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提高焊接结构疲劳强度的措施

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提高焊接结构疲劳强度的措施
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提高焊接结构疲劳强度的措施1)降低应力集中疲劳裂纹源在焊接接头和结构上的应力集中点,消除或降低应力集中的一切手段,都可以提高结构的疲劳强度。(1)采用合理的结构形式①优先选用对接接头,尽量不用搭接接头;重要结构把T形接头或角接接头改成对接接头,让焊缝避开拐角部位;采用T形接头或角接接头时,希望采用全熔透的对接焊缝。②尽量避免偏心受载的设计,使构件内力的传递流畅、分布均匀,不引起附加应力。③减少断面突变,当板厚或板宽相差悬殊而需对接时,应设计平缓的过渡区;结构上的尖角或拐角处应做成圆弧状,其曲率半径越大越好。④避免三向焊缝空间汇交,焊缝尽量不设置在应力集中区,尽量不在主要受拉构件上设置横向焊缝;不可避免时,一定要保证该焊缝的内外质量,减少焊趾处的应力集中。⑤只能单面施焊的对接焊缝,在重要结构上不允许在背面放置永久性垫板;避免采用断续焊缝,因为每段焊缝的始末端有较高的应力集中。(2)正确的焊缝形状和良好的焊缝内外质量①对接接头焊缝的余高应尽可能小,焊后最好能刨(或磨)平而不留余高;②T形接头最好采用带凹度表面的角焊缝,不用有凸度的角焊缝;③焊缝与母材表面交界处的焊趾应平滑过渡,必要时对焊趾进行磨削或氩弧重熔,以降低该处的应力集中。任何焊接缺陷都有不同程度的应力集中,尤其是片状焊接缺陷如裂纹、未焊透、未熔合和咬边等对疲劳强度影响最大。因此在结构设计上要保证每条焊缝易于施焊,以减少焊接缺陷,同时发现超标的缺陷必须清除。2)调整残余应力构件表面或应力集中处存在的残余压应力,就能提高焊接结构的疲劳强度。例如,通过调整施焊顺序、局部加热等都有可能获得有利于提高疲劳强度的残余应力场。此外,还可以采取表面形变强化,如滚压、锤压或喷丸等工艺使金属表面塑性变形而硬化,并在表层产生残余压应力,以达到提高疲劳强度的目的。对有缺口的构件,采取一次性预超载拉伸,可以使缺口顶端得到残余压应力。因为在弹性卸载后,缺口残余应力的符号总是与(弹塑性)加载时缺口应力的符号相反。此方法不宜用弯曲超载或多次拉伸加载。它常与结构验收试验结合,如压力容器做水压试验时,能起到预超载拉伸作用。3)改善材料的组织和性能首先,提高母材金属和焊缝金属的疲劳强度还应从材料的内在质量考虑。应提高材料的冶金质量,减少其中的夹杂物。重要构件可采用真空熔炼、真空除气、甚至电渣重熔等治炼工艺的材料,以保证纯度;在室温下细化晶粒钢可提高疲劳寿命;通过热处理可以获得最佳的组织状态,在提高强度的同时,也能提高其塑性和韧性;回火马氏体、低碳马氏体和下贝氏体等组织都具有较高的抗疲劳能力。其次,强度、塑性和韧性应合理配合。强度是材料抵抗断裂的能力,但高强度材料对缺口敏感。塑性的主要作用是通过塑性变形,可吸收变形功,削减应力峰值,使高应力重新分布,同时也使缺口和裂纹尖端得以钝化,裂纹的扩展得到缓和甚至停止。塑性能保证强度作用充分发挥。所以对于高强度钢和超高强度钢,设法提高一点塑性和韧性,将显著改善其抗疲劳能力。4)特殊保护措施大气介质侵蚀往往对材料的疲劳强度有影响,因此,采用一定的保护涂层是有利的。例如在应力集中处涂上含填料的塑料层是-种实用的改进方法。文方方方方万
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