X70钢管道采用铜衬垫根焊的焊接接头疲劳性能

利用成组法,在应力比r=0.1的情况下分别对采用铜衬垫与陶瓷衬垫进行根焊的X70钢管道焊接接头进行了高频疲劳试验,并在一定的疲劳载荷及循环次数下,对比两种试样焊趾处疲劳裂纹的启裂情况. 结果表明,X70钢管道根焊采用铜衬垫焊接过程中,其背部的渗铜对构件疲劳强度基本没有影响,两种试样的S-N曲线基本一致,疲劳裂纹均起始于根焊背部焊趾处. 在相同的应力及循环条件下,焊趾处裂纹萌生情况无明显区别. 在此基础上,采用SEM方法进一步对疲劳断口进行了分析.     

SMA490BW钢激光-MAG复合焊T型接头疲劳性能

对激光-MAG复合焊和MAG焊T型接头进行了四点弯曲疲劳试验,采用最小二乘法拟合疲劳S-N曲线,估算了两种焊接方法 T型接头循环寿命为107时的疲劳强度。试验结果表明,当循环基数为107次时,激光-MAG复合焊接头的疲劳强度较常规MAG焊接头提高17.5%。观察两种焊接方法的疲劳断口发现,断口位置在熔合区的焊趾处,裂纹扩展区疲劳辉纹明暗相交,既短又不连续,呈韧性疲劳断口特征。但激光-MAG复合焊疲劳裂纹扩展区撕裂棱凸出较大,裂纹扩展时所需的动力更大,断裂韧性更高。分析发现,焊趾处圆滑过渡和细小的熔合区微观组织导致激光-MAG复合焊T型接头的疲劳强度高于MAG焊。     

超临界循环流化床锅炉高温过热器管开裂原因分析

某超临界循环流化床锅炉TP347H钢膜式壁高温过热器管频繁发生开裂,通过宏观检查、光谱分析、力学性能试验、显微组织分析以及运行情况分析等对其失效原因进行了研究。结果表明,取样管化学成分、力学性能均满足标准要求,显微组织未见异常;裂纹起源于管子与鳍片焊趾处,并从外壁向内壁扩展;管子开裂原因为:高温过热器管为大屏膜式壁结构,加之锅炉启动过程中,相邻管壁温度差较大且不断变化,造成管子在轴向方向的膨胀差较大并形成交变热应力,从而在焊趾应力集中部位产生热疲劳裂纹,同时管子与鳍片焊缝处的残余应力以及管子外表面存在的直道沟槽促进了裂纹的形成和扩展。     

合理焊接顺序在避免焊趾裂纹中的应用实例

通过实例介绍如何采用合理的焊接顺序来避免焊趾裂纹的产生。在焊接结构上,焊趾是主要的潜在裂纹源。一些表面裂纹可能在焊趾上先后成核、扩展,最终沿深度方向贯穿板厚。焊趾裂纹的产生与焊缝的受力状态有关。这种裂纹因位于焊缝的应力集中区内,受到高应力的作用,同时还受到附加弯矩的作用。合理的焊接顺序能够极大地减少焊缝中的残余应力和变形,此外活马板的使用能够使焊缝自由收缩,也可减小焊缝中的应力,避免焊趾裂纹的产生。     

岔管焊接裂纹的修复

西洱河三级水电站压力管道岔管是内加强月牙肋结构,采用16MnR钢材,管壁厚度30mm。肋板为组合式,由中肋板(厚30mm)和两块侧板(14mm)组成,岔管公切球直径4400mm。岔管在工地组装,按常规参数焊接。中肋板与岔锥管管壁的连接焊缝,焊后5～10h,在内壁中肋板左、右两侧焊趾处产生裂纹(冷裂纹),见图1所示。从焊趾处起裂,穿过中肋板焊缝热影响区,深入肋板后逐渐与中肋板表面平行,呈层状撕裂。裂纹长度:左侧长1500mm、     

焊缝几何特征对5A30铝合金焊接接头疲劳性能的影响

通过5A30铝合金不同焊缝形式、几何尺寸对接接头疲劳试验, 以及焊缝余高存在时焊趾处的应力集中系数的测定和理论计算, 研究了焊缝几何特征对铝合金焊接接头疲劳性能的影响. 结果表明: 单面焊双面成型和双面焊对接接头的疲劳性能相当, 在循环次数为(1.7～1.8)×106时, 疲劳强度约为100.MPa; 焊缝余高的存在使接头的疲劳性能明显降低, 增大焊缝余高, 接头疲劳性能显著下降, 去除余高, 则可使接头的疲劳寿命提高2～3倍; 厚度为4.mm板材对接接头, 焊缝余高为1～2.mm时, 焊趾处的应力集中系数较其他部位增大50%左右, 焊缝余高大于3.mm, 焊趾处的应力集中系数可超过1.70.     

十字接头恒幅和变载荷历程疲劳试验结果及预测

对十字接头分别进行恒辐轴向载荷和变载荷历程疲劳试验,接头疲劳裂纹通常开始发生在焊缝根部,但如果接头变形引起的弯曲应力较大,疲劳裂纹也可能发生在焊缝趾部。本研究试图找出影响焊接接头疲劳寿命各参数之间的相互关系,并利用作者引伸的焊接接头疲劳裂纹起始－扩展模型较精确地预测复杂焊件的疲劳寿命。该模型把疲劳裂纹起始寿命看成是疲劳裂纹萌生,早期生成并聚合成主疲劳裂纹的循环次数,利用应变控制疲劳数据和Ｐａｌｍｇ     

挤干辊断裂失效原因分析

采用扫描电镜、金相检验和化学分析等方法,对失效挤干辊套管发生断裂原因进行分析,结果发现挤干辊套管的材质与设计要求不符;采用环向焊接方式拼接的套管,管壁厚薄差异明显,最薄处的壁厚约为最厚处壁厚的1/2,在管壁最薄处的内壁附近存在焊接缺陷;挤干辊在服役过程中,整个辊身受到周期性载荷作用,在焊接缺陷处诱发形成疲劳裂纹源,造成套管发生断裂,挤干辊失效.     

基于ANSYS/FE-safe的桥式起重主梁疲劳寿命分析

为研究桥式起重机箱型主梁的在随机疲劳载荷下的疲劳特性,采用有限元软件,对其在五种典型工况下结构的静力特性进行了分析。分析结果显示,该主梁结构在其1/2跨附近的腹板与下盖板角焊缝处以及横向加筋板与腹板连接处焊趾处两个位置易产生应力集中,形成疲劳裂纹。采用多载荷步瞬态分析的方法确定该起重机主梁在完整工作循环下的应力热点区域关键节点的应力变化曲线及相应的载荷谱。基于有限元分析结果,利用FE-safe软件计算其在各载荷时间历程下的疲劳寿命分析,并结合统计数据估算其疲劳寿命。     

不同形状的耐候钢T形角接接头疲劳性能研究

T形角接接头在铁路货车箱型结构中应用较为广泛,该接头处受力较为复杂,其疲劳性能对于整车安全有着关键作用。对不同形状Q450NQR1高强度耐候钢多层多道焊T形角接接头进行三点弯曲疲劳试验和疲劳断口扫描试验。结果表明：a10角焊缝、向外凸焊缝与向内凹焊缝焊接接头的中值疲劳极限由高到低依次为289 MPa、277.5 MPa、241 MPa。疲劳试件分别在焊趾或焊缝之间启裂,焊趾处裂纹向母材延伸。观察其断口形貌可知：各区域具有典型疲劳断裂特征,启裂区存在同扩展方向一致的清晰细密的条纹,此种条纹是一种呈向外放射状且具有一定高度差的撕裂棱。扩展区随疲劳循环次数的增加而扩大,裂纹呈河流状分布,终断区观察到大小深浅不一的韧窝,故判断断口为韧窝型韧性断裂。     

超声冲击及焊缝余高对6082铝合金焊接接头疲劳性能的影响

本文对6082铝合金焊接接头分别进行超声冲击处理和磨平焊缝余高处理,研究残余应力和应力集中对焊接接头疲劳性能的影响。结果表明:经超声冲击处理后,接头焊趾及其附近区域表层晶粒明显细化;焊趾处由冲击前的残余拉应力转变为残余压应力,其疲劳寿命得到提高;超声冲击前后接头疲劳裂纹均萌生于焊趾部位,而磨平焊缝接头的疲劳裂纹大多萌生于母材圆弧过渡处。无论冲击与否,疲劳断裂机制均为准解理断裂。当超声冲击电流为1.0 A、冲击时间为2 min时,与未超声冲击试样相比,6082铝合金接头疲劳寿命提高11.18%,无余高接头相对焊接接头疲劳寿命提高30.71%。接头表层金属晶粒尺寸、残余应力以及应力集中是影响6082铝合金焊接接头疲劳性能的主要因素。     

转向架用SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能

采用超声疲劳试验方法对SMA490BW钢焊接接头的超高周疲劳性能进行研究,通过X射线应力仪对焊接试样残余应力进行测试,采用扫描电镜对疲劳裂纹的萌生、扩展及疲劳断裂机理进行观察和分析. 结果表明,SMA490BW钢母材的疲劳性能远高于焊接接头,在1 × 108循环周次条件下,接头的疲劳强度为141 MPa,仅为母材的44.2%. 接头裂纹主要萌生于焊趾表面缺陷处,疲劳断裂机理表现为准解理断裂, 并伴有塑性变形痕迹. 焊趾处几何不连续造成的应力集中和焊缝及其附近区域一定的残余拉应力,以及接头各微区组织和性能的不均匀性,是导致焊接接头疲劳性能偏低的主要原因.     

X65管线钢对接接头的疲劳性能

试验表明 ,焊接结构的疲劳裂纹主要起源于接头焊趾处 ,因此合理地处理焊接接头焊趾可改善其疲劳性能。超声冲击处理是一种通过改变焊趾区几何形状、消除焊趾缺陷以及调整焊趾区残余应力场来改善焊接接头及结构疲劳强度的有效方法。利用自行研制的超声冲击装置对X6 5钢焊接对接管接头实施了处理 ,然后进行了焊态、超声冲击处理态及母材的疲劳对比试验。结果表明 ,X6 5钢焊接对接管接头焊态疲劳强度△σ(2× 10 6)为 2 19MPa ;母材的疲劳强度△σ(2× 10 6)为 338MPa;超声冲击处理后接头的疲劳强度△σ(2× 10 6)为 30 2MPa。     

焊趾多裂纹的试验与仿真分析

焊接接头焊趾部位的疲劳裂纹多呈现为多裂纹形式.针对十字焊接接头,开展变幅载荷谱块下的拉伸疲劳试验,获得了表征裂纹瞬时前沿迹线的海滩条带的演变过程,验证了多裂纹的存在性,并且发现焊接接头焊趾处的多裂纹具有明显的不同步特性.采用有限元仿真技术,在焊趾部位分步插入多个半椭圆形初始裂纹,模拟了多裂纹的演变过程,获得了与试验断口一致的仿真结果.结果表明,裂纹融合导致裂纹前沿形状不断发生变化,最终有向半椭圆形状演变的趋势;焊接结构裂纹萌生和小裂纹扩展阶段在疲劳全过程中的寿命占比较大,具有不可忽略的影响.     

北仑港发电厂二号炉汽包上升管接座角焊缝的磁粉探伤

北仑港发电厂二号炉在进行气压试验时,有一处汽包上升管接座角焊缝上出现了裂纹,经检查,该裂纹位于沿焊缝圆弧与汽包壁熔合区的边缘处,其表面可见部分弧长约为150mm,宽约1mm,焊接详图及裂纹位置分别见图1～3.管接座规格为φ127mm×11mm,材质为SA210,汽包壁厚为197mm,材质为SA299.为确保质量,决定对其它类型管接座角焊缝进行全面的检验、包括上升管和饱和蒸汽引出管,即对所有焊缝实施100%的磁粉探伤,对总接头数30%的焊口实施超声检测,现就磁粉探伤作一技术分析.1 裂纹产生原因的初步分析裂纹刚好位于沿焊缝圆弧与母材(即汽包壁)的熔合区边缘处,由于裂纹开口较大且长度较长,气压试验时此处产生气啸声,已断定该裂纹属贯穿性裂纹.开口靠近表面的裂纹面上发现金属色不连续,为     

地铁构架裂纹焊补

我厂生产的地下电动客车运行六年多后返厂检修。发现低合金(20SiMn)铸造架都有裂纹,少者二处,多者达15处。据分析观察,裂纹多分布在构架上平面,横梁和各种吊座凸台的附近,长度15～100毫米。有的裂纹穿透构架壁厚,尤其是Ⅳ区的裂纹(见图)按原设计规定,不得有裂纹,不准焊修。     

搅拌摩擦焊和熔化极气体保护焊6082铝合金疲劳性能分析

对10 mm厚6082-T6铝合金进行搅拌摩擦焊(FSW)和熔化极气体保护焊(MIG焊)焊接,利用疲劳性能试验机、光学显微镜、扫描电子显微镜等手段对6082铝合金FSW和MIG焊接头的疲劳力学性能、微观组织、裂纹扩展特征、疲劳断口进行了分析. 结果表明,在疲劳寿命为2×106周次时,6082铝合金母材及其FSW和MIG焊接头的名义应力分别为126.3,110.2,84.2 MPa;在高应力水平下(Δσ=160 MPa),FSW接头疲劳寿命明显大于MIG焊接头、与母材的疲劳寿命相当. MIG焊疲劳断口均位于焊趾处,焊缝内的气孔缺陷为其主要裂纹源;FSW疲劳断口大多发生在轴肩边缘. 接头的微观断口具有准解理特征,断口中存在疲劳条纹和韧窝.     

基于Verity方法的焊缝疲劳评估原理及验证

Verity方法是计算焊缝疲劳寿命的最新方法.该方法是在有限元计算过程中,将焊趾处结点载荷向单元边分布载荷进行等效转换,以薄膜应力解析公式求解焊趾处结构应力,实现了结构应力对有限元网格不敏感方法.Verity方法还基于Paris断裂力学公式,推导了以等效结构应力幅为参数的主S-N曲线方程.为验证Verity方法的有效性,以装甲钢T形焊接接头为对象,进行了仿真计算与疲劳试验.结果表明,采用Verity方法计算结构应力具有网格不敏感特性,根据主S-N曲线方程计算结果与试验值较为接近,和其它传统焊缝疲劳评估方法相比,Verity方法计算精度高,优势明显.     

压缩机管线泄露原因分析

某压缩机管线使用一段时间后在焊缝附近发生漏气现象。通过对管线的宏观观察、成分与组织检测以及断口分析找到了泄露的失效模式和原因。该失效模式为疲劳开裂。失效原因为焊接过程中飞溅出的熔珠在焊趾处形成硬质点组织缺陷,焊趾处又存在应力集中,因而导致裂纹源的萌生并造成了最终泄露事故的发生。     

拼焊板在径向辅助压力下充液拉深工艺及数值模拟

基于Dynaform平台,就差厚拼焊板外缘径向辅助加压充液拉深工艺进行分析与研究,并以成形件最终壁厚分布和焊缝移动量作为评定标准,通过与传统拉深工艺对比,找出差厚拼焊板在拉深过程中焊缝移动所特有的共性,即在成形件底部焊缝向厚板侧移动,并在直壁处逐渐过渡到薄板侧。模拟结果显示,合理控制液室模腔中的充液压力、合理设计薄、厚板两侧的压边力及其分布、选择恰当的径向辅助压力能极大地提高拼焊板坯的成形性,并使成形件壁厚分布均匀,焊缝移动量小。