【摘要】：由于焊接熱源的不均勻快速加熱和快速冷卻過程,焊縫區(qū)域產(chǎn)生不均勻分布的塑性應(yīng)變,最終在焊縫中不可避免地形成殘余應(yīng)力。隨著鋼材強(qiáng)度級別和厚度的提高以及鋼結(jié)構(gòu)的整體大型化,焊縫的拘束度增加,多層多道焊反復(fù)熱循環(huán)使焊縫中殘余應(yīng)力呈現(xiàn)高峰值和分布復(fù)雜的特點。焊接拉伸殘余應(yīng)力會對焊接結(jié)構(gòu)抗腐蝕性能、抗斷裂性能以及疲勞性能造成危害,所以準(zhǔn)確評價和調(diào)控焊縫拉伸殘余應(yīng)力十分重要。本文以30~50mm的厚板高強(qiáng)鋼(強(qiáng)度級別大于345MPa)的焊接接頭為研究對象,采用小孔法、X-射線衍射法和輪廓法測試焊接接頭的表面應(yīng)力及內(nèi)部應(yīng)力;分析厚板焊態(tài)應(yīng)力的分布特點;研究超聲沖擊處理和熱處理對焊接殘余應(yīng)力的影響,對比分析該兩種應(yīng)力處理方式對應(yīng)力調(diào)控的差異及優(yōu)缺點;研究逐層超聲沖擊處理對不同強(qiáng)度級別及不同厚度材料焊接應(yīng)力調(diào)控的適應(yīng)性;研究拘束對焊縫殘余應(yīng)力的影響以及超聲沖擊對拘束焊接后焊縫殘余應(yīng)力的影響。綜合無超聲沖擊處理和逐層超聲沖擊處理不同厚度及不同強(qiáng)度級別鋼焊接接頭的殘余應(yīng)力測試結(jié)果表明:焊態(tài)高拉伸殘余應(yīng)力主要分布在焊縫坡口內(nèi)部及其附近,殘余拉應(yīng)力峰值出現(xiàn)在近表層。逐層超聲沖擊可以在焊縫表層引起應(yīng)力下降,并引入2~5mm的壓縮應(yīng)力層,雖然焊縫金屬強(qiáng)度不同,但焊縫表層應(yīng)力下降幅值都為800MPa左右,而且逐層超聲沖擊對焊縫內(nèi)部殘余應(yīng)力分布趨勢影響不大,表明焊接試板厚度和不同強(qiáng)度級別焊縫材料對超聲沖擊處理調(diào)控應(yīng)力的能力沒有影響。焊態(tài)、逐層超聲沖擊態(tài)和熱處理態(tài)焊縫殘余應(yīng)力測試結(jié)果表明:熱處理可以將整塊試板包括焊縫區(qū)域的應(yīng)力值控制在0~100MPa,縱向和橫向應(yīng)力表現(xiàn)為較小的拉伸應(yīng)力,焊縫區(qū)域應(yīng)力下降幅值為400MPa左右,逐層超聲沖擊在表層引入壓縮應(yīng)力層,焊縫區(qū)域應(yīng)力下降幅值約為800MPa,但對焊縫內(nèi)部應(yīng)力的影響不大。馬板拘束焊縫表面超聲沖擊處理前后殘余應(yīng)力測試結(jié)果表明:相對自由態(tài)焊接的應(yīng)力分布,馬板拘束引起了焊縫及附近區(qū)域應(yīng)力升高,表面縱向和橫向應(yīng)力都為拉伸應(yīng)力,且拘束馬板的焊接還在試板表面引入拉應(yīng)力,影響深度達(dá)到13mm;超聲沖擊處理造成高于焊縫屈服強(qiáng)度的拉伸應(yīng)力區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s應(yīng)力區(qū),超聲沖擊處理以外區(qū)域的并沒有受到超聲沖擊的影響,應(yīng)力分布無變化。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG407

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2696837