为何封闭焊缝的钢板的径向应力只有
静载强度对焊接结构疲劳强度影响钢铁材料研究人们总希望材料具有较高比强度即较轻自身重量去承担较大负载重量因相同重量结构具有极大承载能力;或同样承载能力减轻自身重量所高强钢应运而生也具有较高疲劳强度基本金属疲劳强度总随着静载强度增加而提高对于焊接结构来说情况样了因焊接接头疲劳强度与母材静强度、焊缝金属静强度、热影响区组织性能及焊缝金属强度匹配没有多大关系也说只要焊接接头细节样高强钢和低碳钢疲劳强度样具有同样S-N曲线规律适合对接接头、角接接头和焊接梁等各种接头型式Maddox研究了屈服点386—636MPa之间碳锰钢和用6种焊条施焊焊缝金属和热影响区疲劳裂纹扩展情况结表明:材料力学性能对裂纹扩...全部
静载强度对焊接结构疲劳强度影响钢铁材料研究人们总希望材料具有较高比强度即较轻自身重量去承担较大负载重量因相同重量结构具有极大承载能力;或同样承载能力减轻自身重量所高强钢应运而生也具有较高疲劳强度基本金属疲劳强度总随着静载强度增加而提高对于焊接结构来说情况样了因焊接接头疲劳强度与母材静强度、焊缝金属静强度、热影响区组织性能及焊缝金属强度匹配没有多大关系也说只要焊接接头细节样高强钢和低碳钢疲劳强度样具有同样S-N曲线规律适合对接接头、角接接头和焊接梁等各种接头型式Maddox研究了屈服点386—636MPa之间碳锰钢和用6种焊条施焊焊缝金属和热影响区疲劳裂纹扩展情况结表明:材料力学性能对裂纹扩展速率有定影响影响并大设计承受交变载荷焊接结构时试图通过选用较高强度钢种来满足工程需要没有意义只有应力比大于+0。
5情况下静强度条件起主要作用时焊接接头母材才应采用高强钢造成上述结原因由于接头焊趾部位沿溶合线存有类似咬边熔渣楔块缺陷其厚度0。075mm-0。5mm尖端半经小于0。015mm该尖锐缺陷疲劳裂纹开始地方相当于疲劳裂纹形成阶段因而接头定应力幅值下疲劳寿命主要由疲劳裂纹扩展阶段决定些缺陷出现使得所有钢材相同类型焊接接头具有同样疲劳强度而与母材及焊接材料静强度关系大接头类型影响焊接接头形式主要有:对接接头、十字接头、T形接头和搭接接头接头部位由于传力线受干扰因而发生应力集现象 对接接头力线干扰较小因而应力集系数较小其疲劳强度也高于其接头形式实验表明对接接头疲劳强度大范围内变化因有系列因素影响对接接头疲劳性能缘故试样尺寸、坡口形式、焊接方法、焊条类型、焊接位置、焊缝形状、焊焊缝加工、焊热处理等均会对其发生影响具有永久型垫板对接接头由于垫板处形成严重应力集降低了接头疲劳强度种接头疲劳裂纹均从焊缝和垫板接合处产生而并焊趾处产生其疲劳强度—般与带垫板佳外形对接接头疲劳强度相等 十字接头或T形接头焊接结构得了广泛应用种承力接头由于焊缝向基本金属过渡处具有明显截面变化其应力集系数要比对接接头应力集系数高因此十字或T形接头疲劳强度要低于对接接头对未开坡口用角焊缝连接接头和局部熔透焊缝开坡口接头当焊缝传递工作应力时其疲劳断裂能发生两薄弱环节上即基本金属与焊缝趾端交界处或焊缝上对于开坡口焊透十字接头断裂般只发生焊趾处而焊缝处焊缝承受工作应力T形和十字接头疲劳强度主要取决于焊缝与主要受力板交界处应力集T形接头具有较高疲劳强度而十字接头疲劳强度较低提高T形或十字接头疲劳强度根本措施开坡口焊接并加工焊缝过渡处使之圆滑过渡通过种改进措施疲劳强度有较大幅度提高搭接接头疲劳强度低由于力线受了严重扭曲采用所谓加强盖板对接接头极合理由于加大了应力集影响采用盖板原来疲劳强度较高对接接头被大大地削弱了对于承力盖板接头疲劳裂纹发生母材也发生焊缝另外改变盖板宽度或焊缝长度也会改变应力基本金属分布因此要影响接头疲劳强度即随着焊缝长度与盖板宽度比率增加接头疲劳强度增加因应力基本金属分布趋于均匀所致2。
2。2 焊缝形状影响无论何种接头形式们都由两种焊缝连接对接焊缝和角焊缝焊缝形状同其应力集系数也相同从而疲劳强度具有较大分散性对接焊缝形状对于接头疲劳强度影响大 (1) 过渡角影响 Yamaguchi等人建立了疲劳强度和基本金属与焊缝金属之间过渡角(外钝角)关系试验W(焊缝宽度)和h(高度)变化h/W比值保持变意味着夹角保持变试验结表明疲劳强度也保持变W保持变变化参量h则发现h增加接头疲劳强度降低显外夹角降低结 (2) 焊缝过渡半径影响 Sander等人研究结表明焊缝过渡半径同样对接头疲劳强度具有重要影响即过渡半径增加(过渡角保持变)疲劳强度增加角焊缝形状对于接头疲劳强度也有较大影响当单焊缝计算厚度a与板厚B之比a/B<0。
6~0。7时般断裂于焊缝;当a/B>0。7时般断于基本金属增加焊缝尺寸对提高疲劳强度仅仅定范围内有效因焊缝尺寸增加并能改变另薄弱截面即焊趾端处基本金属强度故充其量亦能超过该处疲劳强度SoeteVan Crombrugge采用15mm厚板用同角焊缝施焊轴向疲劳载荷下试验发现焊缝焊脚13mm时断裂发生焊趾处基本金属或焊缝当焊缝焊脚小于此值时疲劳断裂发生焊缝上;当焊脚尺寸18mm时断裂发生基本金属据此们提出极限焊脚尺寸:S=0。
85B 式S焊脚尺寸B板厚见纵使焊脚尺寸达板厚时(15mm)仍得焊缝处断裂结结与理论结符合得好2。2。3 焊接缺陷影响焊趾部位存有大量同类型缺陷些同类型缺陷导致疲劳裂纹早期开裂和使母材疲劳强度急剧下降(下降80%)焊接缺陷大体上分作两类:面状缺陷(裂纹、未熔合等)和体积型缺陷(气孔、夹渣等)们影响程度问同时焊接缺陷对接头疲劳强度影响与缺陷种类、方向和位置有关 1) 裂纹 焊接裂纹冷、热裂纹除伴有具有脆性组织结构外严重应力集源大幅度降低结构或接头疲劳强度早期研究己表明宽60mm、厚12。
7mm低碳钢对接接头试样焊缝具有长25mm、深5。
2mm裂纹时(们约占试样横截面积10%)交变载荷条件下其2×106循环寿命疲劳强度大约降低了55%~65% 2) 未焊透 应当说明定把未焊透均认缺陷因有时人地要求某些接头周部焊透典型例子某些压力容器接管设计未焊透缺陷有时表面缺陷(单面焊缝)有时内部缺陷(双面焊缝)局部性质也整体性质.其主要影响足削弱截面积和引起应力集削弱面积10%时疲劳寿命与未含有该类缺陷试验结相比其疲劳强度降低了25%意味着其影响裂纹严重 3) 未熔合 由于试样难制备至今有关研究极其稀少.无置疑未熔合属于平面缺陷因而容忽视般其和未焊透等同对待 4) 咬边 表征咬边主要参量有咬边长度L、咬边深度h、咬边宽度W影响疲劳强度主要参量咬边深度h目前用深度h或深度与板厚比值(h/B)作参量评定接头疲劳强度5) 气孔 体积缺陷Harrison对前人有关试验结进行了分析总结 疲劳强度下降主要由于气孔减少了截面积尺寸造成们之间有定线性关系些研究表明当采用机加工方法加工试样表面使气孔处于表面上时或刚好位于表面下方时气孔利影响加大作应力集源起作用而成疲劳裂纹起裂点说明气孔位置比其尺寸对接头疲劳强度影响更大表面或表层下气孔具有利影响 6) 夹渣 IIW有关研究报告指明:作体积型缺陷夹渣比气孔对接头疲劳强度影响要大 通过上述介绍见焊接缺陷对接头疲劳强度影响与缺陷尺寸有关而旦还决定于许多其因素表面缺陷比内部缺陷影响大与作用力方向垂直面状缺陷影响比其方向大;位于残余拉应力区内缺陷影响比残余压应力区大;位于应力集区缺陷(焊缝趾部裂纹)比均匀应力场同 样缺陷影响大。收起