直接埋藏法修补疲劳裂纹缺陷的研究

发布时间：2024-07-02 22:48

　　在海洋平台的安全维护中,挖除原始疲劳裂纹缺陷并准备坡口是水下焊接修复工程中一项十分困难的作业步骤.为此,提出一种不挖除原始裂纹缺陷的直接埋藏法来修复疲劳裂纹缺陷.为了探索该技术的可行性,在陆地上制备了模拟补焊试样,通过对试样补焊前后的疲劳性能进行测试,分析研究了直接埋藏法修复后疲劳裂纹出现的位置、试样的疲劳循环周次以及打磨对补焊后试样疲劳循环周次的影响规律.使用Abaqus软件模拟计算了补焊所产生的残余应力和补焊后试样在不同外部载荷作用下原始裂纹尖端的应力情况.试验结果表明,新的疲劳裂纹主要出现在补焊焊趾处和补焊焊道上;补焊后接头的平均疲劳循环周次比原始试样并没有下降,反而提高了36%;对补焊焊趾进行打磨处理,接头的平均疲劳循环周次比补焊焊趾未打磨的接头提升了16%.数值模拟结果显示,补焊焊道收缩在裂纹最深处产生了-157 MPa的残余应力.三点弯曲加载时,裂纹最深处的应力由补焊前的508 MPa降为补焊后的94 MPa;单轴拉伸时,裂纹最深处的应力由补焊前的480 MPa降为补焊后的320 MPa.该结果表明直接埋藏法补焊所产生的残余压应力是延缓或阻止原始裂纹继续向母材扩展的主要原因...

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【部分图文】：

图1试验路线

试验路线如图1所示．(1)首先制备T型接头试板，然后切割成三点弯曲疲劳试样，试板和三点弯曲疲劳试样尺寸如图2所示；(2)在疲劳试验机上预制出疲劳裂纹，记录下疲劳循环周次，并利用着色探伤确定裂纹所在位置，如图3(a)所示；(3)使用直接埋藏法对含裂纹试样进行补焊，并对其中一部分试样....

图2T型焊接试板及疲劳试样尺寸(单位：mm)

图1试验路线图3补焊前后试样

图3补焊前后试样

图2T型焊接试板及疲劳试样尺寸(单位：mm)试板材料选用海洋工程结构用EH36钢，配套焊材为GFL-71Ni药芯焊丝，焊丝直径1.2mm．采用GMAW焊接工艺，焊接电流为240A，焊接电压为28V，焊接速度35cm/min,CO2保护气流量为14L/min．补焊工序采....

图4裂纹形状和尺寸(单位：mm)

为了对试验的结果进行分析研究，对补焊过程以及补焊后的接头在不同外载荷条件下裂纹附近的应力状态进行了数值模拟计算．采用商用有限元软件Abaqus建模，通过生死单元技术分段加载热源来模拟焊接过程的温度场与应力场的分布规律．EH36钢的热物性参数和力学性能参见文献[14-17]所公开的....

本文编号：4000128