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怎樣提高焊接波紋管產(chǎn)品品質(zhì):
焊接成為應(yīng)用最為廣泛的工藝方法,很難找出另一種發(fā)展如此之快,并在應(yīng)用規(guī)模和多樣化方面能與焊接相比的工藝,以至于當(dāng)代許多最重要的技術(shù)問題必須采用焊接才能解決,例如:造船、鐵路、汽車、航空、航天、橋梁、鍋爐、大型廠房和高層建筑等都離不開焊接技術(shù)的支持。目前在工程生產(chǎn)上,焊接是最主要的連接方法,焊接結(jié)構(gòu)的重量已占鋼鐵總產(chǎn)量的50%以上,工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的這一比例已經(jīng)接近70%。然而焊接結(jié)構(gòu)經(jīng)常不斷發(fā)生斷裂事故,其中90%為疲勞失效。
在我國(guó)焊接結(jié)構(gòu)因疲勞問題而失效的工程事例也不斷出現(xiàn),例如,九十年代末,高速客車轉(zhuǎn)向架中焊接接頭的疲勞斷裂,以及水輪機(jī)葉片根部的疲勞斷裂等,都給國(guó)家和企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
焊接結(jié)構(gòu)疲勞失效的原因主要有以下幾個(gè)方面:
①客觀上講,焊接接頭的靜載承受能力一般并不低于母材;而承受交變動(dòng)載荷時(shí),其承受能力卻遠(yuǎn)低于母材,而且與焊接接頭類型和焊接結(jié)構(gòu)形式有密切的關(guān)系。這是引起一些結(jié)構(gòu)因焊接接頭的疲勞而過早失效的一
②早期的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以靜載強(qiáng)度設(shè)計(jì)為主,沒有考慮抗疲勞設(shè)計(jì),或者是焊接結(jié)構(gòu)疲勞設(shè)計(jì)規(guī)范并不完善,以至于出現(xiàn)了許多現(xiàn)在看來設(shè)計(jì)不合理的焊接接頭;
③工程設(shè)計(jì)技術(shù)人員對(duì)焊接結(jié)構(gòu)抗疲勞性能的特點(diǎn)了解不夠,所設(shè)計(jì)的焊接結(jié)構(gòu)往往照搬其它金屬結(jié)構(gòu)的疲勞設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與結(jié)構(gòu)形式;
④焊接結(jié)構(gòu)日益廣泛,而在設(shè)計(jì)和制造過程中人為盲目追求結(jié)構(gòu)的低成本、輕量化,導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)載荷越來越大;
⑤焊接結(jié)構(gòu)有往高速重載方向發(fā)展的趨勢(shì),對(duì)焊接結(jié)構(gòu)承受動(dòng)載能力的要求越來越高,而對(duì)焊接結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度方面的科研水平相對(duì)滯后。
由于焊接波紋管接頭焊趾處的焊接缺陷、應(yīng)力集中和殘余拉伸應(yīng)力的作用,其疲勞強(qiáng)度大幅度地低于基本金屬的疲勞強(qiáng)度。所以焊接結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度取決于接頭的疲勞性能,即焊接接頭的抗疲勞性能,關(guān)系著焊接結(jié)構(gòu)能否安全使用。因此為了保證焊接結(jié)構(gòu)可靠性,在設(shè)計(jì)承受交變動(dòng)載荷的焊接結(jié)構(gòu)時(shí),設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定以焊接接頭的疲勞強(qiáng)度作為整體結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度,而不采用基本金屬的疲勞強(qiáng)度,顯然這造成極大浪費(fèi)。即使如此,在接頭處局部應(yīng)力集中作用下,仍然會(huì)發(fā)生整體結(jié)構(gòu)的過早疲勞失效。為了使焊接結(jié)構(gòu)很好地滿足工程上對(duì)其提出的承受動(dòng)載的要求,能夠采取的措施主要有兩點(diǎn)。一方面,增加對(duì)焊接結(jié)構(gòu)抗疲勞性能的了解,精心設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式及接頭形式,使所設(shè)計(jì)的焊接結(jié)構(gòu)更合理,具有更高的疲勞強(qiáng)度;同時(shí)提高和嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量,防止和減少焊接缺陷的產(chǎn)生;另一方面,直接面對(duì)焊接接頭疲勞性能較差的弱點(diǎn),在焊接結(jié)構(gòu)制造過程中、完成后以及使用過程中采取有效的工藝措施,提高接頭的疲勞強(qiáng)度,增加其承受動(dòng)載的能力、延長(zhǎng)其使用壽命。
可見近年來由于焊接結(jié)構(gòu)有往高速重載方向發(fā)展的趨勢(shì),對(duì)其承受動(dòng)載能力的要求越來越高,因此發(fā)展及推廣應(yīng)用改善焊接波紋管接頭疲勞性能的新技術(shù)對(duì)推動(dòng)焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用意義重大。相對(duì)而言,國(guó)內(nèi)外最新發(fā)展起來的超聲沖擊技術(shù)以及使用低相變點(diǎn)焊接材料來提高焊接波紋管接頭疲勞強(qiáng)度的方法是焊接結(jié)構(gòu)疲勞性能改善技術(shù)與工藝的重要研究方向。
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