逆焊接處理對(duì)金屬材料抗疲勞性能的測(cè)試

李帥

摘 要：逆焊接處理工藝可以有效緩解大型工程設(shè)備焊接裝配過(guò)程中，由于焊接材料受熱不均勻而產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力（有害的主要是殘余拉應(yīng)力），這會(huì)顯著地提高設(shè)備用金屬材料的使用壽命，從而產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。在對(duì)工程設(shè)備常用金屬材料Q235鋼進(jìn)行逆焊接處理的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，逆焊接處理后的Q235鋼，其焊接殘余應(yīng)力明顯下降，抗疲勞性能相對(duì)有所提高。

關(guān)鍵詞：逆焊接處理 焊接殘余應(yīng)力 疲勞性能

中圖分類號(hào)：TG404 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）04（b）-0052-01

1 試驗(yàn)

1.1 試樣制備

本試驗(yàn)選用工程設(shè)備常用金屬材料Q235鋼，首先制作成三個(gè)中間帶有60度V型豁口的試件（試驗(yàn)用三個(gè)，分別編號(hào)為1、2、3，其中1為對(duì)照）。試件的尺寸為200 mm×150 mm×10 mm。

1.2 試驗(yàn)過(guò)程

1試樣仍為對(duì)照進(jìn)行焊接。將用手工電弧焊方法焊后的Q235鋼2試樣進(jìn)行250 ℃的熱處理（本實(shí)驗(yàn)中用的是加熱爐），緊接著再對(duì)焊縫進(jìn)行快冷處理（本試驗(yàn)中用的冷水），自然狀態(tài)下恢復(fù)至室溫。同樣的在350 ℃對(duì)3試樣進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。用小盲孔法測(cè)各試件應(yīng)力，應(yīng)變片的貼片位置如圖2所示（貼片間距5 mm）。最后，將1、2、3制成疲勞試件，再在疲勞測(cè)試機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，得出相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果討論

對(duì)焊后試樣進(jìn)行熱處理，再對(duì)焊縫進(jìn)行快冷，可以使得試樣的焊接區(qū)和母材區(qū)產(chǎn)生一個(gè)溫差，減緩殘余拉應(yīng)力的影響。由表1可以看出，在小盲孔法測(cè)應(yīng)力的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)于材料Q235，經(jīng)250 ℃和350 ℃逆焊接處理的試件與未經(jīng)逆焊接處理的試件相比，殘余拉應(yīng)力值有所下降，并且在350 ℃逆焊接處理的條件下，已在焊縫處形成雙向壓縮應(yīng)力。由表2看出，在疲勞測(cè)試的試驗(yàn)中，經(jīng)250 ℃和350 ℃逆焊接處理的試件與未經(jīng)逆焊接處理的試件相比，其疲勞循環(huán)次數(shù)有明顯的提升，并且在350 ℃逆焊接處理的條件下，疲勞循環(huán)次數(shù)還要高些，也就是說(shuō)，逆焊接處理可以有效提高試樣的抗疲勞性能。

2 機(jī)理

逆焊接加熱處理之所以能夠有地效消除殘余拉應(yīng)力的影響，是因?yàn)橛凶銐虼蟮臏夭?，焊接部位的表面將?huì)產(chǎn)生雙向壓縮殘余應(yīng)力，焊接壓應(yīng)力和焊接拉應(yīng)力相互存在一個(gè)制約，從而使得工程設(shè)備用金屬材料可以有更高的壽命。

3 結(jié)語(yǔ)

逆焊接處理可以有效減緩焊接過(guò)程中由于焊接材料的受熱不均勻而產(chǎn)生的焊接拉應(yīng)力，從而提高工程設(shè)備常用金屬材料的壽命。從理論上來(lái)說(shuō)，我們可以將這種逆焊接加熱處理工藝廣泛用于設(shè)備工裝，從而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但是由于最佳焊后熱處理溫度還有待進(jìn)一步階梯式試驗(yàn)，基于經(jīng)濟(jì)最大化原則，今后還要對(duì)常用的設(shè)備用金屬材料進(jìn)行更進(jìn)一步的研究。endprint

摘 要：逆焊接處理工藝可以有效緩解大型工程設(shè)備焊接裝配過(guò)程中，由于焊接材料受熱不均勻而產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力（有害的主要是殘余拉應(yīng)力），這會(huì)顯著地提高設(shè)備用金屬材料的使用壽命，從而產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。在對(duì)工程設(shè)備常用金屬材料Q235鋼進(jìn)行逆焊接處理的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，逆焊接處理后的Q235鋼，其焊接殘余應(yīng)力明顯下降，抗疲勞性能相對(duì)有所提高。

關(guān)鍵詞：逆焊接處理 焊接殘余應(yīng)力 疲勞性能

中圖分類號(hào)：TG404 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）04（b）-0052-01

1 試驗(yàn)

1.1 試樣制備

本試驗(yàn)選用工程設(shè)備常用金屬材料Q235鋼，首先制作成三個(gè)中間帶有60度V型豁口的試件（試驗(yàn)用三個(gè)，分別編號(hào)為1、2、3，其中1為對(duì)照）。試件的尺寸為200 mm×150 mm×10 mm。

1.2 試驗(yàn)過(guò)程

1試樣仍為對(duì)照進(jìn)行焊接。將用手工電弧焊方法焊后的Q235鋼2試樣進(jìn)行250 ℃的熱處理（本實(shí)驗(yàn)中用的是加熱爐），緊接著再對(duì)焊縫進(jìn)行快冷處理（本試驗(yàn)中用的冷水），自然狀態(tài)下恢復(fù)至室溫。同樣的在350 ℃對(duì)3試樣進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。用小盲孔法測(cè)各試件應(yīng)力，應(yīng)變片的貼片位置如圖2所示（貼片間距5 mm）。最后，將1、2、3制成疲勞試件，再在疲勞測(cè)試機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，得出相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果討論

對(duì)焊后試樣進(jìn)行熱處理，再對(duì)焊縫進(jìn)行快冷，可以使得試樣的焊接區(qū)和母材區(qū)產(chǎn)生一個(gè)溫差，減緩殘余拉應(yīng)力的影響。由表1可以看出，在小盲孔法測(cè)應(yīng)力的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)于材料Q235，經(jīng)250 ℃和350 ℃逆焊接處理的試件與未經(jīng)逆焊接處理的試件相比，殘余拉應(yīng)力值有所下降，并且在350 ℃逆焊接處理的條件下，已在焊縫處形成雙向壓縮應(yīng)力。由表2看出，在疲勞測(cè)試的試驗(yàn)中，經(jīng)250 ℃和350 ℃逆焊接處理的試件與未經(jīng)逆焊接處理的試件相比，其疲勞循環(huán)次數(shù)有明顯的提升，并且在350 ℃逆焊接處理的條件下，疲勞循環(huán)次數(shù)還要高些，也就是說(shuō)，逆焊接處理可以有效提高試樣的抗疲勞性能。

2 機(jī)理

逆焊接加熱處理之所以能夠有地效消除殘余拉應(yīng)力的影響，是因?yàn)橛凶銐虼蟮臏夭睿附硬课坏谋砻鎸?huì)產(chǎn)生雙向壓縮殘余應(yīng)力，焊接壓應(yīng)力和焊接拉應(yīng)力相互存在一個(gè)制約，從而使得工程設(shè)備用金屬材料可以有更高的壽命。

3 結(jié)語(yǔ)

逆焊接處理可以有效減緩焊接過(guò)程中由于焊接材料的受熱不均勻而產(chǎn)生的焊接拉應(yīng)力，從而提高工程設(shè)備常用金屬材料的壽命。從理論上來(lái)說(shuō)，我們可以將這種逆焊接加熱處理工藝廣泛用于設(shè)備工裝，從而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但是由于最佳焊后熱處理溫度還有待進(jìn)一步階梯式試驗(yàn)，基于經(jīng)濟(jì)最大化原則，今后還要對(duì)常用的設(shè)備用金屬材料進(jìn)行更進(jìn)一步的研究。endprint

摘 要：逆焊接處理工藝可以有效緩解大型工程設(shè)備焊接裝配過(guò)程中，由于焊接材料受熱不均勻而產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力（有害的主要是殘余拉應(yīng)力），這會(huì)顯著地提高設(shè)備用金屬材料的使用壽命，從而產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。在對(duì)工程設(shè)備常用金屬材料Q235鋼進(jìn)行逆焊接處理的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，逆焊接處理后的Q235鋼，其焊接殘余應(yīng)力明顯下降，抗疲勞性能相對(duì)有所提高。

關(guān)鍵詞：逆焊接處理 焊接殘余應(yīng)力 疲勞性能

中圖分類號(hào)：TG404 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）04（b）-0052-01

1 試驗(yàn)

1.1 試樣制備

本試驗(yàn)選用工程設(shè)備常用金屬材料Q235鋼，首先制作成三個(gè)中間帶有60度V型豁口的試件（試驗(yàn)用三個(gè)，分別編號(hào)為1、2、3，其中1為對(duì)照）。試件的尺寸為200 mm×150 mm×10 mm。

1.2 試驗(yàn)過(guò)程

1試樣仍為對(duì)照進(jìn)行焊接。將用手工電弧焊方法焊后的Q235鋼2試樣進(jìn)行250 ℃的熱處理（本實(shí)驗(yàn)中用的是加熱爐），緊接著再對(duì)焊縫進(jìn)行快冷處理（本試驗(yàn)中用的冷水），自然狀態(tài)下恢復(fù)至室溫。同樣的在350 ℃對(duì)3試樣進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。用小盲孔法測(cè)各試件應(yīng)力，應(yīng)變片的貼片位置如圖2所示（貼片間距5 mm）。最后，將1、2、3制成疲勞試件，再在疲勞測(cè)試機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，得出相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果討論

對(duì)焊后試樣進(jìn)行熱處理，再對(duì)焊縫進(jìn)行快冷，可以使得試樣的焊接區(qū)和母材區(qū)產(chǎn)生一個(gè)溫差，減緩殘余拉應(yīng)力的影響。由表1可以看出，在小盲孔法測(cè)應(yīng)力的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)于材料Q235，經(jīng)250 ℃和350 ℃逆焊接處理的試件與未經(jīng)逆焊接處理的試件相比，殘余拉應(yīng)力值有所下降，并且在350 ℃逆焊接處理的條件下，已在焊縫處形成雙向壓縮應(yīng)力。由表2看出，在疲勞測(cè)試的試驗(yàn)中，經(jīng)250 ℃和350 ℃逆焊接處理的試件與未經(jīng)逆焊接處理的試件相比，其疲勞循環(huán)次數(shù)有明顯的提升，并且在350 ℃逆焊接處理的條件下，疲勞循環(huán)次數(shù)還要高些，也就是說(shuō)，逆焊接處理可以有效提高試樣的抗疲勞性能。

2 機(jī)理

逆焊接加熱處理之所以能夠有地效消除殘余拉應(yīng)力的影響，是因?yàn)橛凶銐虼蟮臏夭?，焊接部位的表面將?huì)產(chǎn)生雙向壓縮殘余應(yīng)力，焊接壓應(yīng)力和焊接拉應(yīng)力相互存在一個(gè)制約，從而使得工程設(shè)備用金屬材料可以有更高的壽命。

3 結(jié)語(yǔ)

逆焊接處理可以有效減緩焊接過(guò)程中由于焊接材料的受熱不均勻而產(chǎn)生的焊接拉應(yīng)力，從而提高工程設(shè)備常用金屬材料的壽命。從理論上來(lái)說(shuō)，我們可以將這種逆焊接加熱處理工藝廣泛用于設(shè)備工裝，從而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但是由于最佳焊后熱處理溫度還有待進(jìn)一步階梯式試驗(yàn)，基于經(jīng)濟(jì)最大化原則，今后還要對(duì)常用的設(shè)備用金屬材料進(jìn)行更進(jìn)一步的研究。endprint