超声表面滚压对管线钢裂纹尖端应力场的影响分析

建立含裂纹缺陷四点弯和超声表面滚压加工的耦合三维有限元模型,使用有限元软件ABAQUS模拟了四点弯及超声表面滚压加工过程.分析了超声滚压加工前后四点弯试样三维静态裂纹的张开角度、位移、裂纹尖端应力场和J积分变化规律,讨论了超声表面滚压加工抑制裂纹扩展的机理.结果表明,超声滚压处理后,四点弯试样表层裂纹发生闭合,内部裂纹张开角度和位移明显小于未进行超声滚压处理的试样;USRP处理后裂纹尖端的拉应力降低,且距离超过裂纹尖端0.06 mm的应力由拉应力转变为压应力;USRP处理的位置处J积分数值显著减小,裂纹扩展倾向降低.     

三柱槽壳杆部断裂分析

在新车下线并进行驻车上坡测试时,等速驱动轴的三柱槽壳杆部发生断裂。采用宏观观察、微观分析、金相分析及理化测试分析等试验方法,对该三柱槽壳杆部断口的化学成分、非金属夹杂物、金相组织、硬度、残余应力、断口形貌特征等进行分析。结果表明：三柱槽壳杆部为脆性断裂,杆部断口的化学成分、非金属夹杂物、金相组织均符合技术要求,但其表面硬度值高于技术要求。分析表明回火温度偏低,三柱槽壳回火不充分,工件内部存在较大残余应力,在校直力作用下淬硬层萌生应力裂纹,导致三柱槽壳杆部在使用中断裂。采用温度传感器对回火炉内的回火温度进行实时监测,保证工件回火充分;并改善校直工艺,对校直量过大和校直次数过多的工件予以报废,避免引起应力开裂。     

TA15钛合金大规格中厚板残余应力精确测定与分析

通过X射线衍射法(XRD)对TA15钛合金大规格中厚度板材试样的(213)晶面进行扫描,观察其峰形的变化,并采用sin 2Y法进行计算,得到残余应力值。在板材表面的不同位置残余应力出现较大偏差,使得测试结果不可靠。在30°~85°范围内对试样进行衍射扫描的基础上,认为粗晶是造成残余应力测定偏差大的原因,提出加大X射线照射面积的方法,准确测定残余应力。结果表明：TA15钛合金中厚板材热轧制后,表面存在着较大的残余压应力,范围在-250MPa~-450MPa之间,测量偏差均在±50MPa以内。进一步分析了TA15钛合金热轧板材残余应力的形成机制,为消除残余应力提供理论基础和试验数据。     

残余应力对涂覆WC-17Co涂层的Ni718合金弯曲疲劳寿命的影响

利用超音速火焰喷涂技术在Ni718合金表面制备WC-17Co涂层,对喷涂后的试样进行150℃? h 和300℃? h 保温热处理,利用Almen试片曲率法计算不同热处理条件下涂层中的残余应力,利用反复弯曲试验测试试样的疲劳寿命,分析残余应力对试样疲劳寿命的影响。结果表明在疲劳循环过程中,裂纹在涂层中萌生并向涂层/基体界面处扩展,最后扩展至基体内部形成最终断裂。涂层中的残余压应力能够抑制疲劳裂纹的产生和扩展。当经过保温处理后涂层中的残余压应力降低,导致试样的疲劳寿命随热处理的温度上升而下降。     

In situ neutron diffraction measurement of strain relaxation in welds during heat treatment

Neutron diffraction (ND) is commonly used to investigate the stress redistribution before and after post-weld heat treatment (PWHT) in welded structures. However, there is a lack of information on the evaluations of strains during PWHT. The present work employed in situ ND to measure the relaxation of residual strains during conventional PWHT in multi-pass high-strength low-alloy steel welds. It was found that strain relaxation occurs principally during the heating stage of the heat treatment. The findings have important economic bearings and can be used to characterise comparable material combinations and optimise the PWHT process for high-strength low-alloy weld joints. This unique information also provides a valuable benchmark for the finite element modelling of this complex process.     

喷丸强化对H13钢表面完整性的影响

为研究不同强度喷丸对H13钢表面完整性的影响,采用白光干涉仪、显微硬度计、XRD、SEM和EBSD等对喷丸前后H13钢试样的表面粗糙度、硬度、残余应力和表层微观组织等表面完整性进行了表征,并定量分析了未喷丸和经0.33A喷丸的试样表层组织的晶粒尺寸、晶界取向差及织构等的变化规律。结果表明,不同强度喷丸均改变了H13钢的表面完整性。喷丸在提高表面粗糙度和塑性硬化程度的同时引入了具有一定深度的残余压应力层。与未喷丸试样相比,经0.23 A喷丸后H13钢表面粗糙度提高了约152%。随着喷丸强度从0.23 A增大到0.33 A,硬化层深度由100μm增至160μm,残余压应力层深度由200μm增至300μm。H13钢的未喷丸组织的平均晶粒尺寸为950 nm,晶界平均取向差为33.5858°,主要存在强度较弱的{001}100和{110}111型混合织构;经0.33 A喷丸后距表面10μm处的平均晶粒细化至470 nm,晶界平均取向差增至39.0228°,组织中出现了两类{111}uvw和{hkl}110型板织构,且表层晶粒细化层深度达30μm以上。     

某海底输气管道回收段的腐蚀评价

采用宏观检查、X射线衍射(XRD)、化学成分分析、力学性能测试、金相观察、硬度测试等表征手段对我国某海上油田X70高频电阻焊海底输气管道回收段进行腐蚀评价。通过基于现场环境的实验室内腐蚀模拟试验探讨了海管腐蚀的原因,并预测了管道的剩余强度和剩余寿命。结果表明:管道内壁为极严重腐蚀,计算得到该管道剩余强度为33.24 MPa,剩余腐蚀寿命至少为7.06a。同时提出了后续建议及改进措施。     

SY/T 6477-2014含缺陷油气输送管道剩余强度评价方法先进性分析及软件开发

介绍了SY/T 6477-2014标准与之前版本的差异和完善之处,同时介绍了如何运用该标准进行剩余强度评价来确定已知缺陷所允许服役载荷、剩余寿命、检验周期等。为便于工程实际应用,基于此标准开发了剩余强度评价软件,包含数据管理与系统管理功能模块。以油气输送管道均匀腐蚀缺陷为例,介绍了所开发软件的评价过程,验证了软件的适用性。     

SiO2f/SiO2复合材料与金属铌环形钎焊接头的残余应力数值模拟

对陶瓷基复合材料SiO_2f/SiO₂与金属铌环形钎焊接头的残余应力进行了有限元数值模拟.结果表明,接头存在较大的径向拉应力σ_y和周向界面剪切应力τ_yx,其峰值分别为1 047 MPa和329 MPa.靠近焊缝的SiO_2f/SiO₂中存在应力集中,因而在焊后冷却过程容易首先破坏.在SiO_2f/SiO₂连接面表层加工沟槽可有效缓解残余应力,σ_y和τ_yx峰值分别降低到731 MPa和230 MPa.与不开槽钎焊比较,在靠近焊缝界面的SiO_2f/SiO₂侧表层,开槽钎焊使σ_y从200 MPa降至81 MPa、τ_yx从230 MPa降至53 MPa.陶瓷被焊表面开槽之后再钎焊填入钎料所引起的应力缓解,对于避免开裂、提高接头强度及可靠性十分有利.     

残余应力对钢轨焊接接头落锤试验性能的影响

对钢轨窄间隙电弧焊接头热处理前后的残余应力分布进行了测量和比较,结合落锤试验结果和断口形貌,分析了焊接残余应力对钢轨接头落锤试验性能的影响.结果表明,热处理前,钢轨接头的轨腰和轨颚部位存在较大残余拉应力,在落锤冲击载荷作用下容易形成裂纹源,并沿轨腰向母材延伸、扩展、断裂;热处理后,钢轨接头的残余应力最大值下降1/2~2/3,抗冲击载荷能力显著提高,落锤试验时的钢轨接头沿焊缝中心或热影响区垂直断裂.钢轨接头存在较大残余应力时,在落锤冲击载荷作用下,容易在残余应力较大的部位产生裂纹,并加速扩展和断裂.