[發明專利]一種焊縫表面裂紋缺陷的制作方法

有效

• 申請號: 201810220190.6
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN108326396B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 劉蕓;曹瑞澤;焦圣倫;吳天祥
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: B23K9/16
• 分類號: B23K9/16;B23K9/32
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 高洋

本發明提出一種焊縫表面裂紋缺陷的制作方法，屬于鋼結構加工及其無損檢測技術領域，該方法包括如下步驟：根據設計焊縫類型準備待焊接的母材；設定設計裂紋位置，所述設計裂紋位于所述設計焊縫表面；以熔點在3000℃以上的片材作為所述設計裂紋的模板材料，依據所述設計裂紋的尺寸確定所述模板的尺寸，并將所述模板固定在所述設計裂紋的設定位置上；焊接所述母材形成焊縫；將所述模板從所述焊縫中取出，并清理殘渣，得到焊縫裂紋。該方法既可模擬真實焊縫裂紋，又能精確控制裂紋尺寸及位置，且制造工藝簡單。

技術領域

本發明屬于鋼結構加工及其無損檢測技術領域，尤其涉及一種焊縫表面裂紋缺陷的制作方法。

背景技術

焊接是鋼構件的主要連接方式之一，焊縫中不可避免地存在不同程度的缺陷或損傷。既有節點在建造之初，焊縫經超聲波探傷，其內部缺陷的數量和尺寸均在規范允許范圍內，但在使用過程中，其缺陷會積累或擴大，例如： (1)由于鋼結構長期暴露在侵蝕環境和多種荷載作用下，其微觀缺陷必然逐漸累積；(2)若遭遇地震災害，短時間內的往復荷載必將給焊縫內部帶來損傷。在強震作用下，這些焊縫缺陷及損傷極易發展到臨界狀態，導致焊縫斷裂危害節點安全。

裂紋是影響節點焊縫安全的缺陷之一，當節點焊縫呈現攜裂紋工作狀態時，在上述兩種情況下，極易發生由裂紋擴展引起的焊縫低應力脆斷，嚴重影響整個建筑的安全。因而，對鋼構件攜裂紋工作狀態進行研究具有重要意義。目前，針對鋼構件攜裂紋工作的研究仍停留在數值模擬階段，至今鮮有成功的試驗研究實例，試驗研究最大難點在于：如何在構件焊縫中精確加入裂紋缺陷。

目前，在焊縫中制作裂紋缺陷的方法主要有如下四種：(1)在焊縫中事先加入裂紋缺陷預制工具或缺陷材料(泡沫塑料)，以產生裂紋缺陷，但這種方法焊接難度大不易控制，焊接過程中容易產生夾渣、形狀缺陷等其他缺陷，且試件厚度對其影響較大，局限性較為突出；(2)在焊縫中加入金屬(銅) 產生裂紋缺陷，但這樣制作的裂紋缺乏裂紋特征；(3)在焊接過程中通過控制溫度、母材夾雜物和應力腐蝕產生裂紋，雖能這樣制作的裂紋與真實裂紋較為接近，但裂紋尺寸較難控制，且成本高、成功率低，不符合國內外綠色建筑要求；(4)在焊縫中做槽，經斷裂后再焊接成型以產生裂紋，但其制作過程復雜，對機械設備的要求較高。

發明內容

本發明針對上述的現有焊縫裂紋缺陷制作方法的不足，提出一種焊縫表面裂紋缺陷的制作方法，其既可模擬真實焊縫裂紋，又能精確控制裂紋尺寸及位置，且制造工藝簡單。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種焊縫表面裂紋缺陷的制作方法，包括如下步驟：

根據設計焊縫類型準備待焊接的母材；

設定設計裂紋位置，所述設計裂紋位于所述設計焊縫表面；

以熔點在3000℃以上的片材作為所述設計裂紋的模板材料，依據所述設計裂紋的尺寸確定所述模板的尺寸，并將所述模板固定在所述設計裂紋的設定位置上；

焊接所述母材形成焊縫；

將所述模板從所述焊縫中取出，并清理殘渣，得到焊縫裂紋。

作為優選，所述模板的材料為熔點在3500℃以上的片材。

作為優選，所述模板的材料為碳片、鎢片或碳化鉭陶瓷片。

作為優選，所述設計焊縫的類型選自對接焊縫、角焊縫、端接焊縫、塞焊縫和槽焊縫中的任意一種。

作為優選，所述對接焊縫的形式選自直邊縫、單邊V形縫、雙邊V形縫、 U形縫、K形縫或X形縫中的任意一種。

作為優選，將所述模板固定在所述設計裂紋的設定位置時，所述模板超出所述設計焊縫表面2-3mm。

與現有技術相比，本發明的優點和積極效果在于：