[发明专利]一种冷喷涂修复疲劳裂纹的方法

说明书

本发明公开了一种冷喷涂修复疲劳裂纹的方法，主要用于疲劳裂纹扩展的初始阶段。主要以下包括五个步骤：钢结构表面光洁处理，钢结构裂尖前缘表面喷砂提高粗糙度处理，钢结构裂尖前缘表面喷砂后薄弱缺陷处理，钢结构疲劳裂尖前缘表面冷喷涂金属颗粒沉积涂层修复，冷喷涂沉积涂层平整打磨。通过涂层在钢结构表面沉积一定厚度，提高构件的断裂韧性，降低裂纹扩展速率，从而使钢结构构件疲劳寿命得以延长。在具体实施例中修复效果良好、操作方便、环境污染小、能源消耗低、具有明显更的经济效益。

技术领域

本发明涉及一种金属结构疲劳裂纹修复的方法，具体涉及一种钢结构疲劳裂纹扩展的修复方法。

背景技术

长期以来，工程上对结构或构件的计算方法，是以结构力学和材料力学为基础的。它们通常都假定材料是均匀的连续体，没有考虑客观存在的裂纹和缺陷，计算时只要工作应力不超过许用应力，就认为结构是安全的，反之就是不安全的。工作应力根据载荷情况，构件几何尺寸计算出来，许用应力则根据工作条件和材料性质选用。

对于实际结构中可能存在的缺陷和其他考虑不到的因素，都放在安全系数里考虑。安全系数并未考虑到其他失效形式的可能性，例如脆性断裂或快速断裂。人们曾普遍认为，选用较高的安全系数就能避免这种低应力断裂。然而，实践证明并非如此，材料存在缺陷或裂纹的结构或构件，在应力值远低于设计应力的情况下就会发生全面失效。这样的例子很多，因而动摇了上述传统设计思想的安全感，使人们认识到裂纹修复的重要性。

钢结构构件在承受循环荷载作用时，会由于疲劳裂纹的萌生和扩展而发生脆断，这种脆断现象发生突然没有明显的塑性变形，将可能造成严重的人员伤亡、经济损失和恶劣的社会影响，并且由于费用和工期以及正常使用等原因无法进行及时更换开裂的构件，进而需要对引起脆断的疲劳裂纹进行修复。目前，疲劳裂纹的修复和止裂有多种方法。钻孔止裂法是《钢结构加固技术规范》建议使用的方法，作为疲劳裂纹止裂的应急手段，钻孔止裂法一般在现场实施，而在现场疲劳裂纹的尖端往往难以精确定位，如果钻孔位置稍稍偏后，未能去除裂纹尖端，此时，疲劳裂纹类似于缺口萌生的短裂纹，会以更快的速度扩展。同时，钻孔削弱截面会使构件静强度降低，带来其他的问题；裂纹焊合法在焊接过程中将恶化焊缝金属及热影响区内钢材的断裂韧性，使该区域具有较大的焊接残余应力，并且焊缝中的气孔、夹杂、裂纹等焊接缺陷可能造成新的疲劳裂纹的萌生和扩展；钢板补强法要在两侧对称布置，否则，荷载偏心产生的平面外弯矩将恶化加强部位的应力集中情况；渗透填充法由于实际填充过程的不稳定性，修复效果具有不确定性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种冷喷涂修复疲劳裂纹的方法，通过该方法能够有效修复钢结构疲劳裂纹。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种冷喷涂修复疲劳裂纹的方法，包括如下步骤：

步骤一，对钢结构裂尖前缘进行表面处理，使钢结构表面光亮，无刻痕；

步骤二，对钢结构裂尖前缘表面进行提高粗糙度处理；

步骤三，对钢结构裂尖前缘表面进行薄弱缺陷处理；

步骤四，在钢结构疲劳裂尖前缘表面冷喷涂金属颗粒沉积涂层，对钢结构疲劳裂尖前缘表面进行修复。

所述步骤一的具体过程为：先将裂纹尖端区域进行表面平整和打磨处理，再去除钢结构表面的油污和/或锈迹，直到表面光亮，无刻痕。

所述步骤二中，对钢结构裂尖前缘表面进行喷砂，以提表面高粗糙度。

喷砂的采用的砂粒为棕刚玉、无尘金刚砂或白刚玉；喷砂的采用的砂粒含水量<2％；喷砂的采用的砂粒粒径为0.05mm-0.15mm；喷砂时，采用的压缩空气经冷却水以及油水分离器进行处理；喷砂的采用的空压机气压为0.2MPa-0.65MPa，气压变幅为0.05MPa-0.1MPa。