EH36钢焊接接头焊趾处应力集中对高低周复合疲劳的影响

为研究船舶结构用钢EH36钢焊接接头焊趾处应力集中对高低周复合疲劳的影响,对不同焊缝形貌20 mm厚EH36钢双面全熔透对接接头进行高低周复合疲劳试验.研究发现,高低周复合疲劳对接头寿命的降低幅度随着高周应力比的增大而增大;结合数字图像相关法测量结果分析,发现焊趾处应力集中系数越大,接头的高低周复合疲劳寿命越低,其降低幅度随着高周应力比的增大而增大.基于试验数据对模型进行验证,结果表明,应力集中系数高的接头疲劳寿命低且寿命预测结果分散性增大;Palmgren-Miner模型和Zhu模型由于未充分考虑高低周耦合损伤作用,导致寿命预测结果相对危险.修正后Zhu模型在充分考虑低周疲劳对高低周复合疲劳寿命的影响后,预测寿命大于实际寿命的预测点较少,预测结果相对安全,且分散性较小,误差也较小.

蒸汽发生器异种钢焊接接头疲劳裂纹扩展研究

钠冷快堆是我国发展第4代先进核能系统的主力堆型,蒸汽发生器是钠冷快堆重要部件.为了保证蒸汽发生器的安全性和可靠性,对异种钢焊接接头进行疲劳裂纹扩展行为研究.异种钢焊接接头共有6个不同微区,分别为F22母材、F22侧热影响区、隔离层、堆焊层、对接焊缝及316H母材.对异种钢焊接接头进行硬度测试、显微组织观察、疲劳裂纹扩展试验,利用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)进行微观组织观察.F22母材组织主要为铁素体、珠光体和贝氏体,F22侧热影响区组织主要为铁素体和珠光体,隔离层、堆焊层、对接焊缝主要组织为奥氏体和δ铁素体,316H母材组织主要为奥氏体.F22母材的显微硬度最小,隔离层显微硬度最大,堆焊层、对接焊缝、316H母材的显微硬度逐渐下降,F22侧热影响区显微硬度变化较大.在低ΔK时,F22母材的疲劳裂纹扩展速率最快,隔离层、堆焊层、对接焊缝、316H母材的疲劳裂纹扩展速率逐渐变缓,随着ΔK的增加,隔离层的疲劳裂纹扩展速率变化最快,这是因为隔离层裂纹逐渐向F22母材侧偏转,使得其抵抗疲劳裂纹扩展能力逐渐降低.δ铁素体会影响隔离层、堆焊层、对接焊缝的抗疲劳裂纹扩展能力.F22母材和F22侧热影响区的疲劳裂纹断口撕裂最严重,隔离层、堆焊层、对接焊缝的断口平坦度逐渐增加,316H母材的疲劳裂纹断口形貌最平坦,与抗疲劳性能相对应.

预充氢对SCR焊接接头应力腐蚀敏感性影响

文中通过对X65制钢悬链线立管(steel catenary riser,SCR)焊接接头进行微观组织分析、慢应变速率拉伸试验(slow strain rate test,SSRT)及断口分析,探究预充氢对SCR应力腐蚀开裂(stress corrosion cracking,SCC)敏感性的影响.结果表明,焊接接头热影响区中,细晶热影响区(fine-grained heat-affected zone,FGHAZ)主要由细小且均匀的铁素体(ferrite,F)和珠光体(pearlite,P)组成,使该区域力学性能显著优于其他热影响区域,而粗晶热影响区(coarse-grained heat-affected zone,CGHAZ)主要包括大块的先共析铁素体(proeutectoid ferrite,PF)、M-A组元等组织,使得该处抗SCC性能较差.SSRT试样在不同预充氢时间的条件下,应力-应变曲线的弹性阶段几乎重合,但预充氢使得试样抗拉强度降低.此外,NaCl溶液腐蚀环境试样未充氢及充氢4天的应力腐蚀敏感性系数EZ分别为0.67%和11.14%;H_(2)S腐蚀环境试样未充氢及预充氢4天的应力腐蚀敏感性系数EZ值分别为11.96%和46.38%,证明两种腐蚀环境下预充氢均会降低焊接接头的抗SCC能力.试样在空气环境中发生韧性断裂,在两种腐蚀环境主要发生准解理断裂,预充氢使材料韧性降低,断口附近的微裂纹和孔洞现象加剧,降低了材料的抗SCC性能.

焊接方法对镍基合金耐晶间腐蚀性能的影响

为了研究双金属复合管中镍基合金堆焊层的耐腐蚀性能,分别采用钨极氩弧焊(GTAW)与冷金属过渡焊(CMT)两种焊接工艺在X65管线钢表面熔覆一层厚度为3 mm的625合金(Inconel 625)内衬层.通过双环电化学动电位再活化(DL-EPR)试验来评估通过两种工艺得到的堆焊层的耐晶间腐蚀性能,试验得出通过CMT得到的堆焊层的晶间腐蚀敏感度(DOS)值比GTAW堆焊层的DOS值低0.5%,这表明相比于传统的GTAW堆焊层,通过CMT工艺得到的堆焊层具备更优良的耐晶间腐蚀性能.此外,模拟服役工况的失重腐蚀试验被用来进一步评估堆焊层的耐腐蚀性能,腐蚀试验后的GTAW堆焊层与CMT堆焊层试样表面均出现了不同程度的腐蚀,其中GTAW堆焊层试样表面出现了大量富含Fe、S的腐蚀产物,而CMT堆焊层表面仅存在极少量的腐蚀产物.通过腐蚀前后试样的质量变化计算得到GTAW堆焊层的腐蚀失重速率为0.12 mm/a,而CMT堆焊层其腐蚀失重速率仅为0.01 mm/a.这进一步证明了相比于GTAW工艺采用CMT工艺得到的堆焊层耐晶间腐蚀性能更好.此外,在同一焊接工艺下,堆焊层的耐晶间腐蚀性能存在不均性,靠近熔合界面位置处的堆焊层中较高的Fe含量降低了堆焊层的耐晶间腐蚀性能.

如何创新以规避不正当竞争侵害:模块创新还是架构创新

创新获益不足制约着转型经济企业核心技术长远发展,不正当竞争侵害是创新获益的主要障碍。基于创新获益框架和战略三脚架视角,探讨模块创新和架构创新策略对创新者遭遇不正当竞争侵害的影响以及环境特征的调节作用。采用问卷调研法,通过分析238家企业的实地调研数据发现:①转型情境下模块创新容易遭受不正当竞争侵害,架构创新不容易遭受不正当竞争侵害;②竞争强度有助于增强模块创新和架构创新与不正当竞争侵害的关系,制度空缺会削弱模块创新和架构创新与不正当竞争侵害的关系;③行业地位会削弱架构创新与不正当竞争侵害的关系,对模块创新与不正当竞争侵害关系的影响作用不显著。据此,提出创新企业应根据自身所处情境特征选择合适的创新策略,以规避不正当竞争侵害,提高创新获益。

不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳行为

通过腐蚀疲劳试验研究了在H_(2)S环境中不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳行为及机理,对试样的微观组织、断口和裂纹扩展路径进行了观察.结果表明,X65管线钢焊接接头焊缝的微观组织主要由先共析铁素体、粒状贝氏体和M/A组元构成,M/A组元增大了焊缝的脆性.粗晶热影响区主要由板条贝氏体和粒状贝氏体组成,焊缝和粗晶热影响区的硬度较高,韧性较差.在不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳机理均为阳极溶解+氢脆混合机制,但低应力幅下腐蚀作用带来的损伤更加显著.随着应力幅的增大,试样的腐蚀疲劳寿命显著降低,裂纹扩展的速率也越快.此外,二次裂纹主要沿着贝氏体板条束的晶界扩展,裂纹尖端在针状铁素体和先共析铁素体处产生了钝化现象,这两类组织有着良好的抗氢脆能力.创新点:(1)阐明了X65管线钢焊接接头在H_(2)S环境中的疲劳行为及机理.(2)揭示了不同应力幅下X65管线钢焊接接头在H_(2)S环境中的疲劳行为差异.(3)明确了针状铁素体和先共析铁素体有着良好的抗氢脆能力.

基于集成数据驱动方法的焊接接头疲劳寿命预测模型

文中基于集成数据驱动方法 (临界合成少数过采样技术、极端梯度提升算法、深度卷积神经网络)建立了一种新型疲劳寿命智能预测模型.其中,临界合成少数过采样技术用于疲劳性能数据库的数据增强,极端梯度提升算法实现疲劳寿命影响因素的权重分析,深度卷积神经网络作为模型框架用于理解疲劳寿命及其影响因素之间的多重非线性关系.根据不同技术组合的分析,发现权重分析和数据增强均有利于预测精度的提高,前者效果优于后者.并通过与其他新颖预测模型的对比,验证了所提出的方法的预测准确度和稳定性.

基于数字孪生的含裂纹焊接结构可靠性评价混合实践教学模式

为了适应当前新工科教育的需要,提高材料成型及控制工程专业实践教学质量,培养学生创新能力,以含缺陷焊接结构可靠性评价实训课程为研究对象,进行了材料成型及控制工程专业实践教学改革的探索。将当前教育领域的探究式教学理念、虚实融合方法及数字孪生技术方法融入材料成型及控制工程新工科实践教学改革,构建了基于“虚拟+数字孪生”环境的焊接结构裂纹扩展混合实践教学平台,将理论学习、虚拟仿真试验和实际“实验操作”结合一体;同时针对实际工程案例,学生独立自主设计试验方案,完成数据分析及应用,实现理论与实践的统一。利用此混合实践教学模式,解决了新工科项目式教学设计难题,有利于促进学生的自主学习,激发学生工程实践的探究兴趣,增强学生的实践动手能力和创新能力,从而有效提高实践教学效果。

高温部件蠕变-疲劳寿命预测方法

近10年来,火电、燃机等发电机组面临调峰运行,机组的运行模式将逐步从恒定载荷状态向间歇载荷状态发生转变。间歇载荷模式下机组结构件不仅要承受高温蠕变损伤,同时还会承受由温度、应力波动产生的高温疲劳损伤。因此,研究蠕变-疲劳载荷条件下材料的交互损伤规律,开发准确的蠕变-疲劳寿命预测模型,探索不同控制模式下的蠕变-疲劳试验方法是该领域研究的热点问题之一。考虑机组部件的实际工况,应变控制模式下的蠕变-疲劳试验被广泛采用。同时,介绍了一种新型应变-应力混合控制模式下的蠕变-疲劳试验方法。该方法通过控制保载阶段的应力以及时间,可以更好的研究蠕变损伤在蠕变-疲劳交互作用中的影响。时间分数法、延性耗散法、应变能密度耗散法以及基于上述三种方法的修正模型已经被广泛用于蠕变-疲劳寿命预测领域。在这些寿命预测方法中,材料在保载阶段产生的应力松弛行为也是研究的重点内容。通过对预测结果进行对比,讨论了不同应力松弛模型的优势与不足。

装配式绿色农房的村民接受度及其影响因素分析——基于TPB和TAM的结构方程模型

村民接受度是装配式农房持续推广应用的关键。基于计划行为理论(Theory of Planned Behavior,TPB)和技术接受模型(Technology Acceptance Model,TAM),通过构建结构方程模型,深入分析装配式绿色农房在山东农村地区的被接受度及其影响因素。研究发现:村民态度受到感知有用性和感知易用性的显著影响,并进一步影响行为意向;同时,主观规范和感知行为控制对行为意向有正向作用。研究结果为提高装配式绿色农房的推广效果提供了科学依据,有助于进一步提升政策制定与实施的精准度和有效性。

Co800基激光熔覆/重熔增强多物相复合层组织及耐磨性能

目的增强钛合金表面耐磨损性能。方法采用激光熔覆与激光重熔技术在TC4钛合金表面制备Co800–Si_(3)N_(4)–YPSZ(Y_(2)O_(3)部分稳定ZrO_(2))与Co800–Si_(3)N_(4)–YPSZ–MGOSs(单层氧化石墨烯薄片)复合层,并对熔覆层及重熔层微观组织结构、元素分布及耐磨损性能进行分析。结果细晶强化作用改善了Co800–Si_(3)N_(4)–YPSZ–MGOSs熔覆层的耐磨性。激光重熔后,在熔池快速冷却过程中产生了非晶–纳米晶相,促进了多物相重熔层形成。MGOSs受热分解释放了C,在熔池中原位生成了Ti(CN)。结论含有Ti5Si_(3)、TiN及TiC等多种硬质增强相的Co800–Si_(3)N_(4)–YPSZ–MGOSs熔覆层的摩擦因数较TC4的摩擦因数降低,其磨损体积约为TC4磨损体积的1/7。

双相不锈钢脉冲电弧等离子体传热传质行为

基于电磁动力学、流体力学及热力学等理论以及高速摄像与电信号采集原位测试手段,考虑等离子体中的金属蒸汽行为建立电弧熔滴一体化多物理场耦合仿真模型,研究双相不锈钢脉冲电弧等离子体的传热传质行为。结果表明,电弧等离子体温度峰值分布在熔滴轴线两侧并与电流值呈正相关,在熔滴缩颈至过渡阶段,基板上表面由电弧等离子体的非对称性影响造成温度分布不均匀;电弧等离子体的流场分布结果与温度场类似,但不同时刻速度峰值除与电流值相关,还与熔滴的过渡状态有关,随着熔滴过渡进行,电弧等离子体的高温区和高速区皆向基板压缩;在熔滴缩颈之前,铁蒸汽随着电流增大逐渐向轴线压缩,在熔滴下方质量分数可以达到100%;在熔滴缩颈之后,熔滴上下的高浓度铁蒸汽会增大等离子体的电导率,进而促进熔滴过渡。

焊后热处理对P92钢管道焊接残余应力场的影响

采用红外热成像仪测量了P92钢管道在焊接过程中的温度场分布,由此获得P92钢焊接过程的温度循环曲线;采用有限元方法模拟了P92钢管道多层多道焊的整个焊接过程,获得焊接温度场分布,与P92钢焊接温度场实测结果吻合良好,验证了模拟计算的准确性;采用间接法,利用温度场结果计算了P92钢管道环焊缝焊接形成的残余应力场,并重点分析了焊后热处理前后的焊接残余应力变化情况.结果表明,焊后热处理对P92钢管道焊接残余应力具有明显的消除作用,但不能完全消除,焊缝中依然存在较大的拉伸残余应力.

激光精密制造先进多物相化复合材料研究及应用

主要介绍激光精密制造先进多物相化复合材料技术的研究现状和发展趋势。激光加工技术属无接触加工方式,且激光束能量及移动速度均精准可调,可实现对多物相化高熵合金基复合材料(HEACs)的精密加工及制备。激光精密增材HEACs为梯度功能材料制备提供了一种新途径,所制备多物相化HEACs具有优异的耐磨、耐蚀及抗高温氧化性。目前,激光精密制造HEACs在能源化工、生物医学、航天航空等领域均具有十分广阔的应用前景,该类材料研发具有非常重要的工业应用价值。

高速电弧喷涂层的弹性模量

介绍了利用复合梁理论测量高速电弧喷涂层弹性模量的方法。通过三点弯曲试验,对高速电弧喷涂FeCrAl层和NiCr层的弹性模量进行了测量,分析认为涂层的固有特性是造成涂层弹性模量远远小于所用丝材的原因。这是因为涂层中气孔等缺陷的存在导致涂层实际体积小于涂层的宏观体积。此外,由于FeCrAl涂层的孔隙率和晶粒尺寸比NiCr层大,故其弹性模量小于NiCr层的弹性模量。

G115钢CMT+P焊接工艺及组织和性能

基于冷金属过渡加脉冲(CMT+P)的焊接方法,研究了新型回火马氏体耐热钢G115的焊接性以及焊接接头组织和性能.结果表明,焊接接头经热处理后为回火马氏体组织,焊缝晶粒呈现出等轴晶和柱状晶两种不同的形貌,而焊接热影响区和母材晶粒均为等轴晶.与焊条电弧焊(SMAW)相比,CMT+P焊接方法有效降低了热输入,大幅度减小了热影响区宽度,提高了焊接接头的拉伸性能和热影响区冲击韧性,焊接接头焊缝冲击韧性略有降低.焊接接头的室温和高温拉伸断裂机理均为韧性断裂,室温拉伸断口的韧窝内存在一定量的析出相.

管线钢焊接接头H_2S应力腐蚀试验分析

采用楔形张开加载(WOL)试样,对X56、X65管线钢不同焊接工艺下焊接接头的焊缝金属和热影响区在H2S介质中的抗应力腐蚀性能进行了试验研究.结果表明,全部平行试样都发生了少量的裂纹扩展,当应力强度因子K达到临界值(KISCC),裂纹不再扩展.在文中采用的焊接工艺下制备的X56钢和X65钢焊接接头,热影响区的抗H2S应力腐蚀性能略强于焊缝金属,且焊缝金属和热影响区性能均低于文献中介绍的母材性能,可以认为是焊缝金属和热影响区粗晶区的晶粒粗化、焊接缺陷、焊接残余应力和焊缝的高匹配等因素造成的.

在役含缺陷棒形悬式瓷绝缘子的非破坏性可靠性评定

分析了超声爬波检测瓷绝缘子的可行性,加工制作了爬波检测专用试块.通过试验对比了单晶爬波探头与双晶爬波探头检测瓷绝缘子的优缺点.采用ANSYS有限元分析软件分析了绝缘子胶装部位(易断裂部位)的温度及结构应力.分析结果表明,沥青缓冲层显著降低了胶装部位的应力大小,改变了该部位的应力分布.根据有限元分析结果找出承受最大应力的部位,应用断裂力学方法计算出该应力下的最小临界裂纹尺寸,为瓷绝缘子无损检测提供了一定的理论指导.

金属基陶瓷涂层弹性模量和界面断裂韧度

对双面涂层三点弯曲试验方法进行了改进(两面涂层不必等厚度),基于该理论对一种铁基陶瓷涂层进行了试验研究,并与单面涂层的三点弯曲试验结果进行了比较。结果表明,随涂层厚度的增大,弹性模量增大。分析认为,一方面涂层越厚,测量精度越高;另一方面涂层厚度增大,孔隙率降低,使得弹性模量增大。研究发现涂层弹性模量与喷涂方向有关,呈现了各向异性的特性。文中还介绍了测量涂层/基体界面断裂韧度的研究进展,着重介绍了测量界面临界应变能量释放率的四点弯曲试验、改进的拉伸试验方法以及采用威布尔应力评价界面强度的局部法。

P92钢焊接接头蠕变本构关系

通过热处理方法模拟焊接热循环,在3.53 K/s的升温速度下制备P92钢焊接热影响区各微区的模拟组织试样,通过单轴蠕变试验获得923 K下P92钢熔敷金属、热影响区各微区和母材组织不同应力水平下的单轴蠕变数据,用最小二乘法拟合得到P92钢焊接接头各区域组织在稳态蠕变条件下的蠕变本构方程.结果表明,相比焊接接头其它微区组织,试验应力较低时,细晶区的蠕变应变率最大,因此在低应力下细晶区容易发生蠕变开裂;随着应力水平的增加,焊接接头和母材蠕变速率逐渐超过细晶区,蠕变断裂易发生在焊缝或母材上.