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AG8不锈钢板不同強度和韌性的試樣

時間:2018-12-05 15:03  作者:

 AG8不锈钢板不同強度和韌性的試樣

     以及細晶粒鋼熱影響區的局部軟化等。這種力學性能的差異與不均勻性,焊接接頭普遍存在力學性能的不均勻性。具體體現在焊縫金屬與母材金屬的高匹配和低匹配。對接頭的強度及斷裂韌性有著重要的影響。近年來,研究的焦點都集中在接頭力學性能不均勻性對焊接構件的斷裂韌度參數(CVNCTOD和J力學斷裂行為、延-脆性轉變行為、結構、缺陷評定及使用性能等方麵的影響。有關用於工程上的力學性能不均勻焊接接頭的整體強度設計及韌性評定的方法的研究較少。因此,開展焊接接頭局部力學性能評定方法的研究,對於焊接接頭的強韌性設計和結構可靠性評定具有重要的意義。AG8不锈钢板焊接接頭熱影響區是整個接頭最薄弱的環節,AG8不锈钢板其寬度僅有零點幾個毫米,這狹小區域內的韌性又可分為粗晶區韌性和細晶區韌性。建立焊接接頭微區性能評定方法,需要獲得0.3mm位置精度下的力學性能,而常規的微區力學性能評價方法,如小衝杆法、微剪切法、壓痕法等,很難準確對其進行評價。本文創新性的提出一種新型的檢測焊接接頭局部力學性能的方法—雙孔微剪切法,該方法無須製備試樣,直接在待測區鑽兩孔,兩孔之間的區域形成小梁,對其進行剪切試驗,實現對接頭的局部強度和韌性進行評價。研製了試驗裝置,可對在線服役設備的局部力學性能進行現場測量,對這種測試方法進行相關的理論分析。研究在以下幾個方麵獲得了一些結果:1根據雙孔微剪切試驗評價焊接接頭局部力學性能的要求,通過三種試驗執行機構的改進,研製了可實現自動化和現場測量的試驗裝置。基本由驅動加載剪切單元、位移-載荷檢測單元、裝置固定單元、電路控製單元四部分組成。可實現對焊接接頭各微區力學性能的檢測。AG8不锈钢板研究剪切間隙、剪切厚度和加載速率三個參數對測量重複性的影響。

       一定範圍內,AG8不锈钢板加載速率對剪應力的影響作用較小,當剪切間隙在0.30.8mm之間,剪切厚度在0.10.52mm之間時,最大剪應力和屈服剪應力值比較穩定。3建立了雙孔微剪切試驗的有限元模型,結合有限元模擬計算,得到與實驗相吻合的載荷-位移曲線。分析了雙孔微剪切從塑性變形直到斷裂的力學行為。得到剪切變形過程的Mise最大主應力及斷裂階段的應力三軸度值分布規律。根據最大主應力、應力三軸度分布特點,可以預測初始裂紋的發生點。並利用有限元模擬,將不同剪切間隙和剪切厚度對小梁區域的測量精度的影響進行分析。4結合有限元分析的方法,對材料的屈服強度、抗拉強度進行研究,給出了利用雙孔微剪切試驗直接獲得接頭屈服強度、抗拉強度的關係式。對關係的可靠性進行了驗證。雙孔微剪切實驗獲得屈服強度誤差小於1.6%,加工硬化指數誤差小於6.6%5借助不同熱輸入的熱模擬試驗技術,獲得以X70管線鋼不同強度和韌性的試樣,並結合U71鋼軌母材進行係列溫度下的韌性測量。利用設計的低溫雙孔微剪切試驗裝置獲得溫度—剪切功曲線,該曲線有上下平台和明顯的韌脆轉變區。將試樣剪切功與衝擊功進行對比分析,與溫度-衝擊功曲線有相似性。雙孔微剪切試驗的韌脆轉變溫度TDHM較衝擊試驗的韌脆轉變溫度TCVN50%FA TT低。6對X70管線鋼、U71Mn鋼軌的剪切斷口形貌進行分析,隨著溫度的降低,圓角帶區域在減小,剪切帶麵積下降,撕斷帶麵積增加,韌脆轉變溫度 TDHM對應的撕斷帶麵積約為60%剪切帶麵積約為40%7應用有限元法,對剪切斷裂過程的微觀機理進行研究,預測了材料在剪應力作用下的變形行為,材料在斷裂前三向應力度-0.41.2之間,較缺口尖端的三向應力度值大。解釋了利用雙孔微剪切斷裂帶的麵積來判斷韌脆轉變溫度區間的微觀機理。論證了雙孔微剪切試驗方法評價焊接接頭微區韌性的可行性,為雙孔微剪切試驗方法今後的研究和工程應用提供參考。8選擇超窄間隙焊接方法對X70管線鋼、430鐵素體不鏽鋼進行焊接,對U71Mn鋼軌進行閃光對焊法焊接。對不同焊接方法下的焊接接頭進行雙孔微剪切試驗,得到接頭局部區域的強度及剪切功與溫度的關係曲線分布。可知,X70管線鋼窄間隙焊接接頭屬於低匹配接頭,焊縫中心的韌脆轉變溫度TDHM最低(-80℃)430AG8不锈钢板與焊縫屬於高匹配,高溫熱影響區韌性相對較低,TDHM最高(-50℃)鋼軌閃光對焊焊縫強度低於母材(接近等匹配)且經感應正火處理的接頭中熱影響區的TDHM-12℃)最高。

 

 

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