EH36钢埋弧焊焊缝金属组织临界断裂韧性

通过对典型海洋结构用钢EH36埋弧焊焊缝金属进行单边缺口拉伸试验(single edge notched tensile,SENT)研究焊缝金属中针状铁素体(acicular ferrite,AF)和先共析铁素体(proeutectoid ferrite,PF)的临界断裂韧性. 结果表明,AF的断裂韧性要高于PF,主要原因在于AF内部具有较高密度的位错及位错能,在外力作用下,裂纹尖端极易发生塑性变形而钝化;相反,PF组织较纯且均匀,位错密度较小,裂纹尖端并未发生钝化. 这种组织的不均匀性导致了焊缝金属断裂韧性较大的分散性,主要归结于试样预制裂纹尖端位置的微观组织性能.     

焊后热处理对复杂结构件完整性的影响

通过考虑热处理前后δ_CTOD值和残余应力变化,研究了焊后热处理对复杂结构件完整性的影响. 对厚板(80 mm)对接接头进行了焊态和热处理态的残余应力测量和断裂韧性(CTOD)试验. 相对厚板对接接头焊态,热处理态的残余应力有效降低,焊缝δ_CTOD值基本不变,热影响区δ_CTOD值有较大幅度下降;对带拘束和装配应力复杂焊接结构进行局部热处理并测试焊态和热处理态的残余应力. 结果表明,残余应力降低不明显,有的部位残余应力水平反而上升. 基于以上试验结果,对多种情况进行结构完整性的评估,发现了局部热处理并不能够改善复杂结构的安全性.     

基于Tanaka-Mura位错模型的疲劳裂纹萌生寿命预测

为了准确预测材料的疲劳寿命,提高结构疲劳寿命预测精度,对ABAQUS有限元数值模拟预测试样疲劳寿命的方法进行了研究. 基于Tanaka-Mura位错理论,利用python语言对ABAQUS进行二次开发,模拟预测了S960QL马氏体钢和Ti₂AlNb钛合金接头各区域疲劳裂纹萌生寿命. 利用泰森多边形法生成了晶体特征单元建立了微观子模型,考虑了体心立方结构相互垂直的两条滑移带作为潜在的裂纹萌生位置,并对具有相同取向的多条平行滑移带都进行了模拟计算. 通过计算得到的裂纹扩展速率变化,给出了裂纹萌生阶段过渡到裂纹扩展阶段的临界点处的裂纹萌生寿命. 模拟结果表明,除焊缝柱状晶组织外裂纹萌生寿命与试验数据吻合良好.     

超声冲击强度对焊接接头疲劳寿命的影响

采用超声冲击处理方法对Q345B钢十字接头进行处理,对比分析了两种振幅下焊接接头疲劳寿命的变化. 结果表明,在25 μm振幅下焊接接头的疲劳寿命相较18 μm振幅下焊接接头的疲劳寿命提高了4.3~7.6倍,从超声冲击处理后的宏观形貌、微观断口、冲击区域表层组织等方面比较分析了不同振幅下超声冲击疲劳延寿差异的原因,并建立有限元模型进行焊接温度场、应力场和超声冲击的数值模拟,将试验结果与有限元计算结果进行综合对比分析. 结果表明,同等冲击条件下振幅越大,压应力层更深,试件表面压应力值更大.     

超声冲击态焊接接头疲劳性能分析

使用ABAQUS软件对T形接头进行超声冲击处理,将处理结果导入隐式分析模块中得到了稳定的残余应力场.随后对冲击处理后的接头施加不同的拉伸载荷,计算不同网格尺寸条件下的ASME结构应力,验证了该方法的网格不敏感性;对比冲击态和未冲击态焊接接头的AMSE结构应力和ⅡW结构应力的应力集中系数,发现超声冲击处理可以有效降低焊趾处的应力集中系数,但ASME结构应力法对载荷变化更敏感.分别采用主S-N曲线和ⅡW结构应力S-N设计曲线,给出了基于ASME结构应力法和ⅡW结构应力法的疲劳寿命,结果表明,ASME结构应力法预测的疲劳寿命趋于相对保守.     

试样厚度对韧脆转变温度区间的影响

根据BSI 7448 Part I标准,测定了海洋平台用钢E36以裂纹尖端张开位移(CTOD)为表征的韧脆转变温度曲线. 通过改变试样厚度,研究面外拘束对韧脆转变温度区间的影响并分析了其变化规律. 结果表明,E36钢具有典型的韧脆转变特征,其韧脆转变温度曲线可以用Boltzmann函数进行拟合,具有良好的相关性;试样厚度越大,韧脆转变温度越高,断裂性能下降. 通过有限元模拟分析三维裂纹尖端应力状态,选择了面外拘束参数Tz,用来阐述厚度效应对韧脆转变温度的影响,具有良好的相关性.     

9Ni钢T&T焊接工艺低温韧性

依据AWS D1.1M-2010,ISO 15653:2010对液化天然气(LNG)低温储罐钢9Ni钢TOP-TIG(T&T)焊接接头进行了夏比冲击韧性试验和断裂韧性(CTOD)试验. 另外对接头进行组织、XRD及断口分析,研究了9Ni钢T&T焊接接头低温韧性性能. 结果表明,T&T焊接接头冲击吸收功远高于标准要求,冲击韧性很好;热影响区组织主要为板条马氏体,位错密度高,断口韧窝浅而小,呈准解理断裂,焊缝区CTOD值较高,组织主要为奥氏体树枝状结构和等轴晶,断口含有大量韧窝,断裂韧性好. 9Ni钢T&T焊接接头-196 ℃低温韧性好,可以满足相关工程标准的要求.     

超声冲击复合电火花熔凝处理改善DH36表面性能

采用超声冲击复合电火花局部熔凝技术对DH36表面进行处理,将所获得的试样表面与超声冲击处理表面进行了对比研究. 结果表明,相对于超声冲击处理试样,超声冲击复合电火花熔凝处理后试样塑性变形区厚度大幅增加,表面形成约25 μm厚的细晶熔凝组织;表面硬度提高65.1%,硬化层深度约为55 μm,表面粗糙度降低79.6%;处理后试样体积磨损量减小且其磨损失效机制为粘着磨损. 超声冲击复合电火花熔凝后试样表面硬度、耐磨性提高,并改善表面粗糙度,表面处理效果优于超声冲击处理.     

7050铝合金搅拌摩擦焊接头超高周疲劳性能

采用超高周疲劳试验系统研究7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊接头的超高周疲劳性能. 试验结果表明,焊接接头在10⁷周次以上仍然会发生疲劳失效,S-N曲线在10⁸周次左右出现转折点,呈折线型下降;通过SEM对超高周疲劳断口形貌进行观察发现,当应力范围较高时,试件的疲劳裂纹往往在表面萌生,随着应力范围的降低,裂纹有亚表面和内部萌生的倾向;裂纹萌生位置取决于表面起裂和内部起裂相互竞争的结果;试件的断裂位置多为焊接接头的热力影响区和热影响区,EBSD和接头硬度的分析结果表明断裂位置与接头组织不均匀密切相关.     

组织不均匀性对TA15电子束焊焊接接头不同区域力学性能的影响（英文）

基于微观力学有限元分析方法,研究TA15电子束焊焊接接头不同区域组织不均匀性对力学性能的影响。基于压痕尺寸效应,通过纳米压痕试验确定母材和热影响区组成相的力学性能。结果表明,母材和热影响区的模拟拉伸结果和宏观拉伸试验结果具有良好的一致性。组成相变形的不协调倾向于沿着初生α相集中,失效通常以应变集中的形式萌生。相较于母材,热影响区组成相的力学性能差异较大,应变集中更为严重。