超声冲击与CFRP复合加固焊接接头疲劳性能研究

采用超声冲击或粘贴CFRP等方法都可以起到加固焊接接头的效果,但仍难以满足部分接头的加固需求,且对两种方法的加固机理研究不足。为此,提出了采用超声冲击和CFRP复合加固的方法,设计了仅超声冲击处理、仅粘贴CFRP和复合加固方法的试件以及一组未处理的对比试件并进行了疲劳加载试验。结果表明：采用三种处理方法均可以有效提升焊接试件的疲劳强度和疲劳寿命;超声冲击处理后对焊接结构焊缝残余应力的消除作用明显,消除率高达200%以上;采用CFRP加固可以阻碍裂纹扩展,但对焊接缺陷改善效果较小;复合加固方法结合超声加固方法和粘贴CFRP方法的优点,既可以通过超声冲击实现应力重分布,又可以通过CFRP高强度高弹性模量的特点阻止裂纹的产生与发展。     

MAG焊接Q345钢焊缝残余应力测试

采用盲孔法对Q345钢板的焊缝、熔合线及热影响区的残余应力进行测试,测试结果表明:焊缝与熔合区是残余应力比较集中的地方,焊接接头中部σ1达到Q345的屈服强度,热影响区的焊接残余应力较小。     

钢箱梁焊接应力、应变分布规律研究

本文结合一实际工程,研究采用超声冲击焊接应力消除方法对钢箱梁进行现场应力消除,采用盲孔法对消除前、后焊接残余应力数值和分布规律进行测量,从中得到封闭箱形结构的焊接应力分布规律及应力大小,同时验证超声冲击焊接应力消除方法对钢箱梁焊接应力进行消除的效果。对钢箱梁设计提出了指导性的意见。     

阳逻大桥钢锚箱焊缝超声冲击降低焊接残余应力工艺试验研究

基于超声冲击消除焊接残余应力机理及特点,利用磁致伸缩效应方法,对在超声冲击后焊缝区域不同深度残余应力有不同变化的系列试验进行测试,结果表明,超声冲击后表面塑性变形层深度内残余拉应力可以大幅降低、甚至产生一定压应力。试验结果的数据分析对超声冲击方法消除焊缝残余应力的工艺研究与工艺制定具有较大的实用价值。     

豪克能消除焊接应力设备的研究与应用

豪克能消除应力设备是国外较为广泛使用的提高焊接接头疲劳寿命、消除焊接残余应力和进行局部强化处理的焊后处理设备。它的基本工作原理是向被处理的金属部位输入大能量的豪克能并使工具头以每秒几万次的频率冲击金属表面,从而达到消除残余应力提高疲劳寿命的目的。通过对120t的炼钢转炉壳体和对大亚湾核电站中微电子设备进行消除焊接应力试验及对低碳钢Q235-B与0345板材的对接接头和十字接头形式标准焊接试件进行疲劳性能试验证明：豪克能焊接应力消除设备对焊接应力的消除率可达90％以上、疲劳寿命可提高30倍以上。     

不同焊接工况焊接效应对箱板装配式钢结构加劲墙板的影响

通过ABAQUS关联DFLUX热源子程序对Q235B与Q345B钢板进行焊接模拟,并利用超声波检测方法对钢板进行焊接残余应力测试。试验发现：在焊缝热影响区上的纵向残余应力以拉应力为主,在整个焊件上横向残余应力既存在拉应力又存在压应力,且试验结果与模拟结果基本吻合,验证了ABAQUS模拟钢板焊接的可靠性。采用相同模拟方法对加劲钢板墙焊接过程进行模拟并对其焊接残余应力、焊接变形以及抗剪承载力进行分析。结果表明：加劲钢板墙的焊接残余应力与焊接变形主要发生在加劲肋与墙板焊缝处,沿焊缝方向上的残余应力均呈现上下两端小、中间大的特点;间断焊接对加劲钢板墙的高残余应力以及整体残余变形影响明显低于连续焊接;在所有焊接工况中,最小极限抗剪承载力与最大极限抗剪承载力相比下降了6.8%;对比所有工况后发现间断距离较大的焊接工况效果更好。     

AL-6XN超级不锈钢与Q345R钢复合钢板工艺试验

采用爆炸焊接法对AL-6XN超级不锈钢与Q345R钢进行焊接,对复合钢板进行消除爆炸应力热处理。为保证焊接接头力学性能和耐蚀性能,复合钢板过渡层和覆层选用不同焊接材料和焊接方法进行试验,并对不同热处理温度下的复合钢板力学性能和耐蚀性能进行测试分析。结果表明,AL-6XN+Q345R复合钢板宜选择中温消除爆炸应力。复合钢板焊接工艺制定时,其过渡层和覆层应优先采用ERNi Cr Mo-3的氩弧焊工艺,以满足设备制造技术要求。     

激光冲击对X80管线钢焊接接头应力腐蚀的影响

利用激光冲击波对X80管线钢焊接接头进行了表面改性处理,通过慢拉伸试验分析了X80管线钢焊接接头在NACE溶液(不含H2S和含饱和H2S)的H2S应力腐蚀开裂(SCC)行为,研究了经激光冲击处理后焊接接头表面细化的晶粒和残余应力对H2S应力腐蚀的影响机理.结果表明:激光冲击处理可改善焊接接头的表面质量,形成强化层,产生晶粒细化和残余压应力,获得细小均匀的针状铁素体组织,因大量晶粒承受氢压,可显著提高材料的临界应力值.应力腐蚀敏感指数ISCC比原始状态下降了5.84％,提高了X80管线钢焊接接头抗SCC的性能.激光冲击处理使X80管线钢焊接接头表面粗糙度有所上升,在一定程度上又降低了X80管线钢焊接接头SCC抗力.     

多次返修对钢结构Q345B材质接头组织与性能的影响

通过试板试验,研究钢结构Q345B材质焊接接头多次返修组织与性能的变化。试验表明,对Q345B接头焊缝进行多次返修后,其焊接接头的抗拉强度、屈服强度、冲击韧性、硬度等机械性能均在规范允许的范围之内,多次返修组织与允许返修次数组织无明显差别。但是,具有一定波动规律,同时随着返修次数的增多,焊接变形逐渐增大。     

基于缺口应力法的薄板焊接接头疲劳性能评估

为验证缺口应力法在板厚小于5 mm的薄板焊接接头疲劳评估的适用性,开展了Q345qD薄板焊接接头疲劳性能试验,获得了薄板焊接接头疲劳试验数据,结合有限元分析计算的焊接接头缺口应力集中系数,绘制了缺口应力疲劳寿命曲线,确定了薄板焊接接头疲劳曲线斜度值和疲劳等级值,与已有研究成果进行比较,发现Q345qD薄板焊接接头具有更高的疲劳曲线斜度值和疲劳等级值,研究结果可供实际工程中疲劳性能评估做参考。     

低温环境中Q345qD对接焊缝力学性能与冲击韧性

焊接钢桥在低温环境的断裂评估对焊接节点的力学性能及冲击韧性随温度变化规律研究提出了迫切的需求。本文对Q345qD对接焊缝进行了硬度测试、低温拉伸试验和低温冲击试验,得到焊接接头的硬度分布规律和5个温度点下强度、塑性、断裂及冲击韧性等参数,提出屈服应力、极限应力和冲击功随温度变化的关系曲线。结果表明,随环境温度的降低,Q345qD对接焊缝的屈服应力和极限应力有所增加,屈强比减小,冲击韧性下降,塑性指标和断裂应力没有明显变化。与高强度钢材对接焊缝相比,Q345qD对接焊缝冲击功中弹性功占比较小,对温度的敏感性更高。     

超声冲击处理对TA15钛合金焊接接头组织和性能的影响

采用光纤激光焊对TA15钛合金进行无间隙对接焊,选取6组不同的超声冲击处理时间对焊接接头显微组织、力学性能、晶粒尺寸、应力分布和粗糙度进行研究,确定较优的超声冲击处理时间。结果表明,当冲击电流为1. 2 A、振动频率为20 k Hz、超声冲击处理时间为75 min时,可获得50μm厚的致密强化层,103. 4 nm的晶粒尺寸,其粗糙度为34. 13μm。经过超声冲击处理后,减少了气孔、缩松等缺陷,使得拉应力转变为压应力,接头的应力集中得到极大地改善,对钛合金材料组织和性能的提高有积极的促进作用。     

100mm厚高层建筑用Q345GJD特厚板的焊接性能研究

采用斜Y坡口裂纹试验方法、焊接热影响区最高硬度试验方法和不同焊接方法所得接头的力学性能测试,对100mm厚Q345GJD特厚板进行详细的焊接性研究和焊接工艺试验。经分析得出:预热150℃,可有效防止100mm厚Q345GJD钢出现焊接冷裂纹;焊态下,传统电弧焊方法均可获得良好性能的焊接接头。     

高压天然气管道不停输带压焊接可靠性研究

高压天然气管道不停输带压施工中三通法兰组件的焊接工艺直接关系到施工过程及工程完工后的管道运行安全。三通法兰组件的焊接需要将不同材质的管子和管件(L360钢和Q345B钢)焊接在一起。为确保三通法兰组件焊接接头的强度及应力分布满足工程使用要求,确定合理的三通法兰组件焊接工艺是技术要点。设计了2种状态下的焊接实验,对L360钢、Q345B钢管子和管件进行带压静态焊接实验和带压动态焊接实验。焊接实验完成后采用有限元应力分析软件对焊接接头进行应力分析,结果显示,焊接接头中的应力分布满足工程使用要求。通过上述实验确定满足工程使用要求的焊接工艺参数:焊接材料选用J507,焊接电流为140~170 A,焊接电压为22~25 V,焊脚尺寸为14~16 mm。     

锤击处理对提高焊接接头疲劳强度的作用

目前,工程机械、桥梁、建筑结构中承受疲劳荷载的钢结构,广泛采用焊接连接。焊接结构连接具有施工简单和快速的优点。但焊接接头处往往残存着很高的残余应力,这些应力是在火焰切割、焊接和变形校正过程中产生的。残余应力的存在,使接头疲劳强度降低40～50%,导致结构过早疲劳破坏。为了避免残余应力的不利影响,常采用退火消除应力的措施,     

立交桥工程钢箱梁焊接工艺分析与研究

针对武汉二环线汉口段工程钢箱梁所用的Q345q-C和Q370q-D钢的焊接性进行分析与研究,对部分焊接接头及焊接方法进行焊接工艺评定试验,确定其预热温度及焊接工艺。各项性能试验结果表明,所用焊材与钢材匹配合适,焊接工艺参数合理,各项力学性能指标满足设计及相关规范要求,不但提高了焊接接头的低温冲击韧性,还有效降低了冷裂纹和焊接应力的产生,使产品焊接接头具备良好的抗脆断性能。     

考虑焊接影响的低屈服点钢LY100超低周疲劳破坏机理研究

为研究低屈服点钢材LY100在反复拉力作用下的力学性能,设计LY100钢与Q345钢或Q235钢焊接连接的材性试件,共进行4组18个材性试件的单调和反复受拉加载试验研究。获得6种不同加载制度下试件的荷载-位移曲线、应力-应变曲线、滞回性能、超低周疲劳破坏机理以及延性特征等。研究结果表明,焊接接头对试件的超低周疲劳性能有不利影响,焊接接头使LY100钢材力学性能的稳定性和延性变差;LY100钢与Q345钢或Q235钢焊接后,材性试件的强度提高但延性下降;反复拉力作用下,带有焊接接头的材性试件呈现强度硬化、延性下降的受力特征,而未带焊接接头的材性试件会产生强度下降、延性增强的现象。     

高建钢厚壁H型钢残余应力测试研究

近年来,国产高性能建筑结构用钢由于其优良的力学性能,特别是强度对厚度的不敏感性,在国内大跨和高层建筑钢结构中得到了越来越多的应用,但现行相关设计规范中仍缺乏其基于设计可靠度分析的合理设计指标。高建钢常用作厚壁H型钢柱,其残余应力分布对构件承载力影响较大,是分析高建钢基本构件设计可靠度的关键因素之一。本文采用条形切割法,对80mm厚高建钢Q345GJ焊接H型钢的纵向残余应力分布进行了详细的测试试验研究。根据试验数据,得到80mm厚高建钢Q345GJ焊接H型钢残余应力分布图,明确了高建钢厚壁焊接H型钢的残余应力分布规律,为高建钢构件设计可靠度分析提供了基础数据。     

探析承压容器焊接接头残余应力测试

承压容器由多个构件构成,且构件间需要进行焊接,而焊接后的残余应力会对其安全性能产生影响。基于此,论文主要研究了承压容器焊接接头残余应力的测试及其减小或消除措施。     

大型拱塔Q345qE钢材焊接技术研究

某大桥改建工程中应用Q345qE的钢材,为保证焊接质量,对Q345qE焊接性能进行分析,研究了焊接方法,设计了焊接接头形式,对焊材进行了对比选择并进行了大量的焊接工艺试验。