豪克能超声冲击消除焊接应力效果研究

更新时间：2024-11-18  作者: 应力检测

  焊接接头是部件耐久性的薄弱环节，因此在开发高性能焊接构件时，提高焊接接头的疲劳强度是一个十分重要的课题。一般较重要的焊接构件都采取高强度钢制造，随着钢材抗拉强度的提高，其疲劳强度也相应增大。

  研究表明，对于焊后不做加工处理的高强度钢结构焊缝而言，由于在焊趾处应力集中等因素的作用下，其疲劳强度并不随抗拉强度的提高而增大，故无法体现出使用高强度钢的优越性。因此，尽管超细晶粒结构钢等高强度钢材本身的强度和常规使用的寿命大幅度提升，但在具体钢结构上焊接接头的质量和性能才是制约结构强度和寿命的主要因素。

  只有对焊缝来加工处理，才能根本改善其性能。研究和实践表明，疲劳断裂是金属结构失效的主要形式，尤其是一些受动载严重的重要结构。焊接接头的疲劳破坏一般起裂于焊接接头的焊趾部位。如果能改善焊趾处疲劳裂纹的起裂性能，将有效地提高焊接结构的疲劳强度。

  国际焊接协会专家提出用豪克能超声冲击消除应力设备来提高焊接接头的疲劳寿命和消除焊接应力。通过国内外大量的研究和实例表明，这种方法的适用场合很广，不但可以有效地应用于焊接结构件的制，造过程中，而且非常适合于现场安装焊接、构件修复焊接等场合，不但可以用来提高焊接接头的疲劳性能，还能够彻底消除焊接拉应力并产生理想的压应力，是一种非常有前途的焊后处理设备。

  消除残余应力的方法很多，如自然时效，热时效，振动时效等，但自然时效周期太长，已不满足现在市场经济的快速要求：

  热时效不仅消耗大量的能源，占用场地，较大的设备资产金额的投入和对环境造成污染，且消除残余应力的效果也因炉况的不同有很大的差异，其对残余应力的消除率一般在40%~80%之间；

  振动时效虽然使用起来更便捷，但其应力消除率一般在30%~50%；豪克能设备，它不仅使残余应力的消除率达到80%以上，而且还能产生理想的压应力，这对焊接构件的抗疲劳性能和抗应力腐蚀和抗老化性能都大有益处。

  3、120Ω应变计，该应变计包含3个应变片，按30°、45°、90°方向分布，应变片敏感栅的中心距孔中心2.65mm，应变片丝栅内径为2.5mm。

  豪克能超声冲击消除应力设备将超声频的机械振动传递给工件上的焊缝，使以焊趾为中心的一定区域的焊接接头表面产生足够深度的塑变层。从而有效地改善焊缝与母材过渡区(焊趾)的外表形状，使其平滑过渡，降低了焊接接头的应力集中程度，使焊接接头附近一定厚度的金属得以强化，重新调整了焊接残余应力场，并由超声冲击形成较大数值的有利于疲劳强度提高的表面压应力，同时改变了微观组织，改善了接头区域的组织，使冲击处理后的接头疲劳强度得以显著提高。

  表1是对120吨的炼钢转炉现场焊接施工完毕后在焊缝处测得的残余应力值和经豪克能超声冲击消除应力设备消除应力处理后的残余应力数值，炼钢转炉的炉体用20mm厚的优质钢板焊接而成。

  通过表1数据看出：转炉炉体焊后存在比较大的焊接残余应力，但经豪克能超声冲击消除应力设备处理后，残余应力基本上被消除，并产生了有益的压应力。

  表2是对大亚湾核电站中微子项目中8002编号的钢桶底板进行豪克能消除焊接应力的数据。

  通过以上数据看出：8002号钢桶底板焊后存在比较大的焊接残余应力，最高残余应力值已达487MPa，但经豪克能超声冲击消除应力设备处理后，残余应力已被彻底消除，并转变成为有益的压应力。

  表3是对西气东输工程中DN1600*9378气液分离器进行豪克能消除应力处理的数据，

  对材料为低碳钢Q235-B与Q345板材的对接接头和十字接头形式标准焊接试件进行疲劳性能测试所得的对比σ-N曲线-B十字接头对比σ-N曲线焊接接头对比σ-N曲线十字接头对比σ-N曲线。

  根据以上试验数据分析表明：焊接接头经豪克能焊接应力消除设备处理后，其抗疲劳性能得到非常明显改善，使用豪克能焊接应力消除设备改善焊接接头的疲劳性能，其效果十分明显。该方法能够大幅度提升焊接接头的疲劳强度，使焊接接头与母材具有相同的疲劳强度，甚至高于母材，疲劳寿命也得到了几十倍的提高。

  因此，合理的结构设计，高质量的焊接施工，充分的豪克能焊接应力消除设备处理，将使承受交变动载荷的钢结构件不再有薄弱环节，可大大延长其常规使用的寿命和安全性。目前，豪克能消除焊接应力设备用于提高焊接构件疲劳寿命已在钢结构桥梁上得到普遍的应用，并形成了规范的豪克能冲击在钢结构桥梁上的应用规程+工艺文件。同时，也在航空发动机、列车转向架、汽车驱动桥、军用摩托车构架上得到普遍的应用。返回搜狐，查看更加多