[發(fā)明專利]特殊焊接結(jié)構(gòu)的疲勞性能考核試驗加載裝置及試驗方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010678423.4
• 申請日: 2020-07-14
• 公開（公告）號: CN111896398A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊超;張亞軍;楊賢彪;陳沛;黨恒耀
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇方天電力技術(shù)有限公司;中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: G01N3/36
• 分類號: G01N3/36;G01N3/04
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發(fā)明公開了特殊焊接結(jié)構(gòu)的疲勞性能考核試驗加載裝置及試驗方法，加載裝置包括試件約束端、連接裝置、螺栓、試件施力端、試驗機載荷傳感器、連接件、試驗機作動器。試驗方法包括以下步驟：制備試件；制備加載裝置；將加載裝置安裝到試驗機上，并根據(jù)試件的尺寸進行調(diào)試，將試件固定在加載裝置上；安裝試件；設(shè)定試驗參數(shù)；設(shè)定試件失效參數(shù)、數(shù)據(jù)采集參量名稱及采集頻率；開始試驗，并記錄試驗期間的異常數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)分析；估算所試驗的特殊焊接結(jié)構(gòu)的服役年限。本發(fā)明在不改變鍋爐特殊焊接結(jié)構(gòu)形態(tài)的前提下，制備了特殊的試件，完成了相應(yīng)疲勞試驗，獲得了真實有效的疲勞性能考核試驗數(shù)據(jù)，對安全可靠性服役及剩余壽命評估提供技術(shù)依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于試驗方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及特殊焊接結(jié)構(gòu)的疲勞性能考核試驗加載裝置及試驗方法。

背景技術(shù)

電站鍋爐蒸汽系統(tǒng)中，除管子對接接頭外，還有大量“大直徑集箱或管道”(以下統(tǒng)一稱呼為“大直徑厚壁管”)與小徑管的管座角焊縫焊接結(jié)構(gòu)；在服役過程中，由于煙氣沖刷、負荷變化、集箱或管道膨脹位移等原因，這種特殊焊接結(jié)構(gòu)會因長而細的小徑管受到反復的彎曲交變載荷作用，而使承受最大彎曲的焊接部位發(fā)生疲勞失效。失效過程包括在外載荷反復作用下的疲勞裂紋萌生、擴展和最終斷裂的三個階段。目前，現(xiàn)有的金屬材料及其焊縫的疲勞性能考核試驗標準，有軸向加載方式下的GB/T 3075-2008《金屬材料疲勞試驗軸向力控制方法》和旋轉(zhuǎn)彎曲加載方式下的GB/T4337-2008《金屬材料疲勞試驗旋轉(zhuǎn)彎曲方法》。這兩個金屬材料的疲勞試驗國家標準，均要求將鋼板、構(gòu)件或焊接結(jié)構(gòu)，加工成標準的光滑疲勞試樣進行疲勞性能試驗考核。而管座角焊縫這種特殊焊接結(jié)構(gòu)，由于其外形尺寸、表面狀態(tài)、受力模式等的特殊性，和加工好的疲勞試樣有較大差異，采用金屬材料及其焊縫的疲勞性能考核試驗方法，來對其進行疲勞壽命考核和預(yù)測，顯然需要考慮過多的修正因素，這將會顯著降低其服役的可靠性和安全性。目前，也未見有對這種鍋爐特殊焊接結(jié)構(gòu)進行疲勞性能考核試驗方法的文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的針對現(xiàn)有技術(shù)中鍋爐特殊焊接結(jié)構(gòu)的疲勞性能考核試驗的不足，提供一種特殊焊接結(jié)構(gòu)的疲勞性能考核試驗加載裝置及試驗方法，內(nèi)容包括管座角焊縫焊接結(jié)構(gòu)試件的制備、特殊試驗加載裝置的設(shè)計、試驗參數(shù)的確定、試驗程序的編制等多個方面。該方法不改變鍋爐特殊焊接結(jié)構(gòu)的形態(tài)，模擬了其服役過程中的受力模式，獲得了其真實有效的疲勞性能數(shù)據(jù)，取得了良好的考核效果。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種特殊焊接結(jié)構(gòu)的疲勞性能考核試驗加載裝置，加載裝置包括試件約束端、連接裝置、螺栓、試件施力端、試驗機載荷傳感器、連接件、試驗機作動器；

所述試件約束端包括兩塊鋼板，用于夾持試件中的厚壁鋼板，夾持住試件后，試件約束端的上下兩塊鋼板通過螺栓固定將試件夾緊；

所述試件施力端包括兩塊鋼板，用于夾持試件中施加載荷的鋼板，夾持住試件后，試件施力端的上下兩塊鋼板通過螺栓固定，將試件夾緊；

所述試件施力端下側(cè)的鋼板與試驗機載荷傳感器相連；所述試驗機載荷傳感器通過連接件與試驗機作動器相連接；

所述試件約束端下側(cè)的鋼板與試驗機作動器分別通過連接裝置與試驗機臺面固定。

基于鍋爐特殊焊接結(jié)構(gòu)的疲勞性能考核試驗加載裝置的試驗方法，包括以下步驟：

S1、制備試件：將小徑管一端焊接在厚壁鋼板上，厚壁鋼板的厚度與大直徑厚壁管厚度相同；另一端焊接在施加載荷的鋼板上，加工成用于進行疲勞試驗的試件；

S2、制備加載裝置；

S3、將加載裝置安裝到試驗機上，并根據(jù)試件的尺寸進行調(diào)試，將試件固定在加載裝置上；

S4、安裝試件：將試件的厚壁鋼板的一端，固定在加載裝置的試件約束端，將試件另一端的施加載荷的鋼板，固定安裝在加載裝置的試件施力端；