主办单位:中国焊接协会 中国机械工程学会焊接学会
总    期:第86期 2004 第10期
发行份数:12430份(2004/5/28)
编    辑:晓  晔       瑷  珉  

 

 行业信息      网员介绍   专家视点

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关于召开全国气体保护焊实心焊丝生产 及应用研讨会的通知

     随着国民经济建设的高速发展,我国的钢材生产和消费量从1996年以来,一直稳居世界第一位,而且每年以10﹪的速度增长。钢材的大量消费,为我国的焊接材料提供了广阔的市场,近年来焊接材料的生产和消费急剧增加,其中气体保护焊实芯焊丝尤为突出。从目前的产品情况来看,由于新上的焊丝生产企业较多,有些关键技术还没有掌握,影响了产品的质量水平。同时,焊丝的品种也较少,不能完全满足用户要求,有些焊丝还需进口。

为了更好地推进我国的气体保护焊实心焊丝的技术进步,满足市场需要,经研究决定,由中国焊接协会、中国焊接学会和国家焊接材料质量监督检验中心牵头,中国焊接协会下属的焊材专委会、锅炉压力容器专委会、金属结构专委会、造船专委会、汽车专委会、工程机械专委会、工业锅炉专委会、机车车辆专委会及管道专委会共同主办,召开一次全国性的气体保护焊实心焊丝生产及应用研讨会。通过这次会议,焊丝的生产企业、大用户及相关的技术质量管理部门共同参加,共商焊丝的生产、应用和发展大计,把我国焊丝的生产及应用提高到一个新的阶段。现通知如下:

一、        会议参加单位

气体保护焊实心焊丝生产企业,锅炉、压力容器、金属结构、重型机械、造船、汽车、油气管道等部分大型用户,少数钢厂。

二、        会议内容

1、            介绍我国焊接材料行业概况。

2、            焊丝生产技术经验交流。

3、            用户介绍焊丝应用领域的情况,对今后焊丝发展的建议。

4、            钢厂介绍我国钢材,特别是焊接用钢盘条情况。

5、            分组座谈。

供需双方共同探讨我国焊丝的生产现状、市场需求、存在的问题、今后的发展趋势等。

6、            参观常州华通焊丝有限公司。

三、        会议时间、地点

1、           会议时间 2004630日报到,71日、2日开会。

2、           会议地点 常州新华云大酒店(常州市火车站对面,长途汽车站旁)。  联系电话:0519-8175888

四、        会议费用会务费每人600元。会议期间食宿统一安排,费用自理。

五、        会议联系人为了做好会议的各项工作,请各单位将会议回执于615日前返回。

中国焊接协会、中国焊接学会秘书处

地址:哈尔滨市和兴路111      编:150080

电话:0451- 86311750          真:86333949

联系人:高增福

国家焊接材料质量监督检验中心    

地址:哈尔滨市和兴路111      邮编:150080

电话:0451- 86334855             传真:86335217

联系人:李春范  

 

(中国焊接协会、中国焊接学会 国家焊接材料质量监督检验中心)


关于修订《焊接材料产品样本》(97版)的通知

各有关单位:

鉴于技术的进步和行业形势的发展,国家焊接材料质量监督检验中心决定对《焊接材料产品样本》(97版)进行修订,报名工作已于20039月开始,目前已申报的企业有近150家。为了进一步做好样本的修订工作,使修订后的样本真正成为一本能全面反映我国焊接材料制造企业基本信息和整个行业技术水平的工具书,更好地为焊接材料流通领域服务,经研究决定,继续进行参加样本的报名工作,具体事项通知如下:

一、修订说明

机械工业出版社一九九七年出版的《焊接材料产品样本》详尽地介绍了各种焊接材料产品的性能、用途、使用注意事项、制造企业等,是焊接材料使用单位和制造企业的技术人员、采购人员、管理人员以及设计单位不可缺少的工具书。该样本历史悠久,影响力大、应用范围广、针对性强、使用周期长,通过它可以让用户进一步了解您的企业和产品,是供需双方加强联系、密切合作的重要方式。

近年来,随着经济发展和技术进步,国产焊接材料产品品种增加很多,特别是在实芯焊丝、药芯焊丝和烧结焊剂等产品尤为突出,产品结构发生了较大变化。另外,大部分产品的国家标准也进行了修订或制定,一些产品型号的编制方法有较大的变化,个别产品的技术指标做了修订。同时,焊接材料生产企业由于转制、合并等原因,企业名称、地址、机构、人员、电话、传真、开户行、帐号等也有很大变化,给用户订货和联系带来诸多不便。近年来新增加的一些焊材生产企业还不被用户了解。鉴于以上种种原因,原样本已不能完全满足新时期发展的需要,致使很多焊材生产企业,特别是一些用户建议尽快修订焊材产品样本。

初步决定产品样本仍按焊条、焊丝、焊剂、钎料、焊粉等分类编排,每个牌号(型号)产品占一页。内容包括产品说明、用途、各项性能、焊接参数、注意事项、生产企业编号等,以方便设计人员和用户选择和订货。样本前一部分详细介绍列入样本中企业的名称、地址、邮编、注册商标、电话、传真、开户行、帐号、电子信箱等内容(表1)。

另外,在这次修订中增加牌号的编制方法,并且尽可能地扩充产品用途介绍,增加国内外焊材牌号(型号)对照等内容。为了做好这次修订工作,欢迎各单位提出宝贵的修订意见或建议。

二、修订事项

1、申报的产品中,如果是原样本中已有的老产品,则直接将申报的产品牌号填入表2。例如申报20个焊条牌号,则直接将20个牌号填入表2焊条栏内即可,不需另附说明,其他产品相同。对原样本中列入的产品,若某些性能参数等与该产品不符,请提出以便在新产品样本中完善。

2、如果申报的是原样本中没有的新产品,请将产品牌号(最好按焊接材料产品样本中牌号的编排方法命名)、符合的国标(GB)号及其型号、产品说明、产品用途、化学成分、力学性能、探伤等级要求、规格、焊接参数、注意事项等相关内容编写清楚,每个牌号占一页,并填写表3

3、由于该样本发行面广、针对性强、影响力大,为了更好地宣传企业、扩大企业的影响、创品牌,新样本中将列入彩色广告专页,请准备进行广告宣传的单位在回函中注明,并与焊材中心联系。

4、请各企业在邮寄刊登材料的同时交纳刊登费用。

5、本次样本修订了,生产企业编号顺序按企业申报时间先后排列。

6、因为原样本中所列出的焊条产品较多,为了便于了解原样本中的产品情况,使申报材料符合本通知的要求,需要97版样本的单位,请速与中心联系,每本样本按原定价30元,款到后马上寄出。

三、格式

请各单位将表1、表2、表3及新产品的详细说明填写清楚,将文字材料打印件及磁盘(或电子邮件)邮寄至国家焊接材料质量监督检验中心。

1 企业通讯录

 单位名称(盖章)

 

   

 

   

 

   

 

   

 

E-mail

 

 

   

 

注册商标

 

         

*企业商标图形应提供照片,最大尺寸为:35mm×25mm

 

2  已入样本产品(97样本中已有的牌号)

单位名称(盖章)

 

产品类别

     

牌号数()

   

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

总计

 

  注:因为老样本中有些产品为非标产品,随着标准的制修订,如果该产品已经转为标准产品,请在备注中注明。

 

3列入样本中的新产品(97样本中没有的牌号)

单位名称

 

产品类别

     

牌号数()

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

总计

 

    注:新产品除填写此表外,还需按修订事项中2要求详细编写。

四、刊登费用

1、本次样本修订,按表4规定收取刊登费。

2、刊登广告单位,每页收取广告费5000元,封二、封三、扉页和末页另议。

4  刊登费收取标准

样本中列入的牌号(或型号)()

收费标准()

1~5

2000

6~10

2500

11~20

3000

21~50

4000

51~80

5000

>80

6000

五、刊登费收取事项

    汇款时请注明(焊材样本刊登费)。

    收款单位:机械科学研究院哈尔滨焊接研究所

    开户行:哈工行和兴支行                 帐号:3500042109008935051

    联系人:李春范、吴振祥                 Emailnwcqsc0451.com

    联系电话:0451——8633485586335217   传真:045186335217

    地址:哈尔滨市和兴路111             邮编;150080

                                        

(中国电器工业协会焊接材料分会、中国焊接协会焊接材料专业委员会、国家焊接材料质量监督检验中心)


普莱克斯焊接技术中心成立

    2004521日,普莱克斯将举行"普莱克斯(中国)焊接技术中心"的开业庆典,在开业当天,还将举办焊接保护气技术交流会,介绍普莱克斯的焊接保护气技术和讨论焊接中遇到的问题,并进行现场焊接演示。

    普莱克斯作为全球焊接保护气体和应用技术的领导者,不断研究和推广新的焊接保护气体和应用技术。为结合焊接技术的发展趋势和国内相关行业的需求,普莱克斯(中国)投资有限公司于2004年在广州经济技术开发区投资建立了先进的焊接技术中心。引进普莱克斯研究开发的一系列新型焊接保护气和应用技术,创造更完善的条件,为客房解决焊接问题,提供整体解决方案。

 

 

 


成都华远电器设备有限公司


地址:成都市武侯大道铁佛工业区 邮编:610043  电话:028-85012443、85011951、85013964  传真:028-85033444
    网址:www.hwayuan.com    电子邮件:hwayuan@mail.sc.cninfo.net

 
    成都华远电器设备有限公司成立于1993年5月,坐落在成都市武侯区,专业从事各类电弧焊机的研发、生产及销售。公司占地面积一万余平方米。现有员工150余人,其中工程技术人员约占30%。公司拥有完备的生产和品质控制设备,有4条电弧焊机生产线,年产达到电弧焊机8千台套,现已成为中国中西部地区最大的电弧焊机生产基地。 

    产品通过中国质量认证中心“CCC”认证、通过ISO9001国际质量体系认证。中国电焊机标准“GB15579”起草单位。产品出口越南、缅甸、巴基斯坦等东南亚国家和地区。

公司主导产品 
    RSN-1200、1600、2500电弧螺柱焊机(最新产品) ★技术:来源于德国,科技:与世界同步★ 
    MZ-630、1000、1250自动埋弧焊机
    NB-180、200、300抽头式气体保护焊机
    NB-350、500、630KD可控硅整流气体保护、手工焊、碳弧气刨多用途焊机
    NB-350、500K可控硅整流气体保护焊机
    ZX7-315、400、500、630IGBT逆变手工电弧焊机
    ZX5-400、500、630可控硅整流电弧焊机
    WS-315、400、500IGBT手工焊/氩弧焊两用焊机
    WSM-315、400脉冲氩弧焊/手工焊两用焊机
    ZD5-1000、1250埋弧焊、碳弧气刨、手工焊多用途焊接电源


提高焊接接头疲劳性能的研究进展和最新技术(上)

天津大学材料科学与工程学院   霍立兴  王东坡  王文先

1  焊接结构的疲劳问题以及研究意义

1.1 焊接结构的疲劳问题

        自从20世纪初涂药焊条发明至今一百年来,焊接已经成为应用最为广泛的工艺方法,很难找出另一种发展如此之快,并在应用规模和多样化方面能与焊接相比的工艺,以至于当代许多最重要的技术问题必须采用焊接才能解决,例如:造船、铁路、汽车、航空、航天、桥梁、锅炉、大型厂房和高层建筑等都离不开焊接技术的支持。如果焊接没有发明的话,许多结构甚至坦率的说整个工业是不会产生的。毋庸置疑,目前在工程生产上,焊接是最主要的连接方法,焊接结构的重量已占钢铁总产量的50%以上,工业发达国家的这一比例已经接近70%。然而焊接结构经常不断发生断裂事故,其中90%为疲劳失效。

疲劳破坏一直被认为是船舶及海洋工程结构的一种主要的破坏形式,自钢质海船诞生至今,因结构中疲劳裂纹的生成、扩展,最后导致船舶破坏的事例屡有报道。美国海岸警卫队船舶结构委员会(Ship Structure Committee, U.S.Coast Guard)曾组织力量对六种不同类型的77艘民用船舶及9艘军舰中六十多万个结构细部进行了调查研究和统计分析,结果表明,有约九分之一的破坏与疲劳有关。历史上海洋平台的几次重大事故,如1965年日本为美国建造的Sedco型半潜式平台在交货途中破损沉没,造成13人死亡;1980AlexanderKeyland号半潜式平台在北海翻沉,使一百余人葬身海底,调查分析的结果表明,结构的疲劳是造成事故的重要原因之一。

同样,疲劳失效也频繁发生在铁路公路桥梁和发电站的管道上。在五六十年代,欧洲公路网得到高速发展,当时大多采用焊接技术建造钢桥,由于那时对公路桥梁疲劳认识不足,在规范中没有规定进行抗疲劳设计,出现了许多设计不合理的焊接接头,在今天日益繁忙和加重的交通运输载荷下,加快了疲劳损伤过程,许多焊接钢桥出现了疲劳裂纹。

在我国焊接结构因疲劳问题而失效的工程事例也不断出现,例如,九十年代末,高速客车转向架中焊接接头的疲劳断裂,以及水轮机叶片根部的疲劳断裂等,都给国家和企业造成了巨大的经济损失。

1.2 焊接结构疲劳失效的原因

焊接结构疲劳失效的原因主要有以下几个方面:① 客观上讲,焊接接头的静载承受能力一般并不低于母材;而承受交变动载荷时,其承受能力却远低于母材,而且与焊接接头类型和焊接结构形式有密切的关系。这是引起一些结构因焊接接头的疲劳而过早失效的一个主要的因素;② 早期的焊接结构设计以静载强度设计为主,没有考虑抗疲劳设计,或者是焊接结构疲劳设计规范并不完善,以至于出现了许多现在看来设计不合理的焊接接头;③ 工程设计技术人员对焊接结构抗疲劳性能的特点了解不够,所设计的焊接结构往往照搬其它金属结构的疲劳设计准则与结构形式;④ 焊接结构日益广泛,而在设计和制造过程中人为盲目追求结构的低成本、轻量化,导致焊接结构的设计载荷越来越大; 焊接结构有往高速重载方向发展的趋势,对焊接结构承受动载能力的要求越来越高,而对焊接结构疲劳强度方面的科研水平相对滞后。

1.3 提高焊接结构疲劳性能方法的研究意义

疲劳事故的频繁发生在一定程度上制约了焊接结构的进一步广泛应用,使一些场合不得不放弃使用焊接结构,甚至怀疑焊接结构能否适用于承受动载的工程实际,故而焊接结构的抗疲劳问题引起国内外有关专家和工程技术人员,尤其是国际焊接学会疲劳专业委员会的普遍关注。在大量疲劳试验与工程实践的基础上,焊接结构抗疲劳设计规范不断出台,如英国桥梁疲劳设计规范BS5400、欧洲钢结构协会的疲劳设计规范、日本的钢桥设计规范、美国铁路桥梁以及高速公路设计规范、国际焊接学会的循环加载焊接钢结构的疲劳设计规范IIW.DOC-639-8l以及我国的钢结构设计规范GB-17-88世界各主要造船及海洋资源开发国家,都在船舶及海洋工程结构的设计建造和检验入级规范中对焊接结构的疲劳强度作出了规定和要求。

由于焊接接头焊趾处的焊接缺陷、应力集中和残余拉伸应力的作用,其疲劳强度大幅度地低于基本金属的疲劳强度。所以焊接结构的疲劳强度取决于接头的疲劳性能,即焊接接头的抗疲劳性能,关系着焊接结构能否安全使用。因此为了保证焊接结构可靠性,在设计承受交变动载荷的焊接结构时,设计规范规定以焊接接头的疲劳强度作为整体结构的疲劳强度,而不采用基本金属的疲劳强度,显然这造成极大浪费。即使如此,在接头处局部应力集中作用下,仍然会发生整体结构的过早疲劳失效。为了使焊接结构很好地满足工程上对其提出的承受动载的要求,能够采取的措施主要有两点。一方面,增加对焊接结构抗疲劳性能的了解,精心设计结构形式及接头形式,使所设计的焊接结构更合理,具有更高的疲劳强度;同时提高和严格控制焊接质量,防止和减少焊接缺陷的产生;另一方面,直接面对焊接接头疲劳性能较差的弱点,在焊接结构制造过程中、完成后以及使用过程中采取有效的工艺措施,提高接头的疲劳强度,增加其承受动载的能力、延长其使用寿命。

因此提高和改善焊接接头疲劳强度具有极大的潜在经济效益和社会效益,长期来,它是国内外有关专家研究的热点课题。

2 影响焊接结构疲劳强度的主要因素

2.1 静载强度对焊接结构疲劳强度的影响

在钢铁材料的研究中,人们总是希望材料具有较高的比强度,即以较轻的自身重量去承担较大的负载重量,因为相同重量的结构可以具有极大的承载能力;或是同样的承载能力可以减轻自身的重量。所以高强钢应运而生,也具有较高的疲劳强度,基本金属的疲劳强度总是随着静载强度的增加而提高。

但是对于焊接结构来说,情况就不一样了,因为焊接接头的疲劳强度与母材静强度、焊缝金属静强度、热影响区的组织性能以及焊缝金属强度匹配没有多大的关系,也就是说只要焊接接头的细节一样,高强钢和低碳钢的疲劳强度是一样的,具有同样的S-N曲线,这个规律适合对接接头、角接接头和焊接梁等各种接头型式。Maddox研究了屈服点在386636MPa之间的碳锰钢和用6种焊条施焊的焊缝金属和热影响区的疲劳裂纹扩展情况,结果表明:材料的力学性能对裂纹扩展速率有一定影响,但影响并不大。在设计承受交变载荷的焊接结构时,试图通过选用较高强度的钢种来满足工程需要是没有意义的。只有在应力比大于+0.5的情况下,静强度条件起主要作用时,焊接接头母材才应采用高强钢。

造成上述结果的原因是由于在接头焊趾部位沿溶合线存在有类似咬边的熔渣楔块缺陷,其厚度在0.075mm-0.5mm,尖端半经小于0.015mm。该尖锐缺陷是疲劳裂纹开始的地方,相当于疲劳裂纹形成阶段,因而接头在一定应力幅值下的疲劳寿命,主要由疲劳裂纹的扩展阶段决定。这些缺陷的出现使得所有钢材的相同类型焊接接头具有同样的疲劳强度,而与母材及焊接材料的静强度关系不大。

2.2 应力集中对疲劳强度的影响

2.2.1 接头类型的影响

焊接接头的形式主要有:对接接头、十字接头、T形接头和搭接接头,在接头部位由于传力线受到干扰,因而发生应力集中现象。

    对接接头的力线干扰较小,因而应力集中系数较小,其疲劳强度也将高于其他接头形式。但实验表明,对接接头的疲劳强度在很大范围内变化,这是因为有一系列因素影响对接接头的疲劳性能的缘故。如试样的尺寸、坡口形式、焊接方法、焊条类型、焊接位置、焊缝形状、焊后的焊缝加工、焊后的热处理等均会对其发生影响。具有永久型垫板的对接接头由于垫板处形成严重的应力集中,降低了接头的疲劳强度。这种接头的疲劳裂纹均从焊缝和垫板的接合处产生,而并不是在焊趾处产生,其疲劳强度—般与不带垫板的最不佳外形的对接接头的疲劳强度相等。

    十字接头或T形接头在焊接结构中得到了广泛的应用。在这种承力接头中,由于在焊缝向基本金属过渡处具有明显的截面变化,其应力集中系数要比对接接头的应力集中系数高,因此十字或T形接头的疲劳强度要低于对接接头。对未开坡口的用角焊缝连接的接头和局部熔透焊缝的开坡口接头,当焊缝传递工作应力时,其疲劳断裂可能发生在两个薄弱环节上,即基本金属与焊缝趾端交界处或焊缝上。对于开坡口焊透的的十字接头,断裂一般只发生在焊趾处,而不是在焊缝处。焊缝不承受工作应力的T形和十字接头的疲劳强度主要取决于焊缝与主要受力板交界处的应力集中,T形接头具有较高的疲劳强度,而十字接头的疲劳强度较低。提高T形或十字接头疲劳强度的根本措施是开坡口焊接,并加工焊缝过渡处使之圆滑过渡,通过这种改进措施,疲劳强度可有较大幅度的提高。

搭接接头的疲劳强度是很低的,这是由于力线受到了严重的扭曲。采用所谓“加强”盖板的对接接头是极不合理的,由于加大了应力集中影响,采用盖板后,原来疲劳强度较高的对接接头被大大地削弱了。对于承力盖板接头,疲劳裂纹可发生在母材,也可发生在焊缝,另外改变盖板的宽度或焊缝的长度,也会改变应力在基本金属中的分布,因此将要影响接头的疲劳强度,即随着焊缝长度与盖板宽度比率的增加,接头的疲劳强度增加,这是因为应力在基本金属中分布趋于均匀所致。

2.2.2 焊缝形状的影响

无论是何种接头形式,它们都是由两种焊缝连接的,对接焊缝和角焊缝。焊缝形状不同,其应力集中系数也不相同,从而疲劳强度具有较大的分散性。对接焊缝的形状对于接头的疲劳强度影响最大。

   (1) 过渡角的影响 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)的关系。试验中W(焊缝宽度)h(高度)变化,但h/W比值保持不变。这意味着夹角保持不变,试验结果表明,疲劳强度也保持不变。但如果W保持不变,变化参量h,则发现h增加,接头疲劳强度降低,这显然是外夹角降低的结果。

   (2) 焊缝过渡半径的影响  Sander等人的研究结果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(过渡角保持不变),疲劳强度增加。角焊缝的形状对于接头的疲劳强度也有较大的影响。

当单个焊缝的计算厚度a与板厚B之比a/B<0.60.7时,一般断裂于焊缝;当a/B>0.7时,一般断于基本金属。但是增加焊缝尺寸对提高疲劳强度仅仅在一定范围内有效。因为焊缝尺寸的增加并不能改变另一薄弱截面即焊趾端处基本金属的强度,故充其量亦不能超过该处的疲劳强度。SoeteVan Crombrugge采用15mm厚板用不同的角焊缝施焊,在轴向疲劳载荷下的试验发现,焊缝的焊脚为13mm时,断裂发生在焊趾处基本金属或焊缝中。当焊缝的焊脚小于此值时,疲劳断裂发生在焊缝上;当焊脚尺寸为18mm时断裂发生在基本金属中。据此他们提出极限焊脚尺寸:S=0.85B 式中S为焊脚尺寸,B为板厚。可见纵使焊脚尺寸达到板厚时(15mm),仍可得焊缝处的断裂结果,这一结果与理论结果符合得很好。

2.2.3 焊接缺陷的影响

焊趾部位存在有大量不同类型的缺陷,这些不同类型的缺陷导致疲劳裂纹早期开裂和使母材的疲劳强度急剧下降(下降到80%)。焊接缺陷大体上可分作两类:面状缺陷(如裂纹、未熔合等)和体积型缺陷(气孔、夹渣等),它们的影响程度是不问的,同时焊接缺陷对接头疲劳强度的影响与缺陷的种类、方向和位置有关。

    1)  裂纹 焊接中的裂纹,如冷、热裂纹,除伴有具有脆性的组织结构外,是严重的应力集中源,它可大幅度降低结构或接头的疲劳强度。早期的研究己表明,在宽60mm、厚12.7mm的低碳钢对接接头试样中,在焊缝中具有长25mm、深5.2mm的裂纹时(它们约占试样横截面积的10%),在交变载荷条件下,其2×106循环寿命的疲劳强度大约降低了55%~65%

    2)  未焊透 应当说明,不一定把未焊透均认为是缺陷,因为有时人为地要求某些接头为周部焊透,典型的例子是某些压力容器接管的设计。未焊透缺陷有时为表面缺陷(单面焊缝),有时为内部缺陷(双面焊缝),它可以是局部性质的,也可以是整体性质的.其主要影响足削弱截面积和引起应力集中。以削弱面积10%时的疲劳寿命与未含有该类缺陷的试验结果相比,其疲劳强度降低了25%,这意味着其影响不如裂纹严重。

    3)  未熔合 由于试样难以制备,至今有关研究极其稀少.但是无可置疑,未熔合属于平面缺陷,因而不容忽视,一般将其和未焊等同对待。

    4)  咬边  表征咬边的主要参量有咬边长度L、咬边深度h、咬边宽度W。影响疲劳强度的主要参量是咬边深度h,目前可用深度h或深度与板厚比值(h/B)作为参量评定接头疲劳强度。

5)  气孔 为体积缺陷,Harrison对前人的有关试验结果进行了分析总结, 疲劳强度下降主要是由于气孔减少了截面积尺寸造成,它们之间有一定的线性关系。但是一些研究表明,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,气孔的不利影响加大,它将作为应力集中源起作用,而成为疲劳裂纹的起裂点。这说明气孔的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最不利影响。

    6)  夹渣  IIW的有关研究报告指明:作为体积型缺陷,夹渣比气孔对接头疲劳强度影响要大。

    通过上述介绍可见焊接缺陷对接头疲劳强度的影响,不但与缺陷尺寸有关,而旦还决定于许多其他因素,如表面缺陷比内部缺陷影响大,与作用力方向垂直的面状缺陷的影响比其它方向的大;位于残余拉应力区内的缺陷的影响比在残余压应力区的大;位于应力集中区的缺陷(如焊缝趾部裂纹)比在均匀应力场中同  样缺陷影响大。

2.3 焊接残余应力对疲劳强度的影响

        焊接残余应力是焊接结构所特有的特征,因此,它对于焊接结构疲劳强度的影响是人们广为关心的问题,为此人们进行了大量的试验研究工作。试验往往采用有焊接残余应力的试样与经过热处理消除残余应力后的试样,进行疲劳试验作对比。由于焊接残余应力的产生往往伴随着焊接热循环引起的材料性能变化,而热处理在消除残余应力的同时也恢复或部分地恢复了材料的性能,同时也由于试验结果的分散性,因此对试验结果就产生了不同的解释,对焊接残余应力的影响也就有了不同的评价。

    试举早期和近期一些人所进行的研究工作为例,可清楚地说明这一问题,对具有余高的对接接头进行的2×106次循环试验结果,不同研究者得出了不同结论。有人发现:热处理消除应力试样的疲劳强度比焊态相同试样的疲劳强度增加12.5%;另有人则发现焊态和热处理的试样的疲劳强度是一致的,即差异不大;但也有人发现采用热处理消除残余应力后疲劳强度虽有增加,但增加值远低于12.5%等等。对表面打磨的对接接头试样试验结果也是如此,即有的试验认为,热处理后可提高疲劳强度17%,但也有的试验结果说明,热处理后疲劳强度没有提高等。这个问题长期来使人困惑不解,直到前苏联一些学者在交变载荷下进行了一系列试验,才逐渐澄清了这一问题。

其中最值得提出的是Trufyakov对在不同应力循环特征下焊接残余应力对接头疲劳强度影响的研究。试验采用14Mn2普通低合金结构钢,试样上有一条横向对接焊缝,并在正反两面堆焊纵向焊道各一条。一组试样焊后进行了消除残余应力的热处理,另一组未经热处理。疲劳强度对比试验采用三种应力循环特征系数r=-1, 0, +0.3 在交变载荷下(r=-1),消除残余应力试样的疲劳强度接近130MPa,而未经消除残余应力的仅为75MPa,在脉动载荷下(r=0),两组试样的疲劳强度相同,均为185MPa。而当r=0.3时,经热处理消除残余应力的试样疲劳强度为260MPa,反而略低于未热处理的试样(270MPa)。产生这个现象的主要原因是:在r值较高时,例如在脉动载荷下(r=0),疲劳强度较高,在较高的拉应力作用下,残余应力较快地得到释放,因此残余应力对疲劳强度的影响就减弱;当r增大到0.3时,残余应力在载荷作用下,进一步降低,实际上对疲劳强度已不起作用。而热处理在消除残余应力的同时又软化了材质,因而使得疲劳强度在热处理后反而下降。这一试验比较好地说明了残余应力和焊接热循环所引起材质变化对疲劳强度的影响。从这里也可以看出焊接残余应力对接头疲劳强度的影响与疲劳载荷的应力循环特性有关。即在循环特性值较低时,影响比较大。   

前面己指出,由于结构焊缝中存有达到材料屈服点的残余应力,因此在常幅施加应力循环作用的接头中,焊缝附近所承受的实际应力循环将是由材料的屈服点向下摆动,而不管其原始作用的循环特征如何。例如标称应力循环为+S1-S2,则其应力范围应为S1+S2。但接头中的实际应力循环范围将是由Sy(屈服点的应力幅)Sy-(S1+S2)。这一点在研究焊接接头疲劳强度时是非常重要的,它导致了一些设计规范以应力范围代替了循环特征r

此外,在试验过程中,试件的尺寸大小、加载方式、应力循环比、载荷谱也对疲劳强度有很大的影响。

(未完待续)

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