Mesures pour améliorer la résistance à la fatigue des structures soudées

Tous les défauts de soudage présentent différents degrés de concentration de contraintes, en particulier les défauts de soudage écaillés tels que les fissures, la pénétration incomplète, la fusion incomplète et les contre-dépouilles, qui ont le plus grand impact sur la résistance à la fatigue. Par conséquent, la conception structurelle doit garantir que chaque soudure est facile à souder pour réduire les défauts de soudage et que les défauts dépassant la norme doivent être éliminés.

1. Réduisez les points de concentration de contraintes des sources de fissures de fatigue sur les joints et les structures soudés.

(1) Adopter une forme structurelle raisonnable

Donnez la priorité aux joints bout à bout et essayez de ne pas utiliser de joints à recouvrement ; pour les structures importantes, remplacer les joints en forme de T ou les joints d'angle par des joints bout à bout pour permettre aux soudures d'éviter les coins ; lors de l'utilisation de joints en forme de T ou de joints d'angle, on espère utiliser une soudure bout à bout à pénétration complète.

Essayez d'éviter la conception de charges excentriques, afin que la force interne du composant puisse être transmise de manière fluide et uniformément répartie sans provoquer de contraintes supplémentaires.

Pour réduire les changements brusques de section transversale, lorsque l'épaisseur ou la largeur des plaques sont très différentes et doivent être amarrées, une zone de transition douce doit être conçue ; les angles vifs ou les coins de la structure doivent être transformés en formes d'arc, et plus le rayon de courbure est grand, mieux c'est.

Évitez l'intersection spatiale des soudures à trois voies, essayez de ne pas placer les soudures dans des zones de concentration de contraintes et essayez de ne pas placer de soudures transversales sur les éléments de tension principaux ; lorsque cela est inévitable, la qualité interne et externe des soudures doit être assurée et les pincements de soudure doivent être réduits. la concentration de stress.

Les soudures bout à bout qui ne peuvent être soudées que d'un seul côté ne sont pas autorisées à placer des plaques de support permanentes à l'arrière de structures importantes ; évitez d'utiliser des soudures intermittentes car il y a une forte concentration de contraintes au début et à la fin de chaque section de soudure.

(2) Forme de soudure correcte et bonne qualité de soudure interne et externe

Le renfort de la soudure bout à bout doit être le plus petit possible, et il est préférable de le raboter (ou de le meuler) à plat sans laisser de renfort après le soudage ;

Il est préférable d'utiliser des soudures d'angle avec des surfaces concaves pour les joints en forme de T plutôt que des soudures d'angle convexes ;

Le pied de soudure à l'interface entre la soudure et la surface du métal de base doit avoir une transition douce. Si nécessaire, le pied de soudure doit être meulé ou refondu à l'arc sous argon pour y réduire la concentration des contraintes.

2. Ajuster la contrainte résiduelle

La contrainte de compression résiduelle existant sur la surface du composant ou au point de concentration des contraintes peut améliorer la résistance à la fatigue de la structure soudée. Par exemple, en ajustant la séquence de soudage, l'échauffement local, etc., il est possible d'obtenir un champ de contraintes résiduelles bénéfique pour l'amélioration de la résistance à la fatigue. En outre, vous pouvez également renforcer la déformation de surface, comme le laminage, le martelage ou le grenaillage, pour déformer et durcir plastiquement la surface métallique et générer une contrainte de compression résiduelle sur la surface pour atteindre l'objectif d'améliorer la résistance à la fatigue.

Pour les composants présentant des espaces, un étirement unique avant surcharge peut être utilisé pour obtenir une contrainte de compression résiduelle au sommet de l'espace. Car après un déchargement élastique, le signe de la contrainte résiduelle d'espacement est toujours opposé au signe de la contrainte d'entaille lors du chargement (élastoplastique). Cette méthode ne convient pas pour utiliser une surcharge en flexion ou un chargement en traction multiple. Il est souvent combiné avec le test de réception structurelle. Par exemple, lorsqu'un récipient sous pression est soumis à un test hydraulique, il peut exercer un effet de traction avant surcharge.

3. Améliorer la structure et les performances des matériaux

Tout d’abord, l’amélioration de la résistance à la fatigue du métal de base et du métal fondu doit également être prise en compte par la qualité intrinsèque du matériau. La qualité métallurgique du matériau doit être améliorée et les inclusions doivent être réduites. La fusion sous vide, le dégazage sous vide et même la refusion sous laitier électrique peuvent être utilisés pour des composants importants. Des matériaux tels que des processus de fusion pour garantir la pureté ; le raffinage de l'acier grainé à température ambiante peut améliorer la durée de vie en fatigue ; le meilleur état organisationnel peut être obtenu grâce à un traitement thermique, qui améliore non seulement la résistance, mais améliore également sa plasticité et sa ténacité ; cheval de trempe Les structures telles que la martensite, la martensite à faible teneur en carbone et la bainite inférieure ont toutes une résistance élevée à la fatigue.

Deuxièmement, la résistance, la plasticité et la ténacité doivent être raisonnablement coordonnées. La résistance est la capacité d’un matériau à résister à la rupture, mais les matériaux à haute résistance sont sensibles aux entailles. La fonction principale de la plasticité est d'absorber le travail de déformation par déformation plastique, de réduire les pics de contrainte et de redistribuer les contraintes élevées. , en même temps, les encoches et les pointes de fissures sont émoussées et l'expansion des fissures est atténuée, voire stoppée. La plasticité garantit que la fonction de résistance s'exerce pleinement. Par conséquent, pour l'acier à haute résistance et l'acier à ultra haute résistance, essayer d'améliorer un peu la plasticité et la ténacité améliorera considérablement ses performances. Capacité anti-fatigue.

4.Mesures de protection spéciales

L'érosion des milieux atmosphériques affecte souvent la résistance à la fatigue des matériaux. Il est donc avantageux d'utiliser un certain revêtement protecteur. Par exemple, l'application d'une couche de plastique contenant des charges sur les zones où les contraintes sont concentrées est une méthode d'amélioration pratique.