【摘要】：由于焊接热源的不均匀快速加热和快速冷却过程,焊缝区域产生不均匀分布的塑性应变,最终在焊缝中不可避免地形成残余应力。随着钢材强度级别和厚度的提高以及钢结构的整体大型化,焊缝的拘束度增加,多层多道焊反复热循环使焊缝中残余应力呈现高峰值和分布复杂的特点。焊接拉伸残余应力会对焊接结构抗腐蚀性能、抗断裂性能以及疲劳性能造成危害,所以准确评价和调控焊缝拉伸残余应力十分重要。本文以30~50mm的厚板高强钢(强度级别大于345MPa)的焊接接头为研究对象,采用小孔法、X-射线衍射法和轮廓法测试焊接接头的表面应力及内部应力;分析厚板焊态应力的分布特点;研究超声冲击处理和热处理对焊接残余应力的影响,对比分析该两种应力处理方式对应力调控的差异及优缺点;研究逐层超声冲击处理对不同强度级别及不同厚度材料焊接应力调控的适应性;研究拘束对焊缝残余应力的影响以及超声冲击对拘束焊接后焊缝残余应力的影响。综合无超声冲击处理和逐层超声冲击处理不同厚度及不同强度级别钢焊接接头的残余应力测试结果表明:焊态高拉伸残余应力主要分布在焊缝坡口内部及其附近,残余拉应力峰值出现在近表层。逐层超声冲击可以在焊缝表层引起应力下降,并引入2~5mm的压缩应力层,虽然焊缝金属强度不同,但焊缝表层应力下降幅值都为800MPa左右,而且逐层超声冲击对焊缝内部残余应力分布趋势影响不大,表明焊接试板厚度和不同强度级别焊缝材料对超声冲击处理调控应力的能力没有影响。焊态、逐层超声冲击态和热处理态焊缝残余应力测试结果表明:热处理可以将整块试板包括焊缝区域的应力值控制在0~100MPa,纵向和横向应力表现为较小的拉伸应力,焊缝区域应力下降幅值为400MPa左右,逐层超声冲击在表层引入压缩应力层,焊缝区域应力下降幅值约为800MPa,但对焊缝内部应力的影响不大。马板拘束焊缝表面超声冲击处理前后残余应力测试结果表明:相对自由态焊接的应力分布,马板拘束引起了焊缝及附近区域应力升高,表面纵向和横向应力都为拉伸应力,且拘束马板的焊接还在试板表面引入拉应力,影响深度达到13mm;超声冲击处理造成高于焊缝屈服强度的拉伸应力区域转变为压缩应力区,超声冲击处理以外区域的并没有受到超声冲击的影响,应力分布无变化。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG407
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 刘川;冯俊;朱海洋;李良碧;;基于轮廓法测试惯性摩擦焊接头内部残余应力[J];焊接学报;2015年06期
2 朱海洋;刘川;邹家生;;超声冲击对海洋工程大厚度高强钢焊接残余应力的影响[J];江苏科技大学学报(自然科学版);2015年03期
3 杨蔚;郭强军;徐野;;频谱谐波振动和超声波冲击处理消除铝合金焊接残余应力的研究[J];热加工工艺;2015年10期
4 蔡建鹏;叶延洪;张彦杰;邓德安;;坡口形式对Q345/SUS304异种钢对接接头残余应力和变形的影响[J];机械工程学报;2015年10期
5 任香会;万里鹏;邢丽;夏春;;拘束度对30CrMnSiA钢CO_2气体保护焊焊接接头的影响[J];热加工工艺;2015年07期
6 何柏林;雷思涌;;超声冲击对焊接残余应力影响的研究进展[J];兵器材料科学与工程;2015年02期
7 刘振宇;唐帅;陈俊;叶其斌;王国栋;;海洋平台用钢的研发生产现状与发展趋势[J];鞍钢技术;2015年01期
8 孙乐飞;王福明;闫博;;大厚度海洋平台高强钢焊接热影响区的组织和性能[J];金属热处理;2013年11期
9 何柏林;宋燕;;超声冲击改善焊接接头疲劳性能的研究进展[J];兵器材料科学与工程;2013年05期
10 王建雄;;控制钢结构焊接残余应力与变形的措施[J];现代企业教育;2013年04期
相关硕士学位论文 前2条
1 葛庆磊;超声冲击处理对厚板接头组织、应力和力学性能的影响[D];江苏科技大学;2017年
2 李铁生;超声冲击对焊接残余应力影响的数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2009年
，
本文编号：
2696837
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/2696837.html
