在海洋平臺的安全維護中,挖除原始疲勞裂紋缺陷并準備坡口是水下焊接修復工程中一項十分困難的作業(yè)步驟.為此,提出一種不挖除原始裂紋缺陷的直接埋藏法來修復疲勞裂紋缺陷.為了探索該技術(shù)的可行性,在陸地上制備了模擬補焊試樣,通過對試樣補焊前后的疲勞性能進行測試,分析研究了直接埋藏法修復后疲勞裂紋出現(xiàn)的位置、試樣的疲勞循環(huán)周次以及打磨對補焊后試樣疲勞循環(huán)周次的影響規(guī)律.使用Abaqus軟件模擬計算了補焊所產(chǎn)生的殘余應力和補焊后試樣在不同外部載荷作用下原始裂紋尖端的應力情況.試驗結(jié)果表明,新的疲勞裂紋主要出現(xiàn)在補焊焊趾處和補焊焊道上;補焊后接頭的平均疲勞循環(huán)周次比原始試樣并沒有下降,反而提高了36%;對補焊焊趾進行打磨處理,接頭的平均疲勞循環(huán)周次比補焊焊趾未打磨的接頭提升了16%.數(shù)值模擬結(jié)果顯示,補焊焊道收縮在裂紋最深處產(chǎn)生了-157 MPa的殘余應力.三點彎曲加載時,裂紋最深處的應力由補焊前的508 MPa降為補焊后的94 MPa;單軸拉伸時,裂紋最深處的應力由補焊前的480 MPa降為補焊后的320 MPa.該結(jié)果表明直接埋藏法補焊所產(chǎn)生的殘余壓應力是延緩或阻止原始裂紋繼續(xù)向母材擴展的主要原因...

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【部分圖文】：

圖1試驗路線

試驗路線如圖1所示．(1)首先制備T型接頭試板，然后切割成三點彎曲疲勞試樣，試板和三點彎曲疲勞試樣尺寸如圖2所示；(2)在疲勞試驗機上預制出疲勞裂紋，記錄下疲勞循環(huán)周次，并利用著色探傷確定裂紋所在位置，如圖3(a)所示；(3)使用直接埋藏法對含裂紋試樣進行補焊，并對其中一部分試樣....

圖2T型焊接試板及疲勞試樣尺寸(單位：mm)

圖1試驗路線圖3補焊前后試樣

圖3補焊前后試樣

圖2T型焊接試板及疲勞試樣尺寸(單位：mm)試板材料選用海洋工程結(jié)構(gòu)用EH36鋼，配套焊材為GFL-71Ni藥芯焊絲，焊絲直徑1.2mm．采用GMAW焊接工藝，焊接電流為240A，焊接電壓為28V，焊接速度35cm/min,CO2保護氣流量為14L/min．補焊工序采....

圖4裂紋形狀和尺寸(單位：mm)

為了對試驗的結(jié)果進行分析研究，對補焊過程以及補焊后的接頭在不同外載荷條件下裂紋附近的應力狀態(tài)進行了數(shù)值模擬計算．采用商用有限元軟件Abaqus建模，通過生死單元技術(shù)分段加載熱源來模擬焊接過程的溫度場與應力場的分布規(guī)律．EH36鋼的熱物性參數(shù)和力學性能參見文獻[14-17]所公開的....

本文編號：4000128