在海洋平臺的安全維護(hù)中,挖除原始疲勞裂紋缺陷并準(zhǔn)備坡口是水下焊接修復(fù)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(fù)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(bǔ)焊試樣,通過對試樣補(bǔ)焊前后的疲勞性能進(jìn)行測試,分析研究了直接埋藏法修復(fù)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(bǔ)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(bǔ)焊所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和補(bǔ)焊后試樣在不同外部載荷作用下原始裂紋尖端的應(yīng)力情況.試驗結(jié)果表明,新的疲勞裂紋主要出現(xiàn)在補(bǔ)焊焊趾處和補(bǔ)焊焊道上;補(bǔ)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(bǔ)焊焊趾進(jìn)行打磨處理,接頭的平均疲勞循環(huán)周次比補(bǔ)焊焊趾未打磨的接頭提升了16%.數(shù)值模擬結(jié)果顯示,補(bǔ)焊焊道收縮在裂紋最深處產(chǎn)生了-157 MPa的殘余應(yīng)力.三點彎曲加載時,裂紋最深處的應(yīng)力由補(bǔ)焊前的508 MPa降為補(bǔ)焊后的94 MPa;單軸拉伸時,裂紋最深處的應(yīng)力由補(bǔ)焊前的480 MPa降為補(bǔ)焊后的320 MPa.該結(jié)果表明直接埋藏法補(bǔ)焊所產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力是延緩或阻止原始裂紋繼續(xù)向母材擴(kuò)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(jī)上預(yù)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(jìn)行補(bǔ)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(bǔ)焊前后試樣

圖3補(bǔ)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(hù)氣流量為14L/min．補(bǔ)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(jìn)行分析研究，對補(bǔ)焊過程以及補(bǔ)焊后的接頭在不同外載荷條件下裂紋附近的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)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(yīng)力場的分布規(guī)律．EH36鋼的熱物性參數(shù)和力學(xué)性能參見文獻(xiàn)[14-17]所公開的....

本文編號：4000128