核电站主管道取样管焊缝裂纹缺陷分析

通过对主管道取样管焊缝缺陷进行金相检验和断口形貌分析,结合材料性能、焊接工艺及管座加工等因素,对主管道取样管焊缝裂纹缺陷产生的原因进行分析。结果表明,取样管焊趾附近的裂纹为疲劳裂纹,引起疲劳开裂的重要因素是外表面焊趾附近形状突变、机加工沟痕较深,在机加工时经受疲劳载荷。分析结果为防止后续项目发生同类问题提供了理论依据。     

超声波冲击对低合金高强钢焊后基材疲劳强度的影响

随为了研究超声波冲击技术对低合金高强钢焊接后基材疲劳强度的影响,自制14 mm厚Q355C板材作为焊接试件板材,焊接接头采用T型接头,取10件试板进行超声波冲击后进行疲劳试验测试,再取件未采用超声波冲击的试板直接进行疲劳测试作为对照。结果显示,焊态和冲击态的焊接试板失效形式均为焊趾处开裂;采用超声波冲击的试板疲劳寿命为85～110万次,比对照试板疲劳寿命50～70万次的循环次数提高了约60%;超声冲击处理态比原始焊态提高一个疲劳强度等级,由FAT80提高到FAT90。说明原始焊态和超声波冲击态T型接头的疲劳失效形式为焊趾处开裂,焊趾处的疲劳强度应低于母材的疲劳强度,焊缝焊趾为焊接结构的薄弱环节;经超声波冲击处理的Q355钢T型接头的疲劳强度在原始焊态的基础上有一定提升。超声冲击技术是一种高效的消除部件近表面缺陷、引进有益压应力的方法,其提高疲劳强度的原理结合了机械修磨和锤击的方式,设备轻巧方便,噪声和粉尘污染极小,基本无场地要求,且超声波冲击提高疲劳强度的程度相较于其他技术效果更加明显,是较理想的提高焊缝疲劳强度的方式。     

考虑焊趾形貌的十字焊接接头疲劳评定研究

针对十字焊接接头,考虑焊趾形貌特征,分别建立了包含圆弧形焊趾和直线形焊趾的两种有限元模型,分析了焊趾局部的应力状态;以有效缺口应力为控制参量,估算了循环拉伸载荷作用下十字焊接接头的疲劳寿命;开展了相关疲劳试验,对估算结果进行了验证。研究表明焊趾形貌对焊接接头的疲劳特性有较大影响,圆弧形曲线可以较好地描述焊趾形貌,循环拉伸载荷作用下裂纹通常在焊趾部位萌生,且位于靠近焊缝端面的圆弧段凸顶点附近,考虑焊趾形貌的有效缺口应力法可以作为焊接结构疲劳寿命的有效评定方法。     

提高焊接接头疲劳性能的低相变点焊条焊趾熔修技术

在焊接接头疲劳试验的基础上,首次提出了用于提高焊接接头疲劳性能的低相变点焊条焊趾熔修技术。采用低相变点焊条LTTE和普通焊条E5015,分别对非承载十字接头和纵向环绕角焊缝接头实施焊趾熔修,进行疲劳性能对比,并与该两种形式接头的全LTTE焊缝接头疲劳性能进行比较。结果表明:相对于普通焊条E5015接头,低相变点焊条LTTE焊趾熔修技术可以有效地提高焊接接头的疲劳性能,其疲劳强度达到全LTTE焊缝接头的疲劳强度。这一技术降低了LTTE焊条的使用成本,为低相变点焊条在工程实践中的推广应用提供了一条有效途径。     

变速箱中间轴焊接结构多轴疲劳寿命分析方法

重载车辆传动系统具有大速比、大扭矩的特点,其变速箱中间轴焊接结构承受复杂工作载荷,焊缝处易发生多轴疲劳破坏。为了更准确有效地对中间轴焊接结构的疲劳寿命进行评估,基于多轴结构应力法提出一种重载车辆变速箱中间轴焊接结构疲劳寿命分析方法,即建立含有焊缝细节的中间轴焊接结构有限元模型,求解得到焊缝危险点处的结构应力分量时间历程,并在结构应力平面上合成载荷路径,求得非比例加载路径的等效应力范围,最后结合主S-N曲线确定焊接结构的疲劳寿命。采用该方法分别对中间轴焊接结构的焊根、焊趾部位进行疲劳寿命分析并与疲劳台架试验结果进行对比,结果表明：分析得到的疲劳破坏位置和寿命值与疲劳台架试验结果均有良好的一致性,且焊根与焊趾寿命分析结果间的差异与已有文献多轴疲劳试验数据相一致,说明采用多轴结构应力法对变速箱中间轴焊接结构的疲劳寿命评估是可靠的。     

汽车下摆臂断裂失效分析

采用OM、SEM、光谱仪等设备对下摆臂焊合件的焊接接头及母材显微组织、断口显微形貌和材料的化学成分进行了分析,发现焊缝中存在根部裂纹及焊缝边缘存在未熔合缺陷。由于焊接工艺不当,导致下摆臂在焊接接头中形成冷裂纹,在服役应力的作用下,疲劳裂纹扩展,最终导致下摆臂断裂失效。结果表明:通过焊接工艺的改进,增加焊后去应力退火,可降低冷裂纹风险。     

980钢焊接接头在谱载荷作用下的疲劳裂纹扩展

对980钢焊接接头在谱载荷作用下的疲劳裂纹扩展行为进行了初步研究，用980钢焊接接头掉成两种标准CT试件，裂纹分别开在焊缝金属上和焊趾处平行于焊缝方向，在两种谱载荷下进行了疲劳裂纹扩展试验，采用Wheeler模型进行谱载荷作用下裂纹扩展分析。得到焊缝金属的载荷延滞效应明显，而焊趾处金属的载荷延滞效应不明显的初步结论。     

位移传感器安装座断口分析

某地铁车辆运营3年后,在日常检修时发现大量安装座加强筋焊趾位置焊缝和母材产生裂纹,部分底板因裂纹扩展导致断裂。对安装座各焊接组件在地铁运营过程中的受力状态以及裂纹焊接组件的化学成分、断口宏观形貌、断口微观形貌进行了分析。结果表明:产品焊缝密集、焊后焊缝内应力较大且未进行退火消除,造成车辆运行过程中产品表面应力环境显著恶化,并最终在薄弱位置形成高周低应力疲劳裂纹。     

构架管接头焊缝参数对疲劳缺口应力的影响

为了克服整体法进行焊接结构强度设计时造成的母材强度过剩,焊缝强度不足的问题,采用局部缺口应力法,分析了焊缝各局部参数对疲劳应力的影响程度;目的是在不改变整体结构参数的前提下,通过优化焊缝设计参数,实现焊接结构疲劳强度的提高。文章以某动车焊接构架为研究对象,建立了横梁管焊接接头的多尺度模型。以参数化的1mm虚拟缺口模型分析了各焊缝参数变化以及砂轮打磨半径对于缺口应力集中系数的影响规律,结果表明焊趾角度的影响较焊喉深度更为显著,而砂轮磨削的最佳半径为6mm。以构架整体模型分析了焊接接头在各疲劳工况下的实际受力情况,联合各向缺口应力集中系数并采用形状改变能密度准则计算了管接头焊趾处的多轴等效缺口应力。通过与原焊缝设计参数相比较,减小15°的焊趾角度能够降低10%的疲劳缺口应力,6mm的磨削半径则能够降低超过20%的疲劳缺口应力。     

对超声波冲击技术改善焊接接头疲劳性能的探究

超声波冲击技术是一种改善焊接接头残余应力的新方法,可以将焊缝及其焊趾区的残余拉应力转变为有利于提高疲劳性能的残余压应力,改善焊接接头的应力场分布,从而有效改善焊接接头的疲劳性能。     

铸造起重机金属结构的疲劳评定方法研究

铸造起重机金属结构的疲劳裂纹源主要位于构造形状突变区域的焊趾部位,裂纹从焊趾处萌生并扩展,因此必须引入局部应力概念对其进行疲劳评定。针对某在役铸造起重机金属结构,分别采用基于中值主S-N曲线的等效结构应力法和基于等效结构应力强度因子的断裂力学法,估算了端梁结构4条主焊缝危险点的疲劳寿命。结合铸造起重机实测裂纹数据进行了反推计算,获得了等效结构应力法的适用S-N曲线和断裂力学法的适用初始裂纹表面长度。研究表明,常规参数的等效结构应力法和断裂力学法是一般焊接结构疲劳评定的有效方法,但针对焊缝质量有特殊要求的重要焊接结构,必须采用合理的参数才能获得较准确的估算结果。     

焊接接头疲劳评定的等效应力强度因子法

等效应力强度因子 (equivalentstressintensityfactor,简称E SIF)法是近年来提出的一种新的疲劳评定方法 ,文中采用 16Mn钢的非承载角焊缝十字接头的疲劳试验结果对E SIF法的有效性进行研究 ,并分析讨论影响这种方法的有关因素。结果表明 ,采用等效应力强度因子法能对 16Mn钢非承载角焊缝十字接头的疲劳性能作出合理的评定 ,并能预测焊接接头的疲劳断裂位置 ,且该方法适合于焊态接头和较小焊趾半径的疲劳评定。等效应力强度因子法对应力集中区单元尺寸有一定的依赖性 ,对实际焊接接头的焊趾半径变化范围 (在 0 .15mm～ 0 .8mm内 ) ,选择焊趾半径与最小单元尺寸的比值 ρ/emin>1.7时 ,可以获得合理有效的等效应力强度因子ΔKⅠ 值计算结果 ;当焊接接头的焊趾半径较小 ( 0 .15mm～ 0 .40mm)时 ,等效应力强度因子法更为合理     

振动时效和超声冲击在消除装载机前车架焊接残余应力中的应用

采用振动时效+超声冲击的处理工艺对装载机前车架的关键焊缝进行了消除焊接残余应力试验,得出经振动时效处理以后,焊缝处的残余应力可以降低30%~50%,而经超声冲击处理以后,焊缝中的残余应力可以100%消除,同时植入对疲劳有益的压应力,并且可以将焊趾与母材的过渡区域变得平滑,减小焊趾处的应力集中水平。在实际时,可以采用振动时效+超声波冲击的复合工艺来消除前车架中的焊接残余应力,即先用振动时效对前车架整体进行处理,整体消除焊接残余应力,然后再利用超声波冲击针对关键焊缝进行消应力处理。     

超声冲击处理改善22SiMn2TiB钢焊接接头的疲劳性能

研究超声冲击处理(Ultrasonic impact treatment,UIT)对22SiMn2TiB钢焊接头疲劳性能的作用。疲劳试验用焊态和UIT样品,X射线衍射应力测定仪测试焊态和UIT样品残余应力分布,扫描电镜(Scanning eletron microscopy,SEM)对疲劳样品断口形貌进行分析,确定了裂纹形核机制。结果表明超声冲击处理可以提高22SiMn2TiB钢焊接头疲劳寿命。对于焊接接头,UIT改变了裂纹形核机制,从焊趾处的表面形核演变为次表面形核。UIT处理消除了焊趾处微缺陷,并引入残余压应力,限制焊趾表面起裂,导致焊接接头更长的疲劳寿命。     

基于等效结构应力法对含错边构件的疲劳性能分析

错边缺陷是焊接构件中最常见的缺陷，不同的参数条件会对其产生不同的影响。本研究在焊接构件焊根位置处进行打磨和未打磨处理，对不同错边高度的焊接构件施加不同大小的载荷，以此作为变量探究错边缺陷构件的疲劳性能。基于等效结构应力法，提取焊缝两侧关键节点的等效结构应力，计算应力集中系数和疲劳寿命。仿真结果表明：拉伸载荷相同时，焊缝错边量越大，应力集中系数对构件疲劳性能的影响越明显；拉伸载荷不同时，焊缝错边量越大，疲劳寿命的变化趋势越平缓。同时将不同错边高度的焊缝代入实际工程结构中进行验证，其结果与仿真结果相似。综合上述结论，在实际焊接过程中，需要控制焊接构件的错边高度在合理范围之内，并减少焊根对构件疲劳性能的影响。     

GH99镍基合金薄板电子束焊接头疲劳性能研究

电子束焊作为一种先进的连接技术,具有能量集中、焊接速度快、热影响区小等特点,被广泛应用于工业工程、航空航天等国民经济的重要领域。随着航天飞行器发动机设计寿命的不断提高,主要结构部件的电子束焊接头疲劳性能越来越受到设计工作者的关注,研究电子束焊接头的疲劳性能已经成为焊接工作者一个重要的课题。本文采用电子束焊接工艺,制备了GH99镍基高温合金薄板对接接头。针对电子束焊接头,进行了显微硬度测试、疲劳性能的研究及疲劳失效机理分析。研究表明,电子束焊接头焊缝中心及热影响区的维氏硬度与GH99镍基高温合金母材金属基本相同,接头并未出现性能的不均匀性。对两种工艺下的电子束焊接头的疲劳S-N曲线分析表明,适当加大电子束焊焊接电流,有利于减少焊缝焊根部位的焊接缺陷,有利于提高电子束焊接头的疲劳性能,从而提高了焊接接头疲劳寿命。     

汽车扭力梁加强板焊缝裂纹原因分析

汽车后扭力梁在四立柱耐久试验进行到规定里程近90%时,发现两处加强板和扭梁焊缝末端有明显裂纹。为找出裂纹产生原因,对两裂纹处进行了断口分析、化学成分分析和显微组织分析,并对该结构进行了仿真模拟受力分析。测试结果表明:一处裂纹起源于加强板和焊缝的未焊合处,另一处起源于加强板和焊缝的热影响区,焊缝裂纹的扩展属低应力疲劳扩展。扭力梁和加强板及焊缝的成分、显微组织、焊缝力学性能分析均满足设计要求;仿真分析表明,焊缝末端集中受力远低于屈服强度,存在未焊合缺陷并且服役应力小的区域先于其他服役受力大的区域先开裂。焊缝裂纹的根本原因是存在未焊合焊接缺陷,及焊接过程中的残余应力作用。     

转向架焊接构架强度模型及其对寿命预测的影响

为了对转向架焊接构架疲劳分析模型的合理性进行了探讨,以构架箱体梁为研究对象,针对主焊缝的不同处理方法建立了名义应力模型、结构应力模型和缺口应力模型。通过三种应力模型下应力特点、疲劳评估、累积损伤和参数影响的比较,结果表明:名义应力模型和结构应力模型下的应力大小和方向相似度较高,名义应力模型忽略焊缝的做法具有一定合理性,但前提是以焊趾前端应变片测试位置为应力取值点。缺口应力模型的特点在于能够较真实的描述焊缝局部的应力状态和循环特性;其优势也体现在能够同时对焊趾和焊根进行疲劳评估,因为计算结果显示箱体梁疲劳破坏也可能源于焊根处。由于结构应力模型对焊缝参数的变化并不敏感,进行焊缝参数优化时只能选择缺口应力模型。     

两侧分别单、双道MIG焊接A7N01铝合金T形接头的显微组织与性能

采用熔化极惰性气体保护焊(MIG焊)工艺对A7N01铝合金T形接头两侧分别进行单、双道焊接,研究了接头的显微组织、显微硬度和疲劳性能,分析了单、双道焊接的影响。结果表明:单道焊侧从熔合区至焊缝中心的显微组织依次由细晶、柱状晶和等轴晶组成,双道焊侧熔合线附近的显微组织与单道焊侧的相似,在两道焊缝交界处形成了柱状晶,且第一道焊缝的柱状晶相对粗大;接头两侧的母材区均存在软化区,且单道焊侧的软化程度更明显;两侧分别为单、双道焊接接头的疲劳寿命比两侧均单道焊的短,疲劳裂纹萌生于焊趾表面并向内部扩展,断口呈现准解理断裂和韧性断裂的混合断裂模式。     

D6AC低合金超高强度钢的MAG焊接头组织与性能分析

分析D6AC低合金超高强度钢的焊接性,采用MAG焊技术实现了低合金超高强度钢的可靠焊接。分析表明:焊接接头中无气孔、裂纹等缺陷;焊缝区域由粗大针状的马氏体和贝氏体组成,热影响区由贝氏体、珠光体和铁素体组成;母材区域由回火索氏体组成;MAG焊焊缝区域显微硬度高于母材,接头抗拉强度均在910MPa以上,MAG焊技术适合于低合金超高强度钢的焊接。