可見焊接缺陷對接頭疲勞強度的影響
焊趾部位存在有大量不同類型的缺陷,這些不同類型的缺陷導致疲勞裂紋早期開裂和使母材的疲勞強度急劇下降(下降到80%)。焊接缺陷大體上可分作兩類:面狀缺陷(如裂紋、未熔合等)和體積型缺陷(氣孔、夾渣等),它們的影響程度是不問的,同時焊接缺陷對接頭疲勞強度的影響與缺陷的種類、方向和位置有關。
(1)裂紋 焊接中的裂紋,如冷、熱裂紋,除伴有具有脆性的組織結構外,是嚴重的應力集中源,它可大幅度降低結構或接頭的疲勞強度。早期的研究己表明,在寬60mm、厚12.7mm的低碳鋼對接接頭試樣中,在焊縫中具有長25mm、深5.2mm的裂紋時(它們約占試樣橫截面積的10%),在交變載荷條件下,其2×106循環壽命的疲勞強度大約降低了55%~65%。
(2)未焊透 應當說明,不一定把未焊透均認為是缺陷,因為有時人為地要求某些接頭為周部焊透,典型的例子是某些壓力容器接管的設計。未焊透缺陷有時為表面缺陷(單面焊縫),有時為內部缺陷(雙面焊縫),它可以是局部性質的,也可以是整體性質的.其主要影響足削弱截面積和引起應力集中。以削弱面積10%時的疲勞壽命與未含有該類缺陷的試驗結果相比,其疲勞強度降低了25%,這意味著其影響不如裂紋嚴重。
(3)未熔合 由于試樣難以制備,至今有關研究極其稀少。但是無可置疑,未熔合屬于平面缺陷,因而不容忽視,一般將其和未焊透等同對待。
(4)咬邊 表征咬邊的主要參量有咬邊長度L、咬邊深度h、咬邊寬度W。影響疲勞強度的主要參量是咬邊深度h,目前可用深度h或深度與板厚比值(h/B)作為參量評定接頭疲勞強度。
(5)氣孔 為體積缺陷,Harrison對前人的有關試驗結果進行了分析總結, 疲勞強度下降主要是由于氣孔減少了截面積尺寸造成,它們之間有一定的線性關系。但是一些研究表明,當采用機加工方法加工試樣表面,使氣孔處于表面上時,或剛好位于表面下方時,氣孔的不利影響加大,它將作為應力集中源起作用,而成為疲勞裂紋的起裂點。這說明氣孔的位置比其尺寸對接頭疲勞強度影響更大,表面或表層下氣孔具有最不利影響。
(6)夾渣 IIW的有關研究報告指明:作為體積型缺陷,夾渣比氣孔對接頭疲勞強度影響要大。
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