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《焊趾处理工艺对10ni5crmov钢低周疲劳性能的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、焊趾处理工艺对10Ni5CrMoV钢低周疲劳性能的影响薛钢,邓晚平,王任甫(洛阳船舶材料研究所,洛阳471039)摘要:对原始焊态、焊趾氩弧熔修、焊趾打磨和焊趾针击处理的10Ni5CrMoV钢堆焊试板分别进行了四点弯曲低周疲劳试验、焊接残余应力测量和焊趾应力集中系数计算.结果表明,焊趾氩弧熔修对低周疲劳性能改善作用明显,疲劳寿命提高幅度平均达98%;焊趾打磨对低周疲劳性能无明显改善作用;焊趾针击处理对低周疲劳性能有一定改善,但改善幅度不如焊趾氩弧熔修,其对疲劳寿命的提高幅度平均为45%.对低周疲劳寿命、残余应力和应力集中
2、系数的综合分析结果表明,应力集中是影响焊接接头低周疲劳性能的关键因素,改善应力集中是提高焊接接头低周疲劳性能的有效途径.关键词:氩弧熔修;打磨;针击;低周疲劳中图分类号:TG441.8文献标识码:A文章编号:0253-360X(2010)03-0105-04薛钢构用钢10Ni5CrMoV(实际屈服强度为845MPa)及配套的实芯气保焊丝.为了获得合适的焊道和焊趾,焊接件采用平板堆焊的方式制备,试板尺寸为2000mm×480mm,在宽度中心沿长度方向采用焊接小车进行单道堆焊,焊接工艺参数如表1所示.共焊接4块试板.对其中的
3、3块试板分别进行焊趾氩弧熔修处理、焊趾打磨处理和焊趾针击处理,处理0序言焊接接头的疲劳破坏是焊接钢结构失效的重要形式[1],因而对焊接接头疲劳性能的改善一直以来都是研究热点.多年来,研究人员提出了多种焊趾处理工艺措施如打磨、氩弧熔修、锤击、针击、喷丸、低相变点焊条熔修等,并对各种工艺对接头疲劳性能的改善效果及其作用机理进行了大量的研究[1-9],取得了较大的进展.在此基础上,国际焊接协会制定了相应的焊趾处理工艺参数,其中主要推荐打磨、氩弧熔修、锤击、针击工艺[10].从大量的研究结果来看,对于常用的一般强度的结构钢而言,
4、上述焊后处理工艺均能有效提高焊接接头的疲劳强度,但研究主要集中在较高的疲劳寿命区域内,而焊趾处理工艺对高强钢的低周疲劳性能的影响则研究相对较少.文中研究了氩弧熔修、打磨和针击三种焊趾处理工艺对屈服强度大于785MPa级别的10Ni5CrMoV钢低周疲劳性能的影响.[10]工艺参照相应的IIW文件.表1焊接工艺参数Table1Weldingparameters焊接速度v/(cm·min-1)电源类型保护气体焊接电流I/A电弧电压U/V直流反接Ar+5%CO2180～20035～3830从原始焊态和经不同焊趾处理的试板上截取
5、加工疲劳试样,经加工后的疲劳试样尺寸为480mm×80mm,采用四点弯曲的加载方式进行疲劳试验以6测定疲劳寿命小于10次循环条件下的S—N曲线.加载方式、支点与载荷位置、弯矩如图1所示.该加载方式在两加载点中间部位产生相同的弯矩,最大名义应力按矩形截面梁计算公式进行计算[11].疲劳试验在INSTRON—1343电液伺服材料试验机上进行,采用载荷控制,频率为2～10Hz,应力比为011.采用2904—A1型X射线应力仪对原始焊态和1试验方法试验材料采用板厚为16mm的高强度船体结收稿日期:2008-10-20106焊接学
6、报第31卷图1疲劳加载示意图Fig11Diagramoffatigueloading经不同焊趾处理工艺获得的疲劳试样宽度中心的焊趾部位进行残余应力测量;对原始焊态和经不同焊趾处理工艺处理后的焊趾形状参数进行测量,按照测量所得的形状参数采用线弹性有限元方法计算应力集中系数.2试验结果与分析2.1不同焊趾处理工艺对S—N曲线的影响对不同焊趾处理工艺条件下试样的疲劳S—N曲线进行了拟合,方程(1)～方程(4)所示分别为原始焊态、焊趾氩弧熔修、焊趾打磨处理和焊趾针击处理四种状态下的S—N曲线拟合方程。不同焊趾处理工艺对S—N曲线
7、的影响具体如下.焊趾氩弧熔修有效改善了低周疲劳性能,使S—N曲线右移,如图2所示,据统计,在所有试验的载荷级别条件下疲劳寿命提高幅度达40%～128%,平均增幅达98%;焊趾打磨处理对低周疲劳性能未有明显改善,其S—N曲线与原始焊态条件下基本重合,如图3所示;焊趾针击处理能在一定程度上改善低周疲劳性能,使S—N曲线右移,如图4所示,但对不同载荷级别下的疲劳寿命提高幅度不如焊趾氩弧熔修工艺明显,在试验条件下,其提高幅度为20%～83%,平均增幅为45%.3.3911=1.1181×10143.1615=5.0755×101
8、33.4882=2.0833×10143.3347=1.1573×1014NfσmaxNfσmaxNfσmaxNfσmax(1)(2)(3)(4)果如表2所示,其中横向为垂直于焊道方向,纵向为平行于焊道方向.原始焊态焊趾部位两个方向的残余应力均为拉应力;焊趾氩弧熔修试样焊趾处横向残余应力测试值为较高的压应力,但纵向为
