改善焊接接头疲劳强度的超声冲击装置

使用超声波冲击焊趾来提高焊接接头及结构的疲劳强度,是一种国际上刚刚出现的新方法。本文对超声冲击试验装置进行了研究。研制成功了一台可以应用于实际冲击自理的样机,该装置配有自行研制成功的适用于压电超声冲击处理设备的专用超声波电源。首次将压电式陶瓷换能器引入超声冲击装置;提出了控制执行机构的输出端振幅,使之恒定不变,对超声冲击处理质量进行控制的思想;成功地对超声冲击处理这种负载变化极其剧烈的工作方式实现     

低碳多元高强结构钢焊接接头疲劳强度试验及分析

对低碳多元高强结构钢焊接接头在应力比r=0．12下，采用单点试验法和小样子升降法相结合的试验方法，进行了拉．拉疲劳强度试验。对焊接接头型式对疲劳寿命的影响进行了数理统计分析，并对疲劳断口进行了扫描电镜观察。试验结果和分析表明：对接接头的疲劳极限σ0.12=230MPa；角接接头的疲劳极限σ0.12=130MPa；得到了两种接头型式的S-N曲线和P-S-N曲线方程。在应力水平250MPa、可靠度95％条件下，对接接头的中值疲劳寿命是角接接头中值疲劳寿命的6～18倍。疲劳断口分析认为，焊缝的焊趾和裂纹是影响高强钢疲劳强度的主要原因。     

压力容器焊接接头低温韧性的改善技术

制造低温压力容器过程中,经常会出现不同钢材焊接接头低温韧性不达标的问题。为了改善工作于低温环境的压力容器用低合金低温钢、镍合金钢和铬镍奥氏体不锈钢的焊接接头低温韧性,而采取改进焊接材料、严格控制焊接工艺的措施。并指出研究工作于低温环境的压力容器用焊接材料的必要性。     

铝合金焊接接头的软化及改善措施

铝合金焊接接头的软化问题是铝合金在焊接结构中应用的一大难题,故就铝合金焊接接头的软化问题及其产生原因做了简要分析,提出了一种采用深冷处理工艺来强化铝合金焊接接头的新方法。     

双相不锈钢焊接接头疲劳强度

试验对SAF2205双相不锈钢纵向角接板焊接接头的疲劳强度进行了研究，用有限元计算热点应力集中系数，分别得出了名义应力和热点应力疲劳S-N曲线；用国际焊接学会推荐的方法进行统计处理，并和相同接头形式结构钢的疲劳强度进行了比较。试验表明，双相不锈钢纵向角接板焊接接头名义应力疲劳强度试验结果为FAT136，热点应力疲劳强度试验结果为FAT163，高于相同接头形式结构钢的疲劳级别；双相不锈钢的静载强度级别对其疲劳强度设计级别没有明显的影响。     

焊接接头等承载设计

对焊接结构设计文献与相关标准进行了综述。分析发现,焊接结构的疲劳性能与母材的自身强度没有直接联系;原始焊接接头的裂纹萌生寿命较短,接头疲劳寿命主要是考虑裂纹扩展寿命;焊接残余应力对焊接结构疲劳性能的影响体现在S-N曲线中,无需特殊考虑;焊接接头疲劳性能的优化需从降低焊趾应力集中和提高接头疲劳抗力入手,避免裂纹穿透焊喉失效。在此基础上,提出焊接接头等承载设计理念,等承载即实现焊接接头与母材具有相同的承受静载、动载等外载荷的能力,此设计理念将焊接接头的非均质性与几何形状参数进行了综合考虑,通过对焊接接头的力学性能进行分析,给出焊接接头等承载设计方法与设计准则。等承载设计理念可摆脱具体的产品结构,实现量化设计,并有望发展成为标准化设计环节。     

基于结构应力的焊接接头疲劳分析

基于结构应力法对来自相关文献中的16Mn钢十字非承载焊接接头、十字承载接头和纵向立板角焊缝接头的疲劳强度的试验数据进行了分析.推导了适合有限元计算的离散结构应力计算公式,得到焊接接头的结构应力集中系数.证实了该方法具有网格划分不敏感性,给出了应用结构应力法进行疲劳评定时适合上述各类接头的结构应力S-N曲线.结果表明,同名义应力法相比较,采用结构应力表示的焊接接头疲劳试验数据其分散性较小.     

热点应力法评定焊接接头疲劳强度的影响因素

将三种方法确定的热点应力作为控制应力,引入焊接接头的疲劳切口系数,由Taylor的临界距离理论得到该系数.通过讨论接头类型、焊缝局部尺寸、板厚以及热点应力的确定方式对疲劳切口系数的影响,揭示热点应力法进行焊接接头疲劳评定的影响因素.结果表明,腹板厚度与焊缝局部几何尺寸对疲劳切口系数的分散性影响较小,但主板厚度的效应明显,由疲劳切口系数得到的板厚效应预测与试验结果接近;以两种外推法为基础构成的热点应力法能明显减少疲劳数据的分散性及其对接头类型与载荷形式的依赖性.     

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     

复杂焊接接头多轴疲劳强度评估的等效热点应力法

基于焊缝本身引起的非线性分布应力自平衡的性质,在板厚方向非线性分布应力大小为零的位置(零点位置)定义等效热点应力,提出一种新的能够用于复杂焊接接头多轴疲劳应力评价方法.首先,分析了零点位置的影响因素和变化规律,建立了确定零点位置的拟合方程.然后,和公开发表的试验数据以及现有的热点应力法有限元计算结果进行了对比.结果表明,等效热点应力法和现有的热点应力法具有很好的一致性,而且能够在一定程度上考虑厚度效应对疲劳强度的影响,具有更高的精度.文中方法还能够和多轴疲劳理论相结合,用于焊接接头的多轴疲劳强度评估.     

利用低相变点焊条熔修方法改善焊接接头疲劳强度的试验

焊趾部位存在应力集中和残余拉伸应力,使得接头处的疲劳强度远低于基体金属.通过对纵向环绕焊接接头和横向角接焊接接头试样的疲劳试验表明,低相变点焊条(low transformation temperature electrode, LTTE)熔修是提高焊接接头疲劳强度的有效方法.具体结果是,LTTE熔修的上述两种焊接接头在2×106循环周期下其疲劳强度试验结果分别为154.7MPa和173.9MPa,而TIG熔修处理的则分别为152.6MPa和173.3MPa,前者分别是后者的101.4%和100.3%.这表明,LTTE熔修方法与TIG熔修方法相当,但前者较后者简单得多,因此LTTE熔修具有极大的推广应用价值.     

Subsection method of fatigue design for welded joints treated by ultrasonic peening

Concerning the notable difference between the S-N curve slope of welded joints treated by ultrasonic peening treatment （UPT） and that of as-welded joints, the subsection method is put forward for fatigue design of welded joints treated by UPT, using the design method of nominal S-N curves. Results show that, in medium life zone, strength grade of the fatigue design curves for UPT welded joints is two grades higher than that for as-welded joints. Furthermore, in medium life zone, strength grade of the fatigue design curves for UPT welded joints is three grades lower than that in long life zone. Conclusion of the comparison is that as for different joint types in different life zones, fatigue design should be processed according to different S-N curves respectively.     

加载频率及焊接缺陷对5A06铝合金TIG焊接头超高周疲劳性能的影响

采用自行研制的TJU-HJ-I型超声疲劳试验系统及常规疲劳试验系统对5A06铝合金TIG焊接头的疲劳性能进行研究. 通过扫描电子显微镜对超声疲劳断口形貌进行观察. 结果表明,加载频率对5A06铝合金TIG焊接头的疲劳性能影响不大,超声疲劳试验结果可以用于表征其机械结构长期使用的安全性. 当焊接接头中气孔作为裂纹源时,不考虑气孔尺寸,气孔中心距表面的距离越近,疲劳寿命越低. 焊接过程导致的焊缝内的夹杂类型为氧化物,其密度较大,对疲劳性能产生影响.     

一、二次补焊对高速列车用铝合金焊接接头疲劳性能的影响

6082铝合金是高速列车车体的主要材质,因其焊接时易产生气孔、裂纹等缺陷,必须进行焊接返修予以清除.深入研究补焊工艺和补焊次数对焊接接头疲劳性能的影响.通过脉动拉伸疲劳试验研究一、二次补焊6082铝合金焊接接头疲劳性能,并与未补焊的接头疲劳强度进行比较.结果表明,一次补焊后焊接接头的中值疲劳强度显著下降;二次补焊的焊接...     

海洋石油工程固定式导管架平台TKY节点的焊接

导管架作为海洋石油工程固定式平台的支撑结构物,是由钢管相贯焊接而成的空间桁架结构,其中TKY节点是其最主要的焊接结构,其焊接质量直接决定了固定式平台的安全性和使用性。文中以东海某固定式导管架平台为例,重点从该平台建造中TKY节点的焊接工艺设计、TKY节点焊接作业所需焊工资质要求、TKY节点制备的注意事项、TKY节点的焊接质量控制和TKY节点的焊接裂纹返修等方面进行讨论。     

铝合金搅拌摩擦与MIG焊接接头疲劳性能对比试验

根据疲劳S-N曲线试验结果,对5A06铝合金搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊接接头的疲劳性能进行了初步比较,分析讨论了搅拌摩擦焊过程中所产生的焊接缺陷对其疲劳性能的影响.结果表明,在焊态下由于焊接接头几何形状等的影响,FSW的疲劳强度明显高于MIG焊接接头;对FSW焊缝根部的"吻接"缺陷(kissing-bonds)是降低FSW焊接接头疲劳寿命的主要因素,旋转搅拌工具在焊缝表面形成的多余飞边将对疲劳行为产生明显影响.     

海洋石油工程焊接工艺评定夏比冲击试验对比分析

夏比冲击试验是一种常用的评定金属材料韧性的试验方法,是焊接工艺评定过程中一项重要的破坏性试验。海洋石油工程常用的焊接工艺评定标准包括AWS D1.1、ASME B31.3、API1104、CCS《材料与焊接规范》等,主要从标准适用范围、取样要求、试样、试验温度降低值、结果评判、复验六个方面进行分析比较。归纳总结以上标准的异同点,并重点讨论试验温度降低值关键技术。     

Static tensile strength characteristics of fillet welding lap joints assisted with bonding

A series of tensile tests were carried out on fillet welded lap joints assisted with bonding for investigating the static tensile strength characteristics of the joints from the viewpoints of stress reduction effect around the welded part due to bonding. It was confirmed that the mechanical properties of epoxy resin bonding used in this study were not deteriorated by heating to less than 150°C. When the fillet welded lap joints with bonding were assembled, the bond layer 20 mm from the weld toe was subjected to heating to over 150°C. In other words, the mechanical properties in that region deteriorated. The strengths of the elastic limits of specimens with welding and bonding were higher than those of specimens with only welding by from 60 to 100 MPa. The ultimate tensile strengths of them were almost the same because they were broken at the base plate. The strains around the weld toe and the root of specimens with welding and bonding were smaller than those of specimens with welding by around 13% in the elastic region. The strengths of specimens with only bonding were 170 MPa, which could be explained by a theory of elastic stress distribution. Even if the bond layer 20 mm from weld toe of the specimens with welding and bonding was thermally damaged, the possibility was confirmed that the residual bond layer had around 100 MPa in strength. It could be concluded that the strength of the residual bonding assisted to decrease the stress around the welded part of the specimens with welding and bonding.