[发明专利]提高角焊缝疲劳强度的方法

说明书

本发明涉及一种提高角焊缝疲劳强度的方法，在角焊缝的水平面焊趾处施加一个焊道，以重量百分比计，附加焊道的熔敷金属成分含碳≤0.2%，硅0.4‑0.8%，锰3.5‑7%，镍0‑5%，且10%≤2Mn+Ni≤15%；焊接方法与角焊缝方法相同，但是焊接参数不得超出原有参数，可应用于造船、桥梁和建筑钢结构领域。

技术领域

本发明涉及提高角焊缝疲劳强度的方法，属于焊接技术领域，特别是涉及一种通过施加附加焊道来提高角焊缝疲劳强度的方法。

背景技术

船舶、桥梁和建筑钢结构中存在大量的角焊缝接头。依据钢种、规格和应用领域不同，部分采用气保焊，部分采用埋弧焊。通常状况下，角焊接头的焊趾处都会形成拉应力集中，从而降低角焊接头的疲劳寿命。

工程上采用的方法包括人工或钝物敲击、喷丸、超声波冲击等机械的方法，通过在表面形成较大的压应力从而释放拉应力，来提高疲劳强度。上述方法虽然简便、成熟，但消除应力集中作用有限，提高疲劳寿命也有限。

在承受周期性动载的受力状态下的焊接接头，对整个焊接接头的残余应力和疲劳强度提出了严格要求。甚至是要求把应力状态从拉应力转变到压应力状态，从而显著提升疲劳寿命，满足结构设计的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在原有角焊缝焊趾处施加一个附加焊道来消除应力、提高疲劳强度的方法，解决了现有机械处理方式效果有效的难题。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

提高角焊缝疲劳强度的方法，在原有角焊缝的水平面焊趾处额外施加一个焊道，以重量百分比计，附加焊道的熔敷金属成分含碳≤0.2％，硅0.4-0.8％，锰3.5-7％，镍0-5％，且10≤2Mn+Ni≤15；焊接方法与角焊缝方法相同，但是焊接参数不得超出原有参数；

提高角焊缝疲劳强度的方法，附加焊道的中心位置在角焊焊趾处，偏差在0.5mm以内；采用气保焊接方法时，焊接电流200-400A，焊接速度300-600cm/min；采用埋弧焊接时，焊接电流300-800A，焊接速度400-800cm/min。

技术说明如下：

本发明技术思路是通过在焊趾处施加一个附加焊道，该焊道通过新型焊材和熔敷金属成分设计在焊道位置处引入压应力，从而抵消掉原有焊道焊趾处的拉应力集中，从而提高疲劳寿命。

以重量百分比计，附加焊道的熔敷金属成分含碳≤0.2％，硅0.4-0.8％，锰3.5-7％，镍0-5％，且10≤2Mn+Ni≤15；焊接方法与角焊缝方法相同，但是焊接参数不得超出原有参数。

熔敷金属中碳，一部分来自于焊丝，一部分来自于母材熔合。碳对焊接性、低温韧性、裂纹敏感性等不利，因此需要限制其含量。当其含量超过0.2％时，容易出现焊接冷裂纹。因此，其优选含量≤0.2％。

同时，另一方面，增加碳含量可有效降低马氏体转变温度、从而促进相转变压应力的形成，从而有利于降低残余应力。

当其含量在0.05-0.18％时，效果更好。

当其含量在0.08-0.15％时，效果最好。

熔敷金属中硅，一方面用于脱氧，一方面用于焊缝中残余压应力引入。当其含量低于0.4％时，不利于焊道焊接成型；当其含量超过0.8％时，不利于残余压应力的引入。因此，优选含量是0.4-0.8％。

当其含量在0.45-0.75％之间时，效果更好。

当其含量在0.50-0.70％之间时，效果最好。