X射线透射法测量金属板各向异性的实验研究

具有织构的多晶体材料在宏观性能上表现为各向异性。利用X射线能够穿透金属薄板的性质,提出了一种利用X射线透射衍射法测量金属薄板材残余应力各向异性的实验方法。与常规的X射线反射衍射法相比,这种方法测量过程直观快捷、数据结果准确度高,克服了常规测量方法的一些不足,是常规X射线应力测量方法的一种有效补充。更适合学生教学实验,使学生能够深入理解织构造成材料的各向异性,掌握测量各向异性的基本表征手段。实验结果表明测量的变形纯铜板残余应力呈现各向异性分布。     

旋挖钻机钻杆键条焊接接头的残余应力

钻杆是旋挖钻机的关键部件之一,也是易损部件,其损坏部位大多位于钻杆键条焊接接头处。该文采用SYSWELD软件对旋挖钻机钻杆键条接头的焊接过程进行了数值计算,并用X射线衍射法对实际钻杆键条焊接接头试样的残余应力进行了测量,得到了接头焊接完成后的残余应力分布。针对钻杆结构受力特点,着重分析了切向焊接残余应力的分布特征,并计算对比了焊接速度的影响。结果表明:焊接接头最大残余拉应力出现在热影响区内;随焊接速度的增加,管体上切向最大压应力明显增大,最大拉应力变化不明显。     

管板接头残余应力的数值模拟计算及测试

利用有限元软件ABAQUS进行换热器管板焊接接头残余应力数值模拟,获得了管板焊接接头径向和环向残余应力的计算数值.结果表明：最大径向残余应力出现在相邻角焊缝间的热影响区;环向残余应力最大值则位于焊缝根部焊趾,而实际使用中焊趾与换热介质直接接触,易造成换热管与管板连接处的应力腐蚀开裂.通过X射线衍射法测量了管板接头焊后、先焊后胀两种工艺热影响区的环向残余应力值,发现制造过程中采取先焊后胀的方法不但减小了换热管与管板的间隙,还使焊后残余应力值下降,甚至应力形成从拉应力转变为压应力,降低了管子与管板之间发生应力腐蚀的可能性.对比焊后环向残余应力的计算值与实测值,二者变化趋势一致.     

常用焊接残余应力测量方法的探究

本文介绍了盲孔法、压痕法、X射线衍射法、激光全息小孔法四种焊接残余应力测量方法的原理、特点，并通过对具有相同应力状态的焊接试板的测量，对四种方法的测量结果进行了分析。     

核级管端法兰面在线堆焊修复的残余应力

采用数值模拟的方法研究了某一核级管端法兰面在线堆焊修复过程中的焊接顺序及堆焊厚度对残余应力和变形的影响。模拟结果表明,由于法兰内外侧厚度不同以及内外壁连接管的刚性差异,采用从内至外的焊接顺序可以得到整体较小的焊接残余应力和变形。当堆焊厚度为20 mm时,外壁管道焊缝处的轴向残余应力接近材料的屈服强度;当堆焊厚度不超过15 mm时,外壁管道焊缝处的残余应力远低于屈服强度。采用优化的焊接工艺制作了等比例模拟件,并采用X射线衍射法测试模拟件的残余应力,计算结果与测试结果吻合良好,进一步验证了数值模型及模拟分析结果的可靠性。     

HG785高强钢焊接残余应力试验研究

利用X-射线法对HG785高强度钢焊接残余应力进行了测试,得到了该材料焊后残余应力的大小及分布规律;并探索了不同深度方向焊接残余应力分布特点。通过试验发现经对接施焊后,表面残余应力主要表现为残余拉应力,最大幅值可达760.4 MPa,为试验件材料屈服强度的92.2%,几乎接近屈服强度。试验结果表明,内部残余应力较表面应力有所降低,在焊缝中心的残余应力值降幅较小;而在远离焊缝中心区域的应力值降幅明显,部分区域甚至出现了残余压应力。     

双相不锈钢管道焊接残余应力参数的数值模拟

焊接残余应力一直为人们所关注，其大小和分布与焊接热源、接头形式和材料性能等多种因素有关，作者利用热弹塑性理论为基础的有限元数值模拟技术，对SAF2205双相不锈铜管道接头环焊缝残余应力进行有限元数值模拟，得到了管道内外表面残余应力的分布规律，即，在管道的焊缝及近缝区，内表面轴向残余应力是拉伸应力，外表面轴向残余应力是压缩应力，而内外表面环向残余应力都是拉应力；研究了不同的焊接线能量、管内径与壁厚比值R1／d和多层焊对焊接残余应力的影响，结果表明，残余应力受焊接能量变化的影响不大，外表面残余应力和内表面轴向残余应力部随着壁厚增大而增大，多层焊的残余应力有不同程度降低。     

打孔管道焊接修复结构的残余应力测试

输油管道上的打孔盗油案件时有发生.对被打孔的管道,只能采用焊接方法抢修,而焊接产生的残余应力影响管道承压能力和剩余寿命.为了解管道修复中焊接残余应力对管道完整性的影响,用钻孔法分别测试了打孔管道的不同焊接修复结构的残余应力,并和管道螺旋焊缝处的残余应力进行了对比.测试结果表明,焊缝近处存在残余应力,且距焊缝越近,残余应力越大.管道修复结构中的残余应力的第一主应力多为拉应力,其最大值为管材屈服极限的70.94%;管道螺旋焊缝处的残余应力的第二主应力为压应力,其最大值约为管材屈服极限的74.66%.同时在焊接接管的根部存在较大的残余应力.     

打孔管道焊接修复结构的残余应力测试

输油管道上的打孔盗油案件时有发生。对被打孔的管道，只能采用焊接方法抢修，而焊接产生的残余应力影响管道承压能力和剩余寿命。为了解管道修复中焊接残余应力对管道完整性的影响，用钻孔法分别测试了打孔管道的不同焊接修复结构的残余应力，并和管道螺旋焊缝处的残余应力进行了对比。测试结果表明，焊缝近处存在残余应力，且距焊缝越近，残余应力越大。管道修复结构中的残余应力的第一主应力多为拉应力，其最大值为管材屈服极限的70．94％；管道螺旋焊缝处的残余应力的第二主应力为压应力，其最大值约为管材屈服极限的74.66％。同时在焊接接管的根部存在较大的残余应力。     

X80钢曲面对接焊缝残余应力尺寸效应

以试验测得的X80钢高温性能参数为基础建立了曲面对焊结构仿真模型,并进行了试验验证,研究了曲面外径、曲面壁厚和焊缝宽度等尺寸效应对曲面对接焊缝残余应力分布的影响规律。结果表明：曲面外径、曲面壁厚和焊缝宽度的变化均会对曲面对接焊缝残余应力的分布规律产生影响;随着曲面径向截面面积的增大,焊趾处径向残余拉应力逐渐增大,残余压应力峰值逐渐减小;曲面径向截面面积和焊缝宽度的增加,均会引起焊趾处残余拉应力峰值的增大并导致曲面对焊结构中焊接残余应力水平的升高,降低结构整体的耐腐蚀性能和疲劳性能;在选用曲面壁厚小于4 mm的曲面结构进行工程设计时,焊接残余应力分布对壁厚的变化十分敏感,极易导致结构内部残余拉应力的增大并产生应力集中区域。     

钢桥面板顶板与U肋接头焊接残余应力分析

对钢桥面板顶板与U肋接头焊接残余应力进行分析。采用热-结构直接耦合方法,分析了构件焊接温度场及应力场,得到构件中心截面母板纵向、母板横向、U肋纵向及焊缝中心竖向的残余应力分布曲线。结果表明:母板及U肋近焊缝区存在较大的残余拉应力,残余拉应力峰值接近材料屈服强度;自焊缝中心往外,残余拉应力值下降并转变为压应力;热影响区之外,母板及U肋纵向残余应力主要表现为压应力,并向两端缓慢下降;母板横向残余应力主要表现为拉应力,近焊缝区存在应力突变;沿焊缝竖向纵、横向应力变化趋势基本相同。     

用超声冲击法消除锚拉板区域的焊接应力

针对大跨径钢结构斜拉桥锚拉板区域焊缝较密、连接钢板较厚、焊接残余应力较高且分布不明确等问题^［1］,对重庆江津观音岩长江大桥索梁锚固区域部分进行足尺比例试件的焊接应力测试,并对其焊缝进行超声波冲击试验,研究超声波冲击法对锚拉板区域各焊缝应力的影响情况.测试和试验研究结果表明,锚拉板区域各焊缝存在着相当大的焊接残余应力,超声波冲击法能有效地减小和消除该区域的焊缝残余拉应力,改善其应力的状态,确保构件连接的受力.超声波冲击方法是一种解决钢结构桥梁中的局部区域焊接应力过大问题的有效方法.     

转向架焊接残余应力的测试及退火工艺

利用磁弹性法测量了材质为16MnR的CW-200型焊接转向架构架一定深度处的残余应力,分析了热处理前后构架中残余应力的分布及变化规律,并且研究了不同的退火工艺对焊后构架残余应力的影响.结果表明:构架焊接后存在较高的残余应力,在牵引杆座与横梁焊缝处最大值达到193MPa拉应力;而经过不同的去应力退火工艺处理后,残余应力的消除率不同.在630℃退火、保温3h工艺条件下试验用构架残余应力平均消除率最高,X、y方向的最大消除率分别为58.3％和54.6％.     

焊缝层数对特厚度管板焊接残余应力与变形影响的有限元分析

基于ABAQUS软件,建立了顺序耦合的焊接残余应力与变形有限元计算程序,对大型环氧乙烷（EO）反应器国产化中采用的390 mm厚20MnMoNb特厚板拼焊反应器管板的焊接过程进行了残余应力与变形计算,并讨论采用不同焊缝层数对管板焊后残余应力与变形的影响.焊接采用双U形坡口,通过翻转管板进行两面坡口的交替焊接,为防止管板发生过度变形,焊接时始终在管板两端压有重量为4.5 MN配重.计算结果表明：焊后管板发生了一端翘起的角变形,在靠近表层的焊缝及热影响区存在较大残余拉应力,在焊缝内部为较大的残余压应力;由于配重对变形的限制导致先焊面的应力大于后焊面;增加焊缝层数,使变形增加,残余应力降低,但并不显著.对如此大型特厚板约束焊,增加焊缝层数不是降低其焊接残余应力的有效手段.     

高速钢上Ti-N镀层的残余应力分析

采用X射线衍射的0～45°法,对沉积在高速钢上的Ti-N镀层的残余应力进行了测量。结果表明,残余应力为压应力(σ_(?)<0),值域为8～12 GPa,同时对影响镀层残余应力的各种工艺参数进行了评估。     

钢管对接焊接头残余应力研究

文章采用盲孔应力法测量钢管对接焊接头残余应力,分别探讨了管径变化、预热温度和焊缝层数对接头残余应力分布的影响。给出了各种情况下的应力分布,为焊接后根据使用条件是否采取消除应力措施提供了依据。     

X射线衍射法测量冷轧带钢残余应力

残余应力的不均匀分布是影响板形的根本原因.为了深入了解冷轧带钢残余应力的分布情况,文章采用X射线衍射法对在不同轧制条件下冷轧后带钢的残余应力进行了测量分析,研究了残余应力沿板厚方向的变化、张力对残余应力分布的影响以及残余应力与板形的关系.研究的结论对制定与完善板带轧制规程、提高板形质量具有重要意义.     

应力状态对TRIP钢残余奥氏体稳定性的影响

通过单向拉伸、平面应变和双向等拉实验研究了宏观应力状态对相变诱发塑性(TRIP)钢中残余奥氏体稳定性的影响.实验中残余奥氏体在不同应变量的体积分数通过X-射线衍射法测量,并引入应力三维度水平来表征不同应力状态.结果表明,不管何种变形模式,TRIP钢中残余奥氏体的体积含量都随塑性应变的增大而减少,而且应力三维度水平越高,TRIP钢的相变速率越快,残余奥氏体的力学稳定性越差.基于此,给出了能够表征不同应力状态的应变诱发马氏体相变动力学方程.     

碳化硅空间用反射镜坯体残余应力的研究

采用反应烧结工艺制备了碳化硅空间用反射镜坯体.通过X射线衍射方法,测定了碳化硅空间用反射镜坯体的残余应力.结果表明,反射镜坯体镜面存在较大的残余应力,测量值具有一定的随机性,测量误差与测量值具有一定的相关性.采用有限单元法计算了反射镜坯体的热残余应力,通过对比验证了测试结果可靠性.     

Q370qE钢桥面板顶板-纵肋焊接残余应力试验研究

为研究Q370qE钢桥面板顶板-纵肋焊接细节残余应力,采用钻孔应变法对足尺正交异性钢桥面板试件进行了试验研究,得到了顶板表面纵、横焊接残余应力分布,分析了不同强度钢材对残余应力分布模型的影响.结果表明:顶板下表面的纵向残余应力σZ约为上表面的2倍,而横向残余应力σX则差别不大;由于残余应力受焊接顺序影响较大,导致较晚施工的焊缝所在顶板上表面σZ减小而σX增大,而顶板下表面σZ增大而σX减小.基于实测数据和数值模拟结果,提出了适用于Q370qE钢的纵向残余应力分布模型,其较Q235A或Q345钢材在焊缝附近具有更高的应力峰值和更大的应力梯度,在远离焊接区域则具有较小的压应力值.