含表面裂纹非匹配焊接接头的断裂行为

测试了两种超高强度钢低匹配接头母材、焊缝和热影响区的表面裂纹断裂韧性,比较了母材与热影响区的断裂韧度概率分布.同时采用有限元方法分析了匹配因子和裂纹位置对裂纹尖端张开应力和应力三轴度的影响.结果表明,当裂纹位于热影响区时,由于软焊缝使其应力三轴度降低,其断裂韧性明显好于母材;而当裂纹位于焊缝一侧时,匹配因子越高,距熔合线越远,则应力三轴度越低,断裂韧性越好;当裂纹位于焊缝中心时,两种匹配的断裂韧度相当.从而解释了试验结果.     

试样尺寸对SA508-3钢焊接接头断裂韧度的影响

针对大型核容器SA508-3钢焊接接头断裂韧度进行了研究.结果表明,在大试样条件下,母材、焊缝金属及热影响区的断裂韧度存在差异,焊缝金属的断裂韧度优于热影响区,母材的断裂韧度最低.试样几何尺寸直接影响裂纹尖端的应力状态,小试样时裂纹尖端处于平面应力状态,母材、焊缝金属及热影响区全部呈韧窝断裂,表现出良好的塑性;大试样时裂纹尖端处于平面应变状态,母材断口特征转变为准解理与解理混合断裂,热影响区为典型的准解理断裂,焊缝为韧窝断裂.     

厚板转子钢多层多道焊接头不同微区断裂韧度的分析

文中研究了厚板转子钢多层多道窄间隙焊接接头不同微区的断裂韧度,主要包括接头中热影响区粗晶区及细晶区,焊缝中的柱状晶区和等轴晶区.结果表明,焊缝内柱状晶区断裂韧度（J_m）最低,断裂韧度最小值为195 kJ/m2,而热影响区的细晶区断裂韧度最高,J_m为1 265 kJ/m2.热影响区细小的等轴晶粒（1~12 μm）和晶内均匀分布的碳化物是其断裂韧度较好的主要原因.焊缝内组织主要为回火索氏体,以柱状晶形式分布在焊缝中,裂纹容易沿柱状晶晶界扩展,导致焊缝的断裂韧度较低.整个接头柱状晶与等轴晶组织交替分布,提高抗裂纹扩展能力,保证了整个焊接接头的安全可靠.     

管线钢焊接接头H2S应力腐蚀试验分析

采用楔形张开加载(WOL)试样,对X56、X65管线钢不同焊接工艺下焊接接头的焊缝金属和热影响区在H2S介质中的抗应力腐蚀性能进行了试验研究.结果表明,全部平行试样都发生了少量的裂纹扩展,当应力强度因子K达到临界值(KISCC),裂纹不再扩展.在文中采用的焊接工艺下制备的X56钢和X65钢焊接接头,热影响区的抗H2S应力腐蚀性能略强于焊缝金属,且焊缝金属和热影响区性能均低于文献中介绍的母材性能,可以认为是焊缝金属和热影响区粗晶区的晶粒粗化、焊接缺陷、焊接残余应力和焊缝的高匹配等因素造成的.     

TMCP钢焊接热影响区局部脆化区断裂韧度测试

针对强度(屈服点应力)级别为420-460MPa的三种TMCP钢,探讨通常的焊接热影响区局部脆化区断裂韧度测试方法的可行性及存在问题。由于多层焊热影响区组织复杂,需进一步研究确认试验中得到的断裂韧度能否代表局部脆化区的韧度。试验结果发现,对多层焊热影响区试样,试验后必须进行刨面(Sectioning)分析,首先检查疲劳裂纹前沿是否位于所测试的目标区域;其次当有延性裂纹扩展时,检查延性裂纹扩展是否偏离目标区域。当满足这些条件时,所测试的断裂韧度才能代表目标区域的韧度值。同时也试验研究了焊缝强度匹配对热影响区断裂韧度的影响。     

30CrMnSiNi2A钢异质焊接及接头力学性能研究

以HTJ-3焊条为对比焊条,应用插销试验研究了HTG-1焊条焊接调质态30CrMnSiNi2A钢的冷裂纹敏感性,分析了预热温度对冷裂纹敏感性的影响,测试了HTG-1焊条所焊接头的力学性能。结果表明:采用HTG-1焊条可以有效地降低该钢焊接冷裂纹敏感性;预热温度增加,抗冷裂效果更好。焊缝金属冲击韧度远大于母材,对试验温度不敏感,断口为韧性断口;焊接接头拉伸试样断裂于焊缝,强度远低于母材。     

裂纹深度和强度组配对焊接接头断裂性能的影响

利用弹塑性有限元计算和三点弯曲试验对不同裂纹深度，不同强度组配焊接接头试样的断裂性能进行了研究，着重讨论了裂纹深度和组配的不同对焊接接头试样加载过程中塑性区形状及大小，深浅裂纹分界点，抗断性能，裂纹尖端张开位移ＣＴＯＤ，Ｊ积分的影响。结果表明，裂纹越浅。加载时塑性区域大，断裂韧性值越高，高组配焊接接头试样加载时由于塑性区扩展到母材而具有较大的塑性区，低组配焊接接头试样加载时塑性区被抑制在焊缝中，尺     

超高强钢焊接接头表面裂纹断裂韧度测试

本研究分别测试了31Si2MnGrMoVE钢母材、焊缝和热影响区(HAZ)的表面裂纹断裂韧度,并将接头的断裂韧度与母材进行比较。结果表明,焊缝和热影响区的表面裂纹断裂韧度均高于母材,所采用的焊接材料和焊接工艺合理。从而,为固体火箭发动机壳体设计提供了依据。     

30CrMnSiNi2A钢异质焊接及接头力学性能研究

以HTJ-3焊条为对比焊条，应用插销试验研究了HTG-1焊条焊接调质态30CrMnSiNi2A钢的冷裂纹敏感性，分析了预热温度对冷裂纹敏感性的影响，测试了HTG-1焊条所焊接头的力学性能。结果表明：采用HTG-1焊条可以有效地降低该钢焊接冷裂纹敏感性；预热温度增加，抗冷裂效果更好。焊缝金属冲击韧度远大于母材，对试验温度不敏感，断口为韧性断口；焊接接头拉伸试样断裂于焊缝，强度远低于母材。     

断裂应变对含损伤焊接接头裂纹扩展驱动力影响的数值

利用弹塑性损伤-应变耦合有限元方法，对含有损伤的焊接接头三点弯曲裂纹试样进行了模拟计算，讨论了母材区的断裂应变εfB的变化对焊缝区裂纹的扩展驱动力J积分的影响规律。结果表明，焊缝中裂纹的断裂行为受到焊缝两侧母材断裂应变的明显影响。对于无论何种强度匹配的接头，在焊缝区各项力学性能参数保持不变的条件下，随着母材区断裂应变的减小，损伤率的增加，损伤区的扩大，焊缝中裂纹韧带区塑性应变及裂纹扩展驱动力J积分均有明显的提高；随着接头强度匹配比M的降低(即母材屈服强度的升高)，母材区断裂应变的变化对J积分的影响作用逐渐减弱；随着焊缝宽度的逐渐增加，母材断裂应变的变化对J积分的影响作用逐渐减弱，焊接接头试样的计算J积分值逐渐趋向于全焊缝材料试样计算得到的J积分值；当焊缝宽度增加到2H／a约为0．6时，母材断裂应变的变化对焊缝区裂纹扩展驱动力J积分的影响作用完全消失。     

海洋平台用钢D36超大厚度焊接接头CTOD试验

依据英国标准BS7448断裂韧度试验标准(ISO/TC164/SC4-N400)和DNV-OS-C401,采用埋弧焊和CO2气体保护焊工艺对国产钢板板厚为80 mm的海洋石油平台导管架对接接头试样进行了低温裂纹尖端张开位移(CTOD)试验.测试了零度下该工艺的焊缝和热影响区的CTOD断裂韧度,探讨了这种大厚板焊接接头在埋弧焊和CO2气体保护焊工艺下免除焊后热处理的可能性,为海洋平台施工建造提供科学依据.     

力学失配对电子束焊接接头疲劳裂纹扩展行为的影响

研究了高温合金电子束焊接接头区的疲劳裂纹扩展行为,深入分析了接头区力学失配对疲劳裂纹扩展方向及疲劳裂纹扩展速率的影响规律。结果表明,由于力学不均匀性的影响,电子束焊接接头的疲劳裂纹扩展具有不稳定性,位于高匹配焊接区的疲劳裂纹偏离原裂纹扩展方向,跨越焊接区与母材,呈复合型扩展;焊接区疲劳裂纹的集团使得裂纹尖端有效应力强度因子减小,因而焊缝区裂尖局部有效裂纹扩展驱动力下降,导致接头的疲劳裂纹扩展速率下     

焊接接头高应变率下的动态断裂韧度分析

对采用Hopkinson气炮加载－Charpy V形冲击试样试验方法对焊接接头高应变率下的动态断裂韧度数据进行了分析研究，通过对试样断口形貌、冲击吸收功、断裂韧度及其影响因素进行分析，表明在高应变率加载条件下，焊接接头冲击试样断口形貌有特殊的表现，延伸带或钝化区的尺寸大小反映了裂纹萌生前的塑性变形大小，也反映了裂纹萌生功的变化趋势。同时说明焊接接头在高速动态冲击载荷作用下，其断裂韧度参量受组配强度、冲击速度及环境温度等因素影响显著，焊接热影响区的断裂韧度值关系到焊接接头断裂韧度的好坏。     

TC4-DT钛合金电子束焊接接头的疲劳断口研究

采用单边缺口试样,用扫描电镜观察了TC4-DT钛合金母材及电子束焊接接头焊缝区与热影响区的疲劳断口,分别分析了疲劳裂纹起裂源、扩展区及瞬断区的断口形貌特征.结果表明,疲劳裂纹均起裂于试样缺口根部,并由试样的一侧扩展到另一侧,裂纹扩展初期均沿一定的结晶面扩展,属于脆性穿晶断裂;母材和热影响区的瞬断部位均有明显的韧窝出现,属于塑性沿晶断裂,而焊缝区断口上韧窝不明显;热影响区疲劳断口有疲劳条带出现,但在母材和焊缝区断口上很难看见.     

10CrNi3MoV船体钢焊缝断裂韧度的试验研究

为了研究10CrNi3MoV高强度船体钢不同强度焊缝金属的断裂韧度,使用相关的不同强度焊条制作接头试样,进行了金属拉伸试验与裂纹尖端张开位移(CTOD)试验,并利用金相显微镜和扫描电镜对母材与焊缝金属以及相应的CTOD断口进行了微观分析.研究表明,随着焊缝金属强度的降低,其断裂韧度有明显的上升趋势.通过金相与断口分析,讨论了其内在的微观组织依据.对于10CrNi3MoV钢,适度的低强匹配有利于提升焊缝断裂韧度,比传统的等强或高强匹配获得更好的焊接接头安全性能.     

焊接接头热影响区裂纹启裂行为的探讨

针对结构完整性评定中焊接接头难以评估问题，文中通过非匹配焊接接头“三材料”结构模型，建立热影响区中心裂纹启裂临界应力的失效评定图预测方法. 基于有限元ABAQUS软件分析，研究焊接接头热影响区裂纹启裂. 结果表明，高匹配焊缝促进热影响区裂纹启裂，软化的热影响区促进热影响区裂纹启裂，低匹配焊接接头，热影响区软化时，增加热影响区宽度促进热影响区裂纹启裂；热影响区硬化时，减小热影响区宽度促进热影响区裂纹启裂. 高匹配焊接接头，热影响区无论软化、硬化，增加热影响区宽度均促进热影响区裂纹启裂.     

D406A钢焊接接头断裂韧度测试

根据英国标准BS7448断裂韧度试验标准,采用多试样法,测试了D406A超高强度钢焊接接头的J-R曲线.取尺寸为B(板厚)×2B、缺口方向为板厚方向、带预制疲劳裂纹的标准试样进行三点弯曲试验.测试试件焊缝和热影响区的载荷-施力点位移曲线,从而得到J积分.然后对数据点进行拟合得到J-R曲线,计算出J积分临界值,从而解决了由于板厚不足而无法直接测试焊接接头临界应力强度因子的问题,为固体火箭发动机壳体设计提供依据.     

钛合金激光焊接接头的组织和力学性能

对2.5mm厚BT20钛合金激光焊接接头各区域(包括焊缝和热影响区)的组织特征进行了观察,并测试了焊接接头各区域的显微硬度分布以及室温条件下的接头拉伸、弯曲、疲劳及断裂韧度等力学性能.研究结果表明,焊接接头各区域的微观组织均以"网篮状"马氏体组织为特征,接头各区域显微硬度均高于母材.接头静抗拉强度基本与母材相当,塑性略低于母材.接头中值疲劳寿命与应力水平有很大的关系.在低应力水平下,接头中值疲劳寿命与母材相当,而在高应力水平下,接头中值疲劳寿命远低于母材.接头焊缝金属的断裂韧度显著低于母材,而热影响区断裂韧度则介于母材和焊缝金属之间.     

X65管线钢焊接接头CTOD断裂韧度

根据BS74 4 8断裂韧度试验标准 ,对X6 5管线钢焊接接头的低温 (0℃ )裂纹尖端张开位移 (CTOD)进行了测试。取尺寸为B× 2B(B为试样厚度 )、缺口方向为NP的试样进行三点弯曲试验 ,然后由所得到的 0℃下母材、焊缝和热影响区 (HAZ)的P -V曲线来计算CTOD值 ,并对试验结果进行了讨论和总结。对显微组织的分析表明 ,共有3个HAZ试件不满足裂纹尖端不超过熔合线 0 .5mm且落在粗晶区内的要求。该结果恰好与P -V曲线和所得的CTOD值相一致 ,从而解决了试验值分散性大的问题 ,同时为ECA评估提供了重要依据 ,验证了BS74 4 8标准的合理性并体现了它的优越性。     

不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳行为

通过腐蚀疲劳试验研究了在H₂S环境中不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳行为及机理，对试样的微观组织、断口和裂纹扩展路径进行了观察.结果表明，X65管线钢焊接接头焊缝的微观组织主要由先共析铁素体、粒状贝氏体和M/A组元构成，M/A组元增大了焊缝的脆性.粗晶热影响区主要由板条贝氏体和粒状贝氏体组成，焊缝和粗晶热影响区的硬度较高，韧性较差.在不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳机理均为阳极溶解+氢脆混合机制，但低应力幅下腐蚀作用带来的损伤更加显著.随着应力幅的增大，试样的腐蚀疲劳寿命显著降低，裂纹扩展的速率也越快.此外，二次裂纹主要沿着贝氏体板条束的晶界扩展，裂纹尖端在针状铁素体和先共析铁素体处产生了钝化现象，这两类组织有着良好的抗氢脆能力.