低合金高強(qiáng)鋼低匹配對接接頭承載能力的研究.pdf

1、低合金高強(qiáng)鋼焊接接頭設(shè)計(jì)原則可分為高匹配、等匹配和低匹配。然而按照等強(qiáng)或高匹配進(jìn)行焊接時，容易產(chǎn)生冷裂紋、接頭脆化和軟化等問題，造成接頭可靠性下降。目前主要采用焊前預(yù)熱和焊后熱處理等工藝措施進(jìn)行控制，造成焊工工作條件惡劣，生產(chǎn)成本增加。低匹配設(shè)計(jì)接頭冷裂紋傾向小，焊接時可降低預(yù)熱溫度或者不預(yù)熱，但承載能力有所下降。本文擬研究低匹配等承載接頭，以數(shù)值模擬與試驗(yàn)相結(jié)合的方式，考察低匹配等承載接頭的靜載承載能力及疲勞性能。期望在不降低低匹配接

2、頭承載能力的前提下，充分發(fā)揮低強(qiáng)焊縫高韌性和抗冷裂紋能力。
　　有限元模擬分析表明，接頭的承載能力受材料力學(xué)性能和接頭應(yīng)力分布的影響，調(diào)整接頭幾何參數(shù)可以降低接頭薄弱區(qū)應(yīng)力集中系數(shù)，使低強(qiáng)焊縫和高強(qiáng)母材同時發(fā)生屈服，達(dá)到低匹配接頭的“等承載”效果，提高低匹配接頭的承載能力。
　　拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明，通過接頭形狀設(shè)計(jì)能夠達(dá)到靜載“等承載”的設(shè)計(jì)目的，且“等承載”設(shè)計(jì)對接接頭的極限裂紋尺寸大于母材，“等承載”設(shè)計(jì)降低了高強(qiáng)鋼接頭對

3、裂紋缺陷的敏感程度。
　　疲勞試驗(yàn)結(jié)果表明，與削平對接接頭相比，相同匹配比的“等承載”設(shè)計(jì)對接接頭疲勞強(qiáng)度和壽命顯著提高，且匹配比越低，提高的效果越顯著。在高應(yīng)力區(qū)，“等承載”設(shè)計(jì)對接接頭的疲勞強(qiáng)度與削平等匹配接頭非常接近；在低應(yīng)力區(qū)，隨匹配比降低疲勞壽命有所降低，0.59屈服強(qiáng)度匹配比的“等承載”設(shè)計(jì)接頭對應(yīng)1×107循環(huán)的疲勞強(qiáng)度較焊態(tài)等匹配對接接頭提高了110％，可達(dá)到削平等匹配接頭的80%。證明了低匹配接頭“等承載”設(shè)計(jì)的