小支管插套焊高周疲勞失效機(jī)理與延壽技術(shù)研究.pdf

1、小支管插套焊主要用在核電站主管與支管的連接上,插套焊管道里面經(jīng)常流動(dòng)著腐蝕性液體,而流動(dòng)的液體又容易產(chǎn)生空穴現(xiàn)象并使管道發(fā)生簡(jiǎn)諧振動(dòng),小支管插套焊在振動(dòng)和腐蝕的作用下特別容易高周疲勞失效;且焊根處尤為嚴(yán)重。本文針對(duì)耐腐蝕的304L不銹鋼制備的插套焊焊接接頭,進(jìn)行了振動(dòng)疲勞試驗(yàn)研究,分析其高周疲勞失效機(jī)理與影響因素,并提出相應(yīng)的延壽技術(shù)。具體如下:
　　本文用振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行疲勞試驗(yàn),其振動(dòng)模式與實(shí)際相符;但也存在兩個(gè)實(shí)施問(wèn)題,一是進(jìn)行疲

2、勞試驗(yàn)時(shí)振動(dòng)臺(tái)不能像液壓伺服試驗(yàn)機(jī)一樣直接施加應(yīng)力,二是如何監(jiān)控試樣是否失效。本文基于材料力學(xué)和機(jī)械振動(dòng)學(xué)理論,推導(dǎo)了懸臂梁振動(dòng)條件下插套焊接頭應(yīng)力的計(jì)算公式,明確了各個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)力的影響,使試樣能在預(yù)設(shè)的交變應(yīng)力下進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。
　　針對(duì)原始設(shè)計(jì)插套焊焊接接頭的高周疲勞試驗(yàn)結(jié)果表明,在高應(yīng)力條件下焊接接頭傾向于在焊趾處開(kāi)裂,在低應(yīng)力條件下傾向于在焊根處失效。對(duì)疲勞試樣的失效機(jī)理分析表明,徑向間距、焊腳尺寸和焊趾處夾角能影響插套焊接

3、頭的疲勞性能,并且增加焊根熔深能改善插套焊接頭的疲勞性能。
　　基于預(yù)制坡口能提高焊根熔深的思路,研究了預(yù)制3 mm和5 mm坡口對(duì)插套焊疲勞性能的影響。研究結(jié)果表明,加開(kāi)坡口后,一方面插套焊接頭的阻尼增大,提高了插套焊的抗振動(dòng)能力;另一方面,隨著坡口深度增加,在振動(dòng)疲勞載荷下,雖然焊根處的應(yīng)力降低幅度很小,但由于峰值應(yīng)力超過(guò)了材料的屈服強(qiáng)度,其塑性應(yīng)變值顯著降低,即焊根處的塑性損傷隨著坡口深度的增加逐漸降低,從而提高了焊根處的抗