厚钢板焊缝强度匹配对韧度影响的试验方法
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焊缝强度计算例题焊缝强度计算是确定焊接接头的机械性能的重要手段之一,它可以帮助工程师评估焊接接头的耐久性和可靠性。
下面将给出一些与焊缝强度计算相关的参考内容。
1. 焊接接头的分类:焊接接头一般可分为角焊缝、对接焊缝、搭接焊缝、搭接对接复合焊缝等。
不同类型的焊缝在强度计算时需要采用不同的方法。
2. 焊缝的强度评估标准:针对不同类型的焊缝,有不同的强度评估标准。
例如,对于角焊缝,可以采用焊缝拉伸强度来评估其强度;对于对接焊缝,可以通过计算焊脚强度来评估其强度。
3. 强度计算公式:焊缝强度计算通常采用经验公式或者规范提供的计算方法。
例如,对于角焊缝的强度计算,可以使用以下公式:强度= A × σ式中,A为焊缝的截面面积,σ为焊缝材料的抗拉强度。
4. 材料力学性能参数的确定:焊缝强度计算中需要用到材料的力学性能参数,如抗拉强度、屈服强度等。
这些参数可以通过材料试验或者参考相关材料标准来获得。
5. 影响焊缝强度的因素:焊缝强度不仅与焊接材料的性能有关,还受到焊接工艺和焊接质量的影响。
因此,在焊缝强度计算时,还需要考虑焊接质量、焊缝形状和尺寸等因素。
6. 焊缝强度的安全系数:在焊缝强度计算中,一般会引入安全系数来考虑计算误差和不确定性因素。
不同的应用场景和材料要求可能有不同的安全系数。
7. 相关焊缝标准和规范:在焊缝强度计算过程中,参考相关的焊缝标准和规范是非常重要的。
例如,美国焊接学会(American Welding Society,AWS)和国际焊接工程师协会(International Institute of Welding,IIW)等都提供了相关的标准和规范。
总之,焊缝强度计算是保证焊接接头质量和可靠性的重要环节。
通过参考适当的标准和规范,结合实际工程要求和材料性能,合理计算焊缝强度,可以确保焊接接头的安全性和稳定性。
钢结构焊缝无损检测方法
钢结构焊缝的无损检测方法有以下几种:
1. 超声波检测(UT):利用超声波在钢结构中的传播和反射
特性来检测焊缝中的缺陷。
通过测量超声波信号的时间和强度来判断焊缝的质量。
2. 磁粉检测(MT):利用磁场和磁粉的相互作用来检测焊缝
中的裂纹和其他缺陷。
磁场可以使磁粉在缺陷处形成可见的磁粉堆积,从而可以识别出焊缝的问题。
3. X射线检测(RT):利用X射线的穿透能力和被材料吸收
的程度来检测焊缝中的缺陷。
通过对X射线透射图像的分析,可以确定焊缝内部的质量。
4. 渗透检测(PT):将渗透液涂覆在焊缝表面,待其渗入焊
缝中,然后使用显色剂将渗透液表面上的缺陷显现出来。
以此来检测焊缝中的裂纹和其他表面缺陷。
5. 磁力测试(MT):通过施加一个磁力场,观察焊缝周围磁
力场的变化来检测焊缝中的缺陷。
缺陷会导致磁力场的变化,从而可以确定焊缝的质量。
以上是常用的钢结构焊缝的无损检测方法,具体选择哪种方法要根据焊缝的具体情况和需要检测的缺陷来确定。
设计用焊缝强度值焊缝强度是衡量焊接接头性能的重要指标之一、设计一个能够准确评估焊缝强度值的方法对于确保焊接接头的质量和可靠性非常重要。
下面将介绍一种通过实验和数值分析相结合的方法来设计焊缝强度值。
首先,进行焊接实验来获取实际焊缝的强度值。
选择具有代表性的焊接接头样品,并根据设计要求进行焊接。
然后,使用合适的设备和方法对焊缝进行破坏力学试验,如拉伸试验、冲击试验等,以获得焊缝的破坏强度。
在实验中,需要确保样品的制备和加载过程符合标准规程,以保证实验结果的准确性和可靠性。
其次,进行焊缝的数值分析。
使用有限元分析等数值方法,模拟焊接接头的加载过程,计算焊缝的应力和应变分布。
根据焊接接头的几何形状、材料属性和加载条件等参数,建立适当的数值模型,并选择合适的材料本构模型来描述焊缝的力学行为。
通过数值分析,可以获取焊缝在加载过程中的应力和应变分布情况。
将实验结果与数值分析结果进行比较,对两者进行误差分析,以评估焊缝强度值的准确性和可靠性。
根据实际需求和安全性要求,可以制定合理的安全系数来对焊缝强度进行修正。
通过不断调整实验参数和数值模型,可以逐步提高焊缝强度值的准确性和可靠性。
此外,还可以基于统计学原理设计焊缝强度值。
通过大量的实验数据和数值分析结果,建立焊缝强度与其他影响因素之间的统计关系。
根据统计模型,可以预测焊缝强度值在给定条件下的概率分布,以及不同置信水平下的强度值范围。
利用统计方法评估焊缝强度值,对于确定焊接接头的安全性和可靠性具有重要的指导意义。
综上所述,设计焊缝强度值需要结合实验和数值分析相结合的方法,通过实验获得实际焊缝强度值,采用数值分析模拟焊缝的力学行为,对两者进行比较和修正,同时可以通过统计方法对焊缝强度进行评估。
这样可以确保焊接接头的质量和可靠性,提高焊接工程的设计和执行水平。
高强度钢结构件焊接连接性能研究前言钢结构件在建筑、桥梁、机械、航空、船舶等领域中有着广泛应用。
随着工业化和城市化进程的加快,越来越多的建筑和工程需要更强度的钢结构件,因此,高强度钢结构件的焊接连接性能研究很重要。
第一章高强度钢结构件了解高强度钢是指强度大于460 MPa 的钢,具有强度和韧性兼备的特点,被广泛应用于建筑、桥梁、机械、汽车、航空、船舶等领域。
由于其强度较大,故其不能像低强度钢那样直接采用常规工艺焊接材料及工艺,需要特殊的焊接工艺和焊接材料。
第二章高强度钢结构件焊接连接性能研究方法1.实验方法高强度钢结构件焊接连接性能的实验方法有强度试验、劈裂试验、延展性试验、塑性开裂前延伸测试和低温冲击试验等。
2.数值模拟方法数值模拟方法可以模拟高强度钢结构件焊接连接的应力场和变形场,达到减少实验试件数量、降低试验成本和周期、提高试验效率等效果。
第三章高强度钢结构件焊接连接性能研究结果1.焊接接头的破坏机理焊接接头破坏机理是高强度钢结构件焊接连接性能研究的关键点之一。
在焊接过程中,可能会出现焊接裂纹、气孔、未焊透等情况,会影响焊接接头的强度和延展性。
因此,需要采用适当的焊接工艺和焊接材料,降低焊接缺陷率,提高接头的连接性能。
2.焊接接头的承载力焊接接头的承载力是指高强度钢结构件焊接接头在承受受力时能承受的最大力。
实验结果显示,采用正常焊接工艺和焊接材料的高强度钢结构件焊接接头抗拉强度和扭曲强度都较高。
3.高强度钢结构件焊接接头的寿命随着使用时间的增加,高强度钢结构件焊接接头的寿命可能会降低。
实验结果显示,使用适当的焊接工艺和焊接材料可以延长高强度钢结构件焊接接头的寿命。
第四章高强度钢结构件焊接接头的改进措施1.采用新型焊接工艺和焊接材料新型焊接工艺和焊接材料可以提高高强度钢结构件焊接接头的抗拉强度和扭曲强度,同时降低焊接缺陷率,提高接头的连接性能。
2.优化传递载荷的方式优化传递载荷的方式可以减少高强度钢结构件焊接接头的承载力,提高接头的连接性能,如采用轻型材料、模块组合式装配等方法。
各类焊缝连接的强度计算焊缝是一种将金属材料通过熔化和凝固来连接的工艺。
焊接连接的强度是判断焊缝质量的重要指标之一,也是确保焊接结构安全可靠的关键因素之一、下面将介绍不同类型焊缝连接的强度计算方法。
1.纵向接头焊缝强度计算方法纵向接头焊缝是指在连接件的纵向方向上进行焊接。
若焊缝的宽度为b,其强度计算方法如下所示:强度=焊缝截面积×焊缝的强度焊缝截面积=焊缝宽度×连接件的长度焊缝的强度可以通过实验得出,一般根据焊缝的类型和焊接材料的强度来确定。
2.横向接头焊缝强度计算方法横向接头焊缝是指在连接件的横向方向上进行焊接。
横向接头焊缝的强度计算方法与纵向接头焊缝类似,只是焊缝的宽度和连接件的长度需要根据具体情况来确定。
3.对接焊缝强度计算方法对接焊缝是将两个平行连接件通过焊接进行连接。
对接焊缝的强度计算方法一般采用连接件的孔边有效长度来进行计算。
孔边有效长度是指连接件孔边与焊缝的距离。
对于不同类型的对接焊缝,可以根据实验得到的结果或者理论计算的方法来确定焊缝的强度。
4.角接焊缝强度计算方法角接焊缝是将两个连接件按照一定的角度进行焊接。
角接焊缝的强度计算方法与对接焊缝类似,也是采用连接件的孔边有效长度来进行计算。
需要注意的是,上述计算方法是根据焊缝的形状和连接件的尺寸来确定的,对于具体的焊缝强度计算,还需要考虑材料的物理性质、焊接工艺参数等因素。
此外,还可以通过有限元分析等数值模拟方法来计算焊缝连接的强度。
这种方法可以更真实地模拟焊接过程和焊缝的行为,得到更准确的强度预测结果。
综上所述,焊缝连接的强度计算需要考虑多个因素,包括焊缝形状、连接件尺寸、焊接材料的强度、物理性质和焊接工艺参数等。
正确的强度计算方法可以确保焊接结构的安全性和可靠性。
焊接工艺的焊接接头的力学性能测试方法引言:焊接接头是焊接工艺中非常重要的组成部分,它直接关系到焊接结构件的质量和性能。
为了确保焊接接头的可靠性和安全性,需要对其力学性能进行测试。
本文将介绍焊接工艺的焊接接头的力学性能测试方法。
一、拉伸试验拉伸试验是一种常用的测试焊接接头强度的方法。
通过在拉伸机上施加拉力,对接头进行拉伸,从而得到其材料的屈服强度、抗拉强度和断裂强度等性能指标。
在进行拉伸试验前,需要根据标准要求选择合适的试样尺寸,并确保试样的制备工艺正确。
试样的制备通常包括剪切、打孔和折弯等操作。
在拉伸试验中,需要记录下拉伸过程中的变形和载荷情况,并测量试样断裂前的长度和宽度等参数。
二、剪切试验剪切试验是评价焊接接头剪切强度的常用方法。
在剪切试验中,将试样放置在专用的剪切机上,施加一定的力量使接头发生剪切变形,并通过测量试样破坏前后的长度来计算其剪切强度。
剪切试验前需要制备合适的试样,并确保试样的纵向和横向间隙均匀。
试样的制备常常需要使用专用的切割工具,以确保试样的几何形状和尺寸符合要求。
在剪切试验中需要注意记录试样破坏前的载荷和位移等参数。
三、弯曲试验弯曲试验是评价焊接接头弯曲强度的一种方法。
在弯曲试验中,将试样放置在专用的弯曲机上,施加一定的力矩使其产生弯曲变形,并通过测量试样破坏前后的长度来计算其弯曲强度。
弯曲试验前需要制备合适的试样,并确保试样的几何形状和尺寸符合标准要求。
试样的制备一般需要考虑到焊缝的位置和弯曲方向等因素。
在弯曲试验中,需要记录试样的载荷和位移等参数,并观察试样破坏的形态。
结论:通过拉伸试验、剪切试验和弯曲试验等方法,可以对焊接接头的力学性能进行全面的测试。
在进行测试前,需要选择合适的试样尺寸和制备工艺,并注意记录相关参数。
这些测试可以为焊接工艺的优化和焊接接头的设计提供参考依据,从而提高焊接结构件的质量和性能。
注:本文以通用文章的格式来介绍焊接工艺的焊接接头的力学性能测试方法,内容准确且逻辑清晰。
钢结构焊缝无损检测方法钢结构是一种广泛应用于建筑和基础设施工程中的重要材料,而焊缝是钢结构中常见的连接方式。
焊缝的质量直接影响到钢结构的安全性和稳定性。
因此,对钢结构焊缝进行无损检测是非常重要的。
无损检测是一种能够在不破坏被测物体完整性的情况下,通过对物体内部缺陷、结构特征和性能进行检测的技术手段。
在钢结构焊缝的无损检测中,常用的方法包括超声波检测、射线检测和磁粉检测等。
超声波检测是一种常用的无损检测方法,通过将超声波传播到被测物体中,利用声波在不同介质中传播速度的差异来检测焊缝中的缺陷。
超声波检测可以检测到焊缝中的气孔、夹杂物、裂纹等缺陷,并能够确定其大小、形状和位置。
超声波检测具有检测精度高、可靠性好的优点,但对操作人员的技术要求较高。
射线检测是一种常用的无损检测方法,通过使用射线(如X射线或γ射线)照射被测物体,利用射线在物体中的吸收和散射特性来检测焊缝中的缺陷。
射线检测可以检测到焊缝中的气孔、夹杂物、裂纹等缺陷,并能够确定其大小、形状和位置。
射线检测具有检测速度快、覆盖面积大的优点,但对设备和操作环境要求较高。
磁粉检测是一种常用的无损检测方法,通过在被测物体表面涂覆磁粉,利用磁粉在磁场作用下的聚集和分布特性来检测焊缝中的缺陷。
磁粉检测可以检测到焊缝中的裂纹和表面缺陷,并能够确定其大小、形状和位置。
磁粉检测具有操作简便、成本较低的优点,但只能检测表面缺陷。
除了以上常用的无损检测方法,还有一些其他的方法可用于钢结构焊缝的检测,如涡流检测、热红外检测等。
这些方法各有特点,可以选择适合具体情况的方法进行检测。
总的来说,钢结构焊缝的无损检测是确保钢结构安全可靠的重要环节。
通过选择合适的无损检测方法,可以对焊缝中的缺陷进行有效检测和评估,及时发现潜在的安全隐患,保障钢结构的使用寿命和安全性。
因此,在钢结构焊缝的设计和施工过程中,无损检测应被充分重视并合理应用,以确保钢结构的质量和安全。
厚钢板焊缝强度匹配对韧度影响的试验方法苗张木陶德馨吴卫国李永信武汉理工大学,武汉,430063
摘要:提出了研究厚钢板焊缝强度匹配对韧度影响的试验方法:用“直接测量法”确定焊缝强度匹配系数;用裂纹尖端张开位移(CTOD)断裂韧度作为焊缝材料韧度的指标。用“直接测量法”确定了低合金高强钢S355ML钢板(厚65mm)自动埋弧焊和手工电弧焊的焊缝强度匹配系数,同时将这两项焊接工艺的对接焊缝制成全厚度断裂韧度试样,运用裂纹尖端张开位移试验方法测定其焊缝中心的断裂韧度。结果表明,厚钢板焊态对接焊缝,低匹配焊缝具有较高的韧度,高匹配焊缝的韧度比较低。关键词:焊缝强度匹配系数;断裂韧度;裂纹尖端张开位移(CTOD);厚钢板中图分类号:TG404;TG115.5 文章编号:1004-132X(2006)09—0958—05
ExperimentalMethodoftheInfluenceofStrengthMismatchonToughnessinThickSheetSteelMiaoZhangmu TaoDexinWuWeiguoLiYongxinWuhanUniversityofTechnology,Wuhan,430063Abstract:Atestingmethodofexploringtheinfluenceofstrengthmismatchontoughnessinthicksheetsteelweldswasdeveloped.Bymeansofthismethod,themismatchingfactorscanbedeterminedwith“directmeasurementmethod”,andthecracktipopeningdisplacement(CTOD)shouldbeselectedtobeasindexcharacterizedthetoughnessofwelds.First,themismatchingfactorsofsubmergedarcwelding(SAW)andshieldedmetalarcwelding(SMAW)ofS355MLsteel(65mmthickness)werede2terminedwith“directmeasurementmethod”.Then,thebuttweldsofSAWandSMAWweremadetofullthicknessfracturetoughnessspecimensandthefracturetoughnessinweldscentreweremeasuredbyCTODtest.Theresultsindicatethattheweldspossesshighertoughnessforlowermismatch,whereastheweldspossesslowertoughnessforhighermismatchforbuttweldsofthicksheetsteel.Keywords:mismatchingfactoroftoughness;fracturetoughness;cracktipopeningdisplacement(CTOD);thicksheetsteel
收稿日期:2005—11—30
0 引言焊接结构设计必须确定焊缝金属的强度和韧度。强度和韧度是焊接结构安全中密切联系的两个问题。韧度是材料在断裂前所经历的弹塑性变形过程中吸收能量的能力[1],是强度和塑性的综
合指标,它比强度这个单一指标更应受到关注,特别是对于焊接接头。焊缝强度对其韧度的影响,
已经有许多文献进行了讨论,但存在一些分歧[2,3],如文献[3]指出了两种不同观点:一是在
保证焊缝常规延性、韧性(如使焊缝金属与母材具有相同延伸率)的条件下,适当选用屈服点较高的焊缝金属,即高匹配是有利的;二是着眼于焊缝的韧性或延性,而其强度与母材相比可适当降低,即低匹配。已有的研究多限于较薄钢板的焊接,厚钢板焊缝强度对韧度的影响研究的文献较少。随着经济发展和科学技术不断进步,海洋结构、桥梁结构、现代建筑及水电核电等工程项目的规模越
来越大,焊接结构呈厚壁化、大型化趋势,所用厚钢板焊接接头破坏的主要原因是由于韧度不足。因此,研究厚钢板焊缝强度匹配对韧度的影响具有重要的意义。研究厚钢板焊缝强度匹配对韧度的影响,一是要能够准确测量并计算焊缝强度匹配系数,二是要选择恰当的指标来评价焊缝韧度。本文针对厚钢板特点,结合低合金高强钢S355ML(相当于国产Q345钢)厚钢板(厚65mm)自动埋弧焊和手工电弧焊焊缝强度对韧度的影响研究,提出了研究厚钢板焊缝强度匹配对韧度影响的试验方法:
用“直接测量法”确定焊缝强度匹配系数;用裂纹尖端张开位移(CTOD)断裂韧度作为综合度量焊缝韧度的指标。
1焊接工艺1.1母材本研究采用厚65mm的S355ML热轧钢板,
系从日本进口。其化学成分见表1,最大碳当量为859
中国机械工程第17卷第9期2006年5月上半月0145%。主要力学性能为σs=423MPa,σb=
526MPa,δ5=26%。本文采用两种不同的焊接材料和焊接工艺,以获取高匹配和低匹配两种焊缝强度匹配。表1S355ML钢化学成分元素CSiMnPSCuNi质量分数(%)0.090.271.450.0110.0020.080.05元素CrMoVNbNTi质量分数(%)0.010.0020.0010.120.380.121.2 自动埋弧焊工艺采用多层多道自动埋弧焊SAW(DC+),对接焊缝,坡口为双V形,坡口角度分别为α1=60°,α2=80°,钝边为h=6mm,不留对口间隙(R=0)。焊接位置为平焊。各焊道线能量分别为:最初焊道313kJ/mm,最后盖面焊焊道313kJ/mm,其他焊道315kJ/mm。最低预热温度为60℃,最高层间温度为300℃。焊丝采用H10Mn2G(BZJ116-97)。该工艺的编号为WPS017,其主要焊接工艺参数见表2。表2自动埋弧焊(WPS017)工艺参数焊道序号焊丝焊丝直径(mm)电流(A)电压(V)极性送丝速度(m/min)行走速度(mm/min)1其他盖面焊H10Mn2G(BZJ116-97)5.0664~75628~325.0671~78828~325.0651~76128~32DC+1.2~1.4353~4141.2~1.4342~4031.2~1.4353~4141.3手工电弧焊工艺采用手工电弧焊SMAW(DC+),对接焊缝,坡口为双面等厚X形,坡口角度为α1=α2=60°,钝边为h=3mm,不留对口间隙(R=0)。焊接位置为立向上焊接。所有焊道线能量均为118kJ/mm。最低预热温度为60℃,最高层间温度为300℃。电焊条采用SH-J507Ni(AWSA515E7015-G)。该工艺的编号为WPS016,其主要焊接工艺参数见表3。表3手工电弧焊(WPS016)工艺参数焊道序号电焊条焊条直径(mm)电流(A)电压(V)极性行走速度(mm/min)1其他盖面焊SH-J507Ni(AWSA5.5E7015-G)3.2100~12020~224.0120~15022~264.0120~15022~26DC+50~7575~10075~1002焊缝强度的“直接测量法”焊缝强度匹配系数S是焊缝的屈服极限与母材的屈服极限之比,即S=(σs)w/(σs)b[4],其中,(σs)w为焊缝强度屈服极限,(σs)b为母材屈服极限。许多文献在计算焊缝强度匹配系数S时,焊缝屈服极限(σs)w往往采用焊接材料供货方提供的数值或复验值。由于焊接的复杂性,供货方所提供的数值,其焊接条件与实际使用时的焊接条件一般会有较大的不同,而复验的焊接条件与实际使用时的焊接条件往往也很难一致。对于厚钢板来说,这个问题更为突出。因此,直接从焊接接头的焊缝中心制取拉伸试样来测定(
σ
s)w,从而计算焊缝强度匹配系数
S,这种“直接测量法”确定的焊缝强度匹配系数更符合实际情况,更准确。具体做法如下:
图1 焊接接头试样位置采用电火花线切割方法,从焊缝中心切取拉伸试样。图1是取样情况的端面图照片,正中间三个较大的圆孔是焊缝中心取样位置,小圆孔是热影响区的取样位置。拉伸试样的取样和试验按有关规范GB2649-
1989、GB2652-1989、GB/T228-2002并参考ISO5178-2001进行。在Zwick-Z010型电子万能试验机上进行拉伸。每个焊缝中心有三个试样,
所得数据取平均值,结果见表4。为比较起见,焊接材料供货方所提供的强度值及其焊缝强度匹配系数也都列于表中。完整的拉伸曲线见文献[5]。表4各焊接工艺的焊缝强度匹配
工艺及编号焊缝强度(MPa)焊缝强度匹配系数S
直接法测量提供值按直接法计算按提供值计算
自动埋弧焊(WPS017)σ
s=396.78
σb=482.05
σs=455.00
σb=540.00(H10Mn2G)0.941.08
手工电弧焊(WPS016)σ
s=518.39
σb=612.68
σs=460.00
σb=602.00(SH-J507Ni)1.231.09
3焊缝韧度的CTOD评定在焊缝强度匹配对断裂性能影响的研究中,
一般采用极限裂纹尺寸或临界裂纹尺寸来表征焊缝的抗断裂性能。如文献[3]在研究静载和动载下16Mn钢焊缝强度匹配对接头断裂性能影响时,分别用尺寸为10mm×110mm×500mm和10mm×75mm×360mm的带缺口试样(缺口预制在焊缝部位),在载荷作用下测量其极限裂纹尺寸或临界裂纹尺寸。这种研究方法效果较好,但对厚钢板来说,继续沿用这种研究方法可能会有较大的困难。本文认为,母材是厚钢板的情况下,研究焊缝959
厚钢板焊缝强度匹配对韧度影响的试验方法———苗张木陶德馨吴卫国等