确定拉伸试样的尺寸；
所述拉伸试样分为两个夹持段，两个夹持段中间为测试段；测试段和夹持段的宽度小均于根焊层的宽度，夹持段的宽度大于测试段的宽度，测试段的宽度大于测试段的厚度，测试段和夹持段的厚度均等于热影响区的宽度；
步骤3，根据拉伸试样的宽度和厚度，在端面上的各个区域排布并画出加工位置处，所述加工位置处为矩形框，加工位置处的长度为夹持段的宽度，加工位置处的高度为夹持段的厚度；
步骤4，测量每一个加工位置处的硬度值；
步骤5，切割加工出所有的拉伸试样，将每一个拉伸试样进行拉伸力学性能测试，得到母材和焊缝中各个区域内拉伸试样的抗拉强度和屈服强度值；
步骤6，根据每一个加工位置处的硬度值，所有拉伸试样的抗拉强度值和屈服强度值，建立各个区域抗拉强度与硬度关系预测模型，以及各个区域屈服强度与硬度关系预测模型；
步骤7，对于相同材质的管道母材焊缝，根据母材和焊缝中各个区域的硬度值及上述两个预测模型，获得各个区域的抗拉强度和屈服强度。
本发明的进一步改进在于：
优选的，步骤2中，所述端面的粗糙度小于0.8。
优选的，步骤2中，所述拉伸试样满足测试段宽度×测试段厚度×σs小于拉伸设备量程的80％，所述σs为焊缝特征区域材料的屈服强度。
优选的，步骤3中，通过画网格的方法在各个区域画出加工位置处。
优选的，步骤4中，每一个加工位置处测量M个位置的硬度，M≥3，所有位置硬度的平均值为所述加工位置处的硬度值。
优选的，步骤5，采用线切割方式切割获取拉伸试样；首先切割出两个热影响区，再将其他的每一个区域内按层切割，每一层内划分有若干个加工位置处，然后再从热影响区和每一层中切割出单独的拉伸试样。
优选的，步骤5中，拉伸试验中，通过光学引伸计记录拉伸试样的变形数据，通过拉伸实验机记录载荷数据，通过变形数据和在和数据确定各拉伸试样的应力-应变曲线，最终得到母材及焊缝各个区域的抗拉强度及屈服强度值。
优选的，步骤6中，母材及焊缝特征区域抗拉强度与硬度关系预测模型为：
σl＝A1×H+B1 (1)
母材及焊缝特征区域屈服强度与硬度关系预测模型为：
σs＝A2×H+B2 (2)
式中，σ1为抗拉强度，σs为屈服强度，H为特征区域硬度，A1、A2、B1和B2为拟合参数。
优选的，A1、A2、B1和B2通过最小二乘法获得。
优选的，步骤7中，获得母材和焊缝中各个区域的硬度值有两种方法：第一种为在室内加工硬度试样，进行硬度测试，获得母材及焊缝各个区域的硬度值；第二种为在现场进行非破坏性检测获得硬度值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法，本发明通过对母材及焊缝进行硬度测试及微小拉伸试验，获得母材及焊缝不同的材料拉伸强度与硬度之间的线性关系，在需要测试相同母材及焊料焊接的焊缝拉伸强度时，可以通过硬度测试结果预测出焊缝不同的抗拉强度及屈服强度，由于硬度测试简便易行，对试样加工要求较低，对工件破坏性小，本发明简化了实际工程中焊缝拉伸强度测试的实验过程，同时也为现场管道焊缝及母材拉伸强度测试提供了一种非破坏性试验方法，提高了金属管道焊缝缺陷安全评价的准确性和可靠性，为管道安全服役奠定基础。
【附图说明】
图1基于金属材料强度与硬度关系预测母材及焊缝特征区域拉伸强度的实验流程；
图2焊缝特征区域结构分布示意图；
图3本发明所提出的母材及焊缝特征区域试样划分方法；
其中图3中的(a)图是母材及焊缝横截面示意图，图3中的(b)图是图3中(a)图的A-A向剖视图；
图4实施例一中获得的焊缝特征区域材料抗拉强度与硬度关系，其中横坐标表示母材及焊缝材料特征区域的维氏硬度，纵坐标表示焊缝材料特征区域抗拉强度，单位为MPa；
图5实施例一中获得的焊缝特征区域材料屈服强度与硬度关系，其中横坐标表示母材及焊缝材料特征区域的维氏硬度，纵坐标表示焊缝材料特征区域抗拉强度，单位为MPa；
图中：
1.第一母材区；2.第二母材区；3.盖面层；4.填充层；5.根焊层；6.第一热影响区；7.第二热影响区；8.特征区域拉伸试样；9.硬度测试点；10-焊缝。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1，本发明所提出的基于金属材料强度与硬度关系预测母材及焊缝特征区域拉伸强度的实验方法具体包含以下步骤：试样加工段选择、特征区域划分、拉伸试样设计及排布、硬度测试、拉伸试样加工及测试、预测模型、预测方法。
步骤一：试样加工段选择。
对焊缝材料进行观察，标注出包含错边、咬边、焊瘤等几何缺陷的部位；对焊缝进行无损检测，标注出表面裂纹、未焊透、未熔合等焊接缺陷部位。选取无缺陷部位作为试样加工段。试样加工段沿焊缝的长度大于特征区域拉伸试样的长度，所述特征区域是焊缝盖面层、填充层、焊跟及热影响区的统称。
步骤二：特征区域划分。
将选取的试样加工段沿垂直焊缝方向，切割成长度大于特征区域拉伸试样设计长度的坯料，打磨所述坯料的两个切割面，使其表面粗糙度低于Ra0.8并互相平行；利用焊缝腐蚀液对一个面进行腐蚀，至其显现出焊缝的热影响区、根焊层5、填充层4及盖面层3；如图2所示，整个试样加工段被焊缝10划分第一母材区1和第二母材区2，第一母材区1和第二母材区2之间为焊缝10，焊缝10和第一母材区1的交界处为第一热影响区6，焊缝10和第二母材区2的交界处为第二热影响区7；焊缝10从下到上依次包括根焊层5、填充层4和盖面层3，所述根焊层5的宽度小于填充层4，填充层4的宽度小于盖面层3。
步骤三：拉伸试样设计及排布。
拉伸试样至几何形状为扁平的狗骨状，所述试样测试段和夹持段之间通过圆弧过渡，使焊缝拉伸试样在不超出特征区域范围的前提下尺寸最大化；将热影响区的宽度作为拉伸试样的厚度H，所述拉伸试样两端为夹持段，中部为测试段，测试段的宽度W大于拉伸试样厚度H且小于根焊层5部位的宽度，同时满足σs×W×H小于测试设备量程的80％，其中σs为焊缝特征区域材料的屈服强度；拉伸试样夹持段的宽度小于根焊层部位的宽度且大于测试段宽度。
试样尺寸设计结果如下表所示
Figure BDA0002649796620000061
因为要测试的是焊缝的特征区域材料性能，而特征区域尺寸本身比较小，整个试样需要在特征区域内加工，为了减小加工难度和测试的尺寸效应，应该尽量增大试样尺寸。另外，热影响区是所有特征区域中最狭长的区域，所以在热影响区将试样厚度方向沿热影响区的宽度方向分布，为了保证每个区域加工的试样尺寸相同，试样厚度以热影响区的宽度为准，只要试样厚度能够包含在热影响区宽度内，其他区域也必然可以包含住试样厚度。
在坯料被腐蚀的端面用记号笔标记出各特征区域拉伸试样的排布，拉伸试样的长度方向沿焊缝的纵向，其一端面位于坯料被腐蚀面内。根据焊缝热影响区、盖面层、填充层及根焊层部分的尺寸，设计出每个区域可加工拉伸试样的数量及位置。在盖面层、填充层及根焊层，利用各区域几何形状特征，通过画网格的方法设计出拉伸试样在每一层的加工位置及数量，一个网格为一个加工位置；在焊缝的热影响区，拉伸试样的宽度方向沿热影响区轮廓线分布，在焊缝的盖面层、填充层和根焊层部分，拉伸试样的厚度方向沿焊层的堆积方向分布，利用各区域几何形状特征，通过画网格的方法设计出拉伸试样在每一层的加工位置及数量。对每一个拉伸试样加工位置进行编号。对母材区采用与焊缝填充层相同的方式进行拉伸试样排布。
步骤四：硬度测试。
利用硬度计测试每一个试样加工位置处的材料硬度，测试面为坯料被腐蚀的端面，每个试样的硬度测试点位于所划分的拉伸试样端面网格内，在同一个网格内进行至少3个不同位置的硬度测试，将多次测试的硬度值求平均值后作为所述位置(网格)的硬度值。
步骤五：拉伸试样加工及测试。
试样加工采用线切割方式，首先利用慢走丝方法将坯料两个热影响区沿轮廓整体切割下来，再将切割下来的热影响区薄片利用慢走丝线沿设计好的位置切割成拉伸试样。对剩余的坯料采用慢走丝进行切割，切割时，先将每一区域设计的网格形状每一层整体切割，再利用慢走丝将每一个试样进行切割。在图纸中标记出试样位置。
拉伸力学性能测试时，将拉伸试样夹持在拉伸实验机上，实验过程中利用光学引伸计对拉伸试样标距段的变形量进行监测记录，利用拉伸实验机对拉伸试样两端的载荷进行监测记录。试验完成后，利用光学引伸计记录的试样变形数据及拉伸实验机记录的载荷数据，计算出各拉伸试样的应力-应变曲线，进而得到母材及焊缝各特征区域材料的抗拉强度及屈服强度值。
步骤六：预测模型。
母材及焊缝特征区域抗拉强度与硬度关系预测模型为：
σl＝A1×H+B1 (1)
母材及焊缝特征区域屈服强度与硬度关系预测模型为：
σs＝A2×H+B2 (2)
式中，σ1为抗拉强度，σs为屈服强度，H为特征区域硬度，A1、A2、B1和B2为拟合参数。
利用最小二乘法对母材及焊缝特征区域的抗拉强度与对应位置的硬度进行线性拟合，获得式(1)中的参数A1和B1，即确定了母材及焊缝特征区域抗拉强度与硬度关系预测模型。
利用最小二乘法对母材及焊缝特征区域的屈服强度与对应位置的硬度进行线性拟合，获得式(2)中的参数A2和B2，即确定了母材及焊缝特征区域屈服强度与硬度关系预测模型。
步骤七：预测方法。
通过一次实验的前六步获得焊缝及母材特征区域拉伸强度与硬度关系预测模型后，对于相同材质的管道母材及焊缝，通过硬度测试获得母材及焊缝特征区域的硬度值，将硬度单位换算成与式(1)参数拟合时相同的单位后，即可根据式(1)预测母材及焊缝特征区域材料的抗拉强度，同样地，根据式(2)预测母材及焊缝特征区域的屈服强度。具体方法是：
(1)对于室内检测，加工硬度试样，进行硬度测试，获得母材及焊缝不同特征区域的硬度值，并将硬度单位换算成与预测模型中的硬度单位一致。将每个不同位置的硬度值代入式(1)，计算得到所述母材及焊缝特征区域的抗拉强度值；将每个不同位置的硬度值代入式(2)，计算得到所述母材及焊缝特征区域的屈服强度值。
(2)对于现场非破坏性检测，对母材及焊缝盖面层表面进行硬度测试，获得母材及焊缝盖面层的表面硬度，并将硬度单位换算成与预测模型中的硬度单位一致。将母材及焊缝盖面层表面不同位置的硬度值代入式(1)，计算得到所述位置的抗拉强度值；将母材及焊缝盖面层表面不同位置的硬度值代入式(2)，计算得到所述位置的屈服强度值。
实施例一
本实施例是基于金属材料强度与硬度关系预测天然气站场管道母材及环焊缝特征区域拉伸强度的试验方法。所述环焊缝为不同材质不等壁厚管道对接环焊缝。对接钢管母材a1为X60钢，厚度为28mm；母材b2为X 80钢，厚度为43mm。所述对接钢管外径均为914mm。
本实施例所提出的基于金属材料强度与硬度关系预测天然气站场母材及环焊缝特征区域拉伸强度的实验方法具体包含以下步骤：试样加工段选择、特征区域划分、拉伸试样设计及排布、硬度测试、拉伸试样加工及测试、预测模型、预测方法。
步骤一：试样加工段选择。
对焊缝材料进行观察，标注出包含错边、咬边、焊瘤等几何缺陷的部位；对焊缝进行无损检测，标注出表面裂纹、未焊透、未熔合等焊接缺陷部位。选取符合研究特征的部位作为试样加工段，试样加工段沿环焊缝环向长度为300mm，垂直焊缝的长度为120mm。
步骤二：特征区域划分。
将选取的试样加工段沿垂直焊缝方向，切割成长度大于特征区域拉伸试样设计长度的坯料，打磨所述坯料的两个切割面，使其表面粗糙度低于Ra0.8并互相平行；利用焊缝腐蚀液对一个面进行腐蚀，至其显现出焊缝的热影响区、根焊层、填充层及盖面层。
将选取的试样加工段垂直于环焊缝切割成长度为35mm的坯料，打磨所述坯料的两个切割面，表面粗糙度低于Ra0.8并互相平行。利用焊缝腐蚀液对一个端面进行腐蚀，显现出环焊缝的第一热影响区6、第二热影响区7、根焊层5、填充层4及盖面层3。
步骤三：拉伸试样设计及排布。
测量得焊缝第一热影响区6和第二热影响区7的宽度均为2mm，长度均为32mm，测量得根焊5的高度为4mm，宽度为10mm。设计特征区域拉伸试样的几何形状为扁平的狗骨状，厚度为1mm，测试段的宽度为2mm，夹持段宽度为5mm，所述试样测试段和夹持段之间通过半径3mm的圆弧过渡。
在坯料被腐蚀的端面用记号笔标记出特征区域拉伸试样8的排布。根据焊缝第一热影响区6、第二热影响区7、盖面层3、填充层4及根焊层5的尺寸，设计出每个区域可加工试样的数量为：第一热影响区6和第二热影响区7沿轮廓各加工6个试样，在盖面层3中加工3层，每层4个试样，在填充层4中加工6层，每层4个试样，在根焊层5中加工3层，每层2个试样。对母材区采用与焊缝填充层相同的方式进行试样排布。
步骤四：硬度测试。
利用硬度计测试每一个焊缝特征区域试样加工位置处的材料硬度，测试面为坯料被腐蚀的端面，每个试样的硬度测试点9位于所画网格内，在同一个网格内进行3次不同位置的硬度测试，将多次测试的硬度值求平均值作为所述位置的硬度值。硬度采用维氏硬度计，探头为HV1。
步骤五：拉伸试样加工及测试。
试样加工采用线切割方式，首先利用慢走丝方法将坯料的第一热影响区6和第二热影响区7沿轮廓整体切割下来，再将切割下来的热影响区薄片利用慢走丝线沿设计好的位置切割成特征区域拉伸试样8，对每个试样进行编号及位置标记。对剩余的坯料采用慢走丝进行切割，切割时，先将每一区域设计的网格形状每一层整体切割，再利用慢走丝切割出每一个试样。对每一个加工好的试样进行编号，并在图纸中标记出试样位置。
焊缝特征区域拉伸力学性能测试时，首先根据特征区域拉伸试样8尺寸设计及加工特征区域拉伸试样夹具；在测试前，用标记笔在试样测试段两端各标记一个白色小点，作为光学引伸计的识别点，利用游标卡尺或千分尺测量试样标距段的宽度和厚度；实验时，将特征区域拉伸试样8夹持在拉伸实验机上，实验过程中利用光学引伸计对试样标距段的变形量进行监测记录，利用拉伸实验机对特征区域拉伸试样8两端的拉伸力进行检测记录。试验完成后，利用光学引伸计记录的试样变形数据及拉伸实验机记录的载荷数据，计算出特征区域拉伸试样的应力-应变曲线，进而得到焊缝各区域材料的抗拉强度及屈服强度值。
步骤六：预测模型。
利用最小二乘法对母材及焊缝特征区域的抗拉强度与对应位置的硬度进行线性拟合，获得式(1)中的参数A1和B1，即确定了母材及焊缝特征区域抗拉强度与硬度关系预测模型。
利用最小二乘法对母材及焊缝特征区域的屈服强度与对应位置的硬度进行线性拟合，获得式(2)中的参数A2和B2，即确定了母材及焊缝特征区域屈服强度与硬度关系预测模型。
步骤七：预测方法。
通过一次实验的前六步获得焊缝及母材特征区域拉伸强度与硬度关系预测模型后，对于相同材质的管道母材及焊缝，通过硬度测试获得母材及焊缝特征区域的硬度值，将硬度单位换算成与式(1)参数拟合时相同的单位后，即可根据式(1)预测母材及焊缝特征区域材料的抗拉强度，同样地，根据式(2)预测母材及焊缝特征区域的屈服强度。具体方法是：
(1)对于室内检测，加工硬度试样，进行硬度测试，探头为HV1，获得母材及焊缝不同特征区域的硬度值，并将硬度单位换算成与预测模型中的硬度单位一致。将每个不同位置的硬度值代入式(1)，计算得到所述母材及焊缝特征区域的抗拉强度值；将每个不同位置的硬度值代入式(2)，计算得到所述母材及焊缝特征区域的屈服强度值。
(2)对于现场非破坏性检测，采用便携里氏硬度D型冲击装置对母材及焊缝盖面层表面进行特征区域硬度测试，获得母材及焊缝盖面层的表面硬度，并将硬度单位换算成与预测模型中的硬度单位一致。将母材及焊缝盖面层表面不同位置的硬度值代入式(1)，计算得到所述位置的抗拉强度值；将母材及焊缝盖面层表面不同位置的硬度值代入式(2)，计算得到所述位置的屈服强度值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，打磨并腐蚀试样加工段的一个端面，使得所述端面出现焊缝(10)，试样加工段被焊缝(10)分为第一母材区(1)和第二母材区(2)；所述焊缝(10)包括从下到上依次堆叠的根焊层(5)、填充层(4)及盖面层(3)，焊缝(10)的两侧和两个母材区的交界区域为两个热影响区；
步骤2，根据各个区域的尺寸确定拉伸试样的尺寸；
所述拉伸试样分为两个夹持段，两个夹持段中间为测试段；测试段和夹持段的宽度小均于根焊层(5)的宽度，夹持段的宽度大于测试段的宽度，测试段的宽度大于测试段的厚度，测试段和夹持段的厚度均等于热影响区的宽度；
步骤3，根据拉伸试样的宽度和厚度，在端面上的各个区域排布并画出加工位置处，所述加工位置处为矩形框，加工位置处的长度为夹持段的宽度，加工位置处的高度为夹持段的厚度；
步骤4，测量每一个加工位置处的硬度值；
步骤5，切割加工出所有的拉伸试样，将每一个拉伸试样进行拉伸力学性能测试，得到母材和焊缝中各个区域内拉伸试样的抗拉强度和屈服强度值；
步骤6，根据每一个加工位置处的硬度值，所有拉伸试样的抗拉强度值和屈服强度值，建立各个区域抗拉强度与硬度关系预测模型，以及各个区域屈服强度与硬度关系预测模型；
步骤7，对于相同材质的管道母材焊缝，根据母材和焊缝中各个区域的硬度值及上述两个预测模型，获得各个区域的抗拉强度和屈服强度。
2.根据权利要求1所述的一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法，其特征在于，步骤2中，所述端面的粗糙度小于0.8。
3.根据权利要求1所述的一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法，其特征在于，步骤2中，所述拉伸试样满足测试段宽度×测试段厚度×σs小于拉伸设备量程的80％，所述σs为焊缝特征区域材料的屈服强度。
4.根据权利要求1所述的一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法，其特征在于，步骤3中，通过画网格的方法在各个区域画出加工位置处。
5.根据权利要求1所述的一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法，其特征在于，步骤4中，每一个加工位置处测量M个位置的硬度，M≥3，所有位置硬度的平均值为所述加工位置处的硬度值。
6.根据权利要求1所述的一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法，其特征在于，步骤5，采用线切割方式切割获取拉伸试样；首先切割出两个热影响区，再将其他的每一个区域内按层切割，每一层内划分有若干个加工位置处，然后再从热影响区和每一层中切割出单独的拉伸试样。
7.根据权利要求1所述的一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法，其特征在于，步骤5中，拉伸试验中，通过光学引伸计记录拉伸试样的变形数据，通过拉伸实验机记录载荷数据，通过变形数据和在和数据确定各拉伸试样的应力-应变曲线，最终得到母材及焊缝各个区域的抗拉强度及屈服强度值。
8.根据权利要求1所述的一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法，其特征在于，步骤6中，母材及焊缝特征区域抗拉强度与硬度关系预测模型为：
σl＝A1×H+B1 (1)
母材及焊缝特征区域屈服强度与硬度关系预测模型为：
σs＝A2×H+B2 (2)
式中，σl为抗拉强度，σs为屈服强度，H为特征区域硬度，A1、A2、B1和B2为拟合参数。
9.根据权利要求8所述的一种金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法，其特征在于，A1、A2、B1和B2通过最小二乘法获得。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的金属材料母材和焊缝拉伸强度及屈服强度预测方法，其特征在于，步骤7中，获得母材和焊缝中各个区域的硬度值有两种方法：第一种为在室内加工硬度试样，进行硬度测试，获得母材及焊缝各个区域的硬度值；第二种为在现场进行非破坏性检测获得硬度值。
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