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。     

基于BS7910复合管海底管道对接焊缝ECA评估研究

依据英国标准BS7910对含缺陷复合管海底管道对接接头进行了工程临界评估（ECA）。根据管体与焊缝拉伸试验结果确定评定曲线;按照DNV—OS—F101标准对管道取样,进行焊缝和HAZ的CTOD试验,选取最低值作为评定断裂韧性值;在评定计算中分别考虑了静态应力、循环应力、残余应力和应力集中等影响,给出了在敷设条件下考虑疲劳和不考虑疲劳时表面裂纹的极限尺寸。评估结果较DNV—OS—F101规定尺寸宽松,可见复合管含缺陷焊接接头安全裕度很高,从而为海底管道敷设过程中的焊接缺陷评估和验收提供了经验和依据。     

带环向内加强筋异形件内旋压成形技术研究

介绍了带环向内加强筋异形件现行的各种加工方法存在的问题、采用内旋压工艺成形的意义、工艺方案选择、旋压毛坯设计等内容,论述了带环向内加强筋异形件的两种内旋压工艺方法及实验情况。实验结果表明,带环向内加强筋异形薄壁结构件采用小端装卡起旋和大端装卡起旋两种内旋压工艺都是可行的,均能够满足工件的设计技术要求,受固定方式、扩径量和减薄率的影响,小端装卡起旋加工的零件精度优于大端装卡起旋加工。     

不同焊接位置海洋平台用钢焊缝金属低温断裂韧性

海洋平台用钢在横焊立焊位置下,焊缝金属低温断裂韧性存在差异,工程界普遍认为,高热输入的立焊位置试样韧性值低于低热输入的横焊位置试样,但诸多试验均呈现相反的结果.文中选取了两组CO₂焊横焊立焊位置的焊缝金属试样进行了低温断裂韧性试验,得出了CTOD(裂纹尖端张开位移)值,并对焊缝处宏观形貌、断口形貌以及金相组织进行了分析.结果表明,由于柱状晶数量和取向及夹渣的影响,横焊位置试样低温断裂韧性低于立焊位置试样.     

超声冲击法改善LF21铝合金焊接接头的疲劳性能

利用自行研制的超声冲击实验装置,对提高LF21铝合金焊接接头的疲劳强度进行了研究,进行了TIG焊LF21铝合金非承载十字与T型接头的焊态及冲击处理态对比疲劳试验,结果表明：使用TIG焊获得LF21铝合金原始焊接接头的疲劳强度与其它焊接方法得到的同样接头的疲劳强度基本相当,试图采用更高强度级别的S－N曲线对其进行设计时应持慎重态度,在应力比R＝0．5时,超声冲击处理使LF21铝合金非承载十字焊接接头（拉伸载荷）的疲劳强度提高了26％,接头寿命延长了2－4倍,在应力比R＝0．1时,超声冲击处理使T型接头（三点弯曲载荷）的疲劳强度提高了37％,接头寿命延长了4－8倍,在应力比R＝－1时,超声冲击处理使T型接头（三点弯曲载荷）疲劳强度提高了44％,接头寿命延长了5－10倍。     

利用低相变点焊条改善焊接接头的疲劳强度

依据奥氏体转变为马氏体时的体积膨胀原理 ,自行研制成功低相变点焊条(LowTransformationTemperatureElectrode ,LTTE)。低相变点焊条的熔敷金属组织为低碳马氏体和残余奥氏体 ,其相变开始点MS 在 140～ 32 5℃之间 ,相应变结束点Tf 在室温附近。在焊接冷却至低温阶段 ,焊缝金属发生马氏体相变 ,相变体积膨胀将会降低焊接热场造成的残余拉伸应力 ,甚至出现残余压缩应力 ,从而提高了焊接接头的疲劳强度。利用所研制的低相变点焊条和普通E5 0 15焊条分别对具有较大焊接残余应力和较大应力集中的纵向角接板焊接接头进行焊接 ,疲劳试验证明 ,前者焊接接头的疲劳强度比后者提高 40 %左右 (在 2× 10 6循环次数下 ) ,疲劳寿命提高 2 5倍。此试验为改善焊接结构疲劳强度开辟了一条新的途径     

基于BS7910含缺陷X80钢焊接管道的安全评定

根据英国标准BS7448,制备带预制疲劳裂纹的三点弯曲(three point bent,TPB)标准试样,对X80管线钢焊缝、热影响区和母材进行0℃断裂韧度试验,根据CTOD(crack tip opening displacement)试验结果,结合材料的力学性能、载荷条件,采用英国BS7910结构完整性评定方法的1A、2A评定曲线,针对焊缝内部的深埋裂纹,对X80钢管道焊缝进行安全评定。通过迭代计算确定含有深埋裂纹X80钢管道焊缝中的容许裂纹尺寸。     

承载超声冲击方法改善高应力比加载条件管接头疲劳性能

在高应力比R=0．5加载条件下采用T型管接头形式进行焊态、承载和非承载超声冲击处理试件的疲劳对比试验。试验结果表明:①在高应力比R=0．5加载条件下,管接头承受静载后再使用超声冲击方法对其进行处理仍然能够大幅度地延长焊接管接点的疲劳性能。②在承载超声冲击处理条件下,20钢T型管接头的疲劳强度(应力比R=0．5)提高了66％,疲劳寿命延长了3．8～4．0倍。③使用承载超声冲击处理这种工艺方法不仅可以在低中应力水平、中长寿命范围内改善焊接管接头的疲劳性能,也可以在高应力范围内改善其疲劳性能。这种工艺方法在一定程度上克服了承载前超声冲击方法对焊接接头疲劳性能改善程度在高应力区域内大幅度降低的缺点。     

超声冲击处理管接头疲劳设计曲线

采用T形管接头形式进行了20钢及奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti焊态与超声冲击处理态的疲劳对比试验,对超声冲击处理管接头疲劳设计问题进行了研究.结果表明:(1)用热点应力表征,对于承载前进行超声冲击处理的管接头,其疲劳设计曲线的斜率m采用10较为合适,而对于承载后进行处理的管接头,m采用3.0较为合适;(2)当应力比R=0,20钢及奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti承载前超声冲击处理管接头的相应疲劳设计S-N曲线(热点应力表征)为lgN=30.78-101gS;(3)当R=0.5,20钢承载前和承载超声冲击处理管接头的疲劳设计S-N曲线(热点应力表征)分别为lgN=28.0-101gS和lgN=13.37-31gS.     

带纵向内加强筋零件旋压成形数值模拟分析

带纵向内加强筋壳体零件旋压是一个复杂的塑性变形过程,依据有限元理论,采用ANSYS软件对旋压过程进行数值模拟试验,得出了不同减薄率下旋压变形区应力、应变分布规律以及对成形质量的影响规律,数值模拟结果与工艺试验结果基本吻合.