海洋工程復(fù)雜結(jié)構(gòu)焊接殘余應(yīng)力測試及調(diào)控研究.pdf

1、隨著海洋鉆井平臺數(shù)量的逐漸增多，海洋平臺結(jié)構(gòu)的疲勞問題日趨突出，統(tǒng)計資料表明60％的海洋平臺結(jié)構(gòu)失效是由疲勞引起的，其中90%的疲勞斷裂發(fā)生在焊接位置，這是由于焊后存在焊接殘余應(yīng)力，當(dāng)結(jié)構(gòu)承受的外力交變載荷與焊接殘余應(yīng)力疊加時，焊縫區(qū)域承載能力下降而發(fā)生失效。因此，了解結(jié)構(gòu)的焊接殘余應(yīng)力分布特征，并采取有效調(diào)控措施是非常重要的。本文在綜述殘余應(yīng)力測試和調(diào)控方法的基礎(chǔ)上，以海洋工程 EQ56小試板、軸承座復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)為研究對象進(jìn)行了焊接殘

2、余應(yīng)力測試及超聲沖擊應(yīng)力調(diào)控等試驗研究工作，研究了大厚度高強鋼焊接殘余應(yīng)力分布特征和超聲沖擊對焊接殘余應(yīng)力的影響，以及不同沖擊強度下沖擊效果的差別。此外，還研究了在適中的沖擊強度下焊趾形貌和顯微硬度的變化。
　　小試板焊接殘余應(yīng)力測試研究表明焊縫區(qū)域為高的拉應(yīng)力區(qū)，遠(yuǎn)離焊縫區(qū)為壓應(yīng)力，縱向拉應(yīng)力峰值位于焊縫中心，橫向拉應(yīng)力峰值位于焊趾附近。經(jīng)沖擊強度10s/cm2超聲沖擊后，表面形成了均勻的壓應(yīng)力。
　　采用輪廓法對小試板超

3、聲沖擊后的內(nèi)應(yīng)力測試研究表明：超聲沖擊后內(nèi)應(yīng)力沿厚度方向呈“M”型分布，表層由拉應(yīng)力變?yōu)閴簯?yīng)力，內(nèi)部則拉應(yīng)力增大或由壓應(yīng)力變?yōu)槔瓚?yīng)力作為平衡。焊縫區(qū)域表層壓應(yīng)力層深約1~3mm，母材區(qū)域表層壓應(yīng)力層深約8~10mm，壓應(yīng)力沿層深不均勻分布。
　　軸承座結(jié)構(gòu)焊接殘余應(yīng)力測試研究表明月牙板焊縫、肋板焊縫焊接殘余應(yīng)力較高。月牙板焊縫上及附近區(qū)域縱向應(yīng)力達(dá)到450~600MPa，橫向應(yīng)力達(dá)到250~450MPa，月牙板整個面上均為拉應(yīng)力。

4、肋板焊縫中心縱向應(yīng)力約500MPa，橫拉應(yīng)力約300MPa，遠(yuǎn)離焊縫區(qū)域為壓應(yīng)力，最大壓應(yīng)力距焊縫中心約120mm，大小-550MPa。
　　月牙板焊縫在不同的沖擊強度下形成的壓應(yīng)力均勻性不同，5s/cm2沖擊強度下壓應(yīng)力不均勻，10s/cm2、20s/cm2沖擊強度下壓應(yīng)力大小均勻、相近。肋板焊縫超聲沖擊后沖擊區(qū)域拉應(yīng)力均轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力，未沖擊區(qū)域拉應(yīng)力也顯著降低，未沖擊區(qū)域殘存的最大拉應(yīng)力約150MPa。
　　超聲沖擊對大