提高焊接接头疲劳强度的超声冲击法与TIG熔修法之比较

采用Q2 35B十字接头试件 ,就改善焊接接头疲劳强度的超声冲击法与TIG熔修法进行了全面对比。结果表明 :超声冲击处理对焊趾区硬度的影响不如TIG熔修明显 ;TIG熔修对焊趾几何外形的改善程度好于超声冲击法 ;TIG熔修处理工艺在焊趾区引入了残余拉应力 ,而超声冲击在焊趾区形成了较大数值的压缩应力。Q2 35B十字焊接接头经TIG熔修后 ,其疲劳强度 (2× 10 6 )提高 5 1% ,低于超声冲击处理对相同试件的疲劳强度 (2× 10 6 )改善程度 (6 4% )。     

超声冲击法提高低碳钢焊接接头疲劳强度的研究

焊接结构中,焊接接头的疲劳强度远远低于母材的疲劳强度。大量的实验表明,疲劳裂纹主要起源于接头焊趾处,因此处理焊接接头焊趾将会提高接头的疲劳强度。文中利用自行研制的超声波冲击实验装置,对提高低碳钢焊接接头疲劳强度进行了研究。     

改善焊接接头疲劳强度超声冲击法的试验研究

利用自行研制的超声波冲击试验装置,对几种典型焊接结构用钢(Q235B和16Mn)的对接和十字接头(熔透)实施冲击处理.然后进行焊态与冲击处理态的弯曲与拉伸两种加载方式的疲劳对比试验.分别获得了各种情况冲击处理前后的σ-N曲线及条件疲劳极限(2×106周次).结果表明超声冲击处理后,Q235B对接接头条件疲劳极限(2×106周次)提高了57%(拉伸),十字接头(4点弯曲)提高了64%,能够提高疲劳寿命40～60倍左右.16Mn对接接头条件疲劳极限(2×106周次)提高了90%(拉伸),十字接头(拉伸)提高了67%,能够提高疲劳寿命多达30～100倍.超声冲击处理对16Mn疲劳强度与寿命的改善程度高于Q235B.     

焊接接头TIG熔修的疲劳强度及低温性能研究

以海洋石油钻井平台桩腿所用的普通低合金钢角焊缝为例，研究TIG(tungsten inert-gas arc)熔修对焊接接头性能的影响。TIG熔修可提高接头疲劳强度及低温性能，其效果取决于熔修工艺及规范。文中对多种规范的TIG熔修试样和未熔修试样，进行疲劳试验及落锤试验，推出疲劳寿命公式，并得到S-N曲线，确定了本试验条件下的最佳工艺规范参数，应用该工艺参数可提高疲劳强度189％，降低脆性开裂温度70℃。该熔修工艺已试用于海洋平台实际结构的桩腿裂纹补焊修复中，使补焊焊缝的疲劳寿命大幅度提高，效果明显。     

提高焊接接头疲劳强度的低相变点焊条和超声冲击方法

由于焊趾部位存在有应力集中和残余拉伸应力,焊接接头的疲劳强度远低于基体金属,超声冲击和低相变点焊条的应用是近年来发展的提高焊接接头疲劳强度方法。通过对横向对接焊接接头和纵向角接板焊接接头试件的疲劳试验,在2×106循环次数下与普通E5015焊条焊态试件相比,超声冲击处理的两种型式接头的疲劳强度分别提高50％和71％,低相变点焊条焊接的两种型式接头的疲劳强度分别提高11％和41％,相应接头的疲劳寿命也有大幅度的提高。试验结果说明,两种方法都是提高焊接接头疲劳强度的有效方法,其中超声冲击方法的提高程度较高,而由于免去了焊后加工处理工序,低相变点焊条方法更适合于具有高值残余拉伸应力纵向焊缝焊接接头疲劳强度的改善。     

改善焊接接头疲劳强度超声冲击装置的研制及应用

使用超声波冲击焊趾来提高焊接接头及结构的疲劳强度,是国际上刚刚出现的一种新方法。本文对超声冲击方法的实验装置进行了研究,研制成功了一台可以用于实际冲击处理的样机,利用所研制的实验,对１６Ｍｎ钢几种焊接接头实施冲击处理,并进行了冲击处理前后的对比疲劳试验,１６Ｍｎ对接接头疲劳强度（２＊１０＾６）提高了９０％（拉伸）十字接头（拉伸）提高了６７％,能够延长疲劳寿命３０－１００倍以上。     

超声波冲击提高高强度装甲钢焊接接头疲劳强度的应用研究

通过残余应力、疲劳寿命的对比,研究了超声波冲击处理对装甲钢焊接接头的疲劳寿命影响。试验结果表明,在相同载荷与试验条件下,受到超声处理的高强度装甲钢焊接接头疲劳寿命远远高于未受冲击处理的焊接接头。     

超声波冲击与TIG熔修复合强化改善高强钢焊接接头的疲劳性能

研究表明超声波冲击方法与TIG熔修方法在提高焊接接头疲劳性能机理方面存在着很强的互补性。提出一种对接头焊趾先进行一遍TIG熔修处理,然后再实施超声波冲击的复合处理新方法用来改善焊接接头的疲劳性能。对比疲劳试验结果显示:①在一定的应力范围内,超声波冲击处理试件与原始焊态试件相比,疲劳强度提高95％左右,疲劳寿命延长3.6-62倍。②TIG熔修试件与原始焊态试件相比,疲劳强度的改善程度高达34％左右;在较高应力范围内,疲劳寿命没有提高:在低应力范围内,延长疲劳寿命约为0.4—1.3倍。③超声波冲击+TIG熔修复合强化试件与原始焊态试件相比,疲劳强度提高120％左右,疲劳寿命延长28—125倍。④TIG熔修+超声波冲击复合处理能够在TIG熔修和超声波冲击处理的基础上,进一步改善焊接接头的疲劳性能;与单纯的超声波冲击相比,在高应力区域内,TIG熔修+超声波冲击复合处理一定程度上克服了单纯的超声波冲击对所处理的焊接接头疲劳性能改善程度大幅度降低的缺点。     

用打磨的方法提高焊接接头的疲劳强度

在焊缝脚部产生疲劳裂纹的原因有以下两个。第一,焊脚处是基本金属和焊缝金属截面发生变化,产生应力集中的地方;第二,在焊脚处可能产生细小焊缝夹渣,夹渣的最大深度约0.4mm。夹渣的存在就如同存在着细小、尖锐的裂纹,一旦施加上循环载荷,便会在该处产生疲劳裂纹。为此,在焊脚的地方应进行打     

LY12硬铝合金TIG与A—TIG焊接接头组织和熔深的研究

针对Al-Cu—Mg系共晶型高强度LY12硬铝合金,进行了TIG与A—TIG焊接接头组织特征和熔深变化规律的研究。结果表明,在相同焊接规范下,TIG与A—TIG焊接接头焊缝区金相组织均为树枝状晶,热影响区金相组织均为等轴晶,差别在于A—TIG焊接接头组织晶粒较粗大。高倍显微镜下的金相组织显示,A—TIG焊缝区和热影响区中强化相数量比TIG焊多,且比TIG焊粗大。另外由于活性剂的加入,电弧产生收缩,热量集中,使得A—TIG焊熔深比TIG焊大。     

TIG熔修对焊接接头海水腐蚀疲劳性能的影响

对经过 TIG 熔修的海上平台用钢(A537)的板状焊接接头进行了海水腐蚀疲劳试验。试验条件是:加载频率0.2Hz,应力比 R=-1,海水温度20°±1℃,阴极保护电位-850mV±30mV,SCE。就平均寿命来说,TIG 熔修试件的海水腐蚀疲劳寿命为原始焊缝(as-welded)试件寿命的四倍至六倍,并且随应力范围的降低而差别增大.在自由腐蚀条件下,TIG 熔修试件的寿命也比原始焊缝试件的寿命长得多。     

TIG熔修提高平台立焊接头疲劳强度及实船应用

海洋平台的实际结构中大量裂纹产生在结构的立焊焊缝位置上。针对立焊特点，试验采用模拟实际结构的异种钢T型焊接接头，选用实际船台材料A514-EH36，制定适合立焊的熔修工艺及规范，并进行相应的疲劳试验。利用最小二乘法给出立焊时疲劳寿命的估算式及S-N曲线。试验分析结果表明，熔修试件疲劳强度提高49．4％，寿命增加6倍。该补焊熔修工艺已试用于海洋平台实际结构的补焊修复之中。     

高强钢焊接接头的疲劳强度研究

对某种国产高强度钢的横向和纵向两种对接形式的焊接接头疲劳性能进行试验研究。焊接接头疲劳性能分散性很大，文中采用“定时截尾寿命”试验数据处理方法拟合试验数据，获得焊接接头的P—S—N曲线，并与舍去越出点的常规处理方法进行对比。结果表明，在高存活率下、长寿命区，常规方法所得结果是不安全的。     

用断裂力学方法评定焊接接头的疲劳强度

1.绪言因焊接构件逐渐向高速,大载荷方向发展,所以作用在焊接接头区的交变载荷也就更苛刻。为此,对焊接接头区的疲劳强度的评定精度要求更高,以评定结果作为共同的基础,来合理地配合强度设计、焊接施工以及无损检验。目前,我们正致力于上述工作。如图1所示的焊接接头起裂点,几乎都在加强焊缝的焊趾区、焊接缺陷或未焊透区的根     

相变应力及其改善焊接接头的疲劳强度

基于钢铁材料相变体积膨胀的原理,自行研制成功专用低相变点焊条,在自然冷却条件下焊缝金属依靠相变应力可以获得残余压缩应力。利用所研制的低相变点焊条和普通E5015焊条分别对几种典型的接头进行焊接,疲劳试验证明：在2×106循环次数下,前者的焊接接头疲劳强度比后者提高11%～58%。同时还证明焊接接头的应力集中和拘束度越大,疲劳强度的改善效果越加明显。本方法为改善焊接接头的疲劳强度提供了一条新的途径。     

浅析应力集中对焊接接头疲劳强度的影响

焊接结构能否承受交变动载荷主要是看焊接接头的疲劳强度.应力集中是造成焊接疲劳的一个重要因素,采用改善焊缝几何形状、焊接接头类型等措施来降低应力集中可以有效地提高焊接接头的疲劳强度.     

变幅载荷下超声冲击处理焊接接头的疲劳行为

为研究变幅载荷作用下超声冲击处理焊接接头的疲劳行为,采用非承载纵向角接接头进行了Q235B及16Mn钢原始焊态与超声冲击处理态的对比疲劳试验。试验结果表明：①在变幅载荷作用下,Q235B超声冲击处理试件与原始焊态试件相比,疲劳强度提高69%左右,疲劳寿命延长5.7～19.0倍。②在变幅载荷作用下,16Mn超声冲击处理试件与原始焊态试件相比,疲劳强度提高80%左右,疲劳寿命延长2.5～17.0倍。③在变幅载荷作用下,超声冲击处理焊接接头与原始焊态试件的疲劳性能均有所下降：Q235B超声冲击处理焊接接头的疲劳寿命约为恒幅载荷作用时的1/3,原始焊态的疲劳寿命约为恒幅载荷作用时的70%;16Mn超声冲击处理焊接接头的疲劳寿命约为恒幅载荷作用时的1/3,原始焊态的疲劳寿命约为恒幅载荷作用时的75%。④超声冲击处理焊接接头在承受强烈的变幅载荷时依然具有很高的疲劳强度。     

超声冲击处理焊接接头疲劳设计若干问题的探讨

对大量超声冲击处理焊接接头的试验结果进行分析总结,探讨超声冲击焊接接头疲劳设计与原始焊接接头的差异,并得到下述结论：①材料强度对超声冲击方法改善焊接接头疲劳性能的处理效果有一定影响,随着接头材料强度的提高改善效果也越好,因此采用低强钢超声冲击处理焊接接头的疲劳试验结果得到疲劳设计S—N曲线是安全的。②超声冲击处理焊接接头试件S—N曲线的斜率m远大于3(6～23),不能将试验结果硬性规定按m=3．0进行统计处理,推荐取m=10。③经过超声冲击处理后其疲劳强度不再与所外加的平均应力无关,而是随着应力比R的增加,接头所能够承受的疲劳应力幅度有所降低。因此建议采用最大应力对超声冲击处理焊接接头进行疲劳设计。④当采用最大应力对超声冲击处理焊接接头进行疲劳设计时,外载荷中所含平均应力与超声冲击处理焊接接头在FAT(200万次循环次数下的特定疲劳强度,将其定为疲劳级FAT)下的疲劳强度(应力范围)之间．的关系为：F(R)=1．25-0．5R,-1≤R≤0．5。     

焊接接头的应力集中及其对疲劳强度的影响

由统计的方法得到焊接接头的几何尺寸,用理论计算确定不同焊接接头形式在不同余高下焊缝处的应力集中系数,并从应力分析的角度研究应力集中对铝合金轴向疲劳强度的影响。本研究结果可供铝合金焊接结构的强度设计参考。     

海洋结构钢焊接接头低周疲劳强度的研究

对进口结构钢A537和国产结构钢E36模拟节点热点处应力状态制成接头试件,采用极大似然性原理组织试验,考察材料、介质（空气和海水）、工艺（焊后或焊修）对接头疲劳强度的影响,并获得这两种钢的焊接接头的概率-应力范围-寿命曲线（P-S-N）,对比管节点疲劳试验结构,表明“焊接接头疲劳寿命相对于管节点疲劳试验的启裂寿命”观点是安全的。