[發明專利]一種冷噴涂修復疲勞裂紋的方法

在審

• 申請號: 201910032805.7
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109735839A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 楊俊芬;楊景林;謝堅;曲凱
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C23C24/04
• 分類號: C23C24/04;B24B1/00;B24C1/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種冷噴涂修復疲勞裂紋的方法，主要用于疲勞裂紋擴展的初始階段。主要以下包括五個步驟：鋼結構表面光潔處理，鋼結構裂尖前緣表面噴砂提高粗糙度處理，鋼結構裂尖前緣表面噴砂后薄弱缺陷處理，鋼結構疲勞裂尖前緣表面冷噴涂金屬顆粒沉積涂層修復，冷噴涂沉積涂層平整打磨。通過涂層在鋼結構表面沉積一定厚度，提高構件的斷裂韌性，降低裂紋擴展速率，從而使鋼結構構件疲勞壽命得以延長。在具體實施例中修復效果良好、操作方便、環境污染小、能源消耗低、具有明顯更的經濟效益。

技術領域

本發明涉及一種金屬結構疲勞裂紋修復的方法，具體涉及一種鋼結構疲勞裂紋擴展的修復方法。

背景技術

長期以來，工程上對結構或構件的計算方法，是以結構力學和材料力學為基礎的。它們通常都假定材料是均勻的連續體，沒有考慮客觀存在的裂紋和缺陷，計算時只要工作應力不超過許用應力，就認為結構是安全的，反之就是不安全的。工作應力根據載荷情況，構件幾何尺寸計算出來，許用應力則根據工作條件和材料性質選用。

對于實際結構中可能存在的缺陷和其他考慮不到的因素，都放在安全系數里考慮。安全系數并未考慮到其他失效形式的可能性，例如脆性斷裂或快速斷裂。人們曾普遍認為，選用較高的安全系數就能避免這種低應力斷裂。然而，實踐證明并非如此，材料存在缺陷或裂紋的結構或構件，在應力值遠低于設計應力的情況下就會發生全面失效。這樣的例子很多，因而動搖了上述傳統設計思想的安全感，使人們認識到裂紋修復的重要性。

鋼結構構件在承受循環荷載作用時，會由于疲勞裂紋的萌生和擴展而發生脆斷，這種脆斷現象發生突然沒有明顯的塑性變形，將可能造成嚴重的人員傷亡、經濟損失和惡劣的社會影響，并且由于費用和工期以及正常使用等原因無法進行及時更換開裂的構件，進而需要對引起脆斷的疲勞裂紋進行修復。目前，疲勞裂紋的修復和止裂有多種方法。鉆孔止裂法是《鋼結構加固技術規范》建議使用的方法，作為疲勞裂紋止裂的應急手段，鉆孔止裂法一般在現場實施，而在現場疲勞裂紋的尖端往往難以精確定位，如果鉆孔位置稍稍偏后，未能去除裂紋尖端，此時，疲勞裂紋類似于缺口萌生的短裂紋，會以更快的速度擴展。同時，鉆孔削弱截面會使構件靜強度降低，帶來其他的問題；裂紋焊合法在焊接過程中將惡化焊縫金屬及熱影響區內鋼材的斷裂韌性，使該區域具有較大的焊接殘余應力，并且焊縫中的氣孔、夾雜、裂紋等焊接缺陷可能造成新的疲勞裂紋的萌生和擴展；鋼板補強法要在兩側對稱布置，否則，荷載偏心產生的平面外彎矩將惡化加強部位的應力集中情況；滲透填充法由于實際填充過程的不穩定性，修復效果具有不確定性。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種冷噴涂修復疲勞裂紋的方法，通過該方法能夠有效修復鋼結構疲勞裂紋。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種冷噴涂修復疲勞裂紋的方法，包括如下步驟：

步驟一，對鋼結構裂尖前緣進行表面處理，使鋼結構表面光亮，無刻痕；

步驟二，對鋼結構裂尖前緣表面進行提高粗糙度處理；

步驟三，對鋼結構裂尖前緣表面進行薄弱缺陷處理；

步驟四，在鋼結構疲勞裂尖前緣表面冷噴涂金屬顆粒沉積涂層，對鋼結構疲勞裂尖前緣表面進行修復。

所述步驟一的具體過程為：先將裂紋尖端區域進行表面平整和打磨處理，再去除鋼結構表面的油污和/或銹跡，直到表面光亮，無刻痕。

所述步驟二中，對鋼結構裂尖前緣表面進行噴砂，以提表面高粗糙度。

噴砂的采用的砂粒為棕剛玉、無塵金剛砂或白剛玉；噴砂的采用的砂粒含水量<2％；噴砂的采用的砂粒粒徑為0.05mm-0.15mm；噴砂時，采用的壓縮空氣經冷卻水以及油水分離器進行處理；噴砂的采用的空壓機氣壓為0.2MPa-0.65MPa，氣壓變幅為0.05MPa-0.1MPa。