[發(fā)明專利]鋼板疲勞裂紋的修復方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310020364.1
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103627865A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設計）人: 赫傳凱;翟傳明;劉云飛
• 申請（專利權）人: 中電投工程研究檢測評定中心
• 主分類號: C21D7/02
• 分類號: C21D7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種疲勞裂紋的修復方法，尤其涉及一種鋼板疲勞裂紋的修復方法。

背景技術

如果一個鋼結構，以鋼結構橋梁為例，受到了循環(huán)荷載的作用，由于金屬疲勞，在它的表面會產(chǎn)生裂紋，如果對之放任不管的話，疲勞裂紋就會進一步發(fā)展，使得鋼結構橋梁不能滿足極限承載能力的要求。因此，在鋼結構橋梁的維護和管理中，應對疲勞裂紋的方法，如疲勞裂紋的預防，早期檢測，修補加固等措施是非常必要的。

在中國，從20世紀80年代開始，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，道路系統(tǒng)發(fā)展迅速，在此期間，修建了許多鋼結構橋梁。這些橋梁建成使用已經(jīng)過去了30多年了，各種老化現(xiàn)象十分嚴重，此外，隨著近年來交通負荷的加重以及使用頻率的增加，有些鋼結構橋梁在焊縫部位已經(jīng)出現(xiàn)疲勞裂紋。

圖3表示的是在外表面角焊縫的一個疲勞裂紋，它顯示的是在焊縫區(qū)焊趾部位疲勞裂紋的產(chǎn)生狀況。在圖中，5為角焊縫，圖中角撐板6被垂直焊在鋼板14上。由于焊接時發(fā)熱引起的拉伸殘余應力的積累以及焊縫2在7處焊趾端的形狀突變引起的應力集中，所以疲勞裂紋更容易在圖中3部位產(chǎn)生。

圖3(a)為疲勞裂紋3未發(fā)生時的狀況，圖3(b)為疲勞裂紋3在形狀突變處7的焊趾端開始出現(xiàn)的情況(以下稱N_toe)，圖3(c)為疲勞裂紋3繼續(xù)發(fā)展，開始從焊縫焊趾區(qū)分離(以下稱N_b)，圖3(d)(以下稱N₁₀)為疲勞裂紋3在7處焊趾區(qū)繼續(xù)發(fā)展，并從焊縫焊趾區(qū)分離，在鋼板14上延伸大約10mm的情況。從N₁₀中我們不難發(fā)現(xiàn)裂縫3的發(fā)展是很迅速的。

當我們能夠判斷出這樣的裂紋在短時間內(nèi)會繼續(xù)發(fā)展，并根據(jù)裂紋的發(fā)展狀況以及鋼結構橋梁的重要程度知道它很危險的話，作為對它的修復加固，我們可以在裂紋發(fā)生區(qū)域安排一塊拼接板，使用高強度螺栓進行連接，這是一個持久的對裂紋進行修復和加固的措施。

當我們判斷出疲勞裂紋不會發(fā)展到很危險的地步，我們可以在疲勞裂紋發(fā)展的端部鉆一個小孔，來釋放此處的集中應力，這種措施可以暫時阻止疲勞裂紋的發(fā)展。

專利文獻1(JP，2008-520443，A)中描述的疲勞裂紋預防方法同樣適用于焊縫焊趾區(qū)疲勞裂紋的預防。如圖4(a)所示，我們通過超聲沖擊裝置15對焊縫2的焊趾區(qū)進行錘擊，使此區(qū)域產(chǎn)生塑性變形如圖4(b)所示，產(chǎn)生超聲波處理表面16。

在焊接過程中，產(chǎn)生的熱量會使鋼構件中拉伸殘余應力積累，隨著超聲波處理表面16的形成，拉伸殘余應力得到釋放，并在超聲波處理表面16附近產(chǎn)生壓縮殘余應力，同時，焊趾部位及附近的形狀變得圓滑，應力集中的影響被削弱。通過這些處理，疲勞強度加強，疲勞裂紋就不容易產(chǎn)生。

上述提到的進行裂紋修復和加固的常規(guī)方法，即，通過安排拼接板，使用高強度螺栓進行連接，一方面要耗費大量的人力物力，花費很大，而且在實工過程中，需要中斷交通，不適宜應用在全部的已經(jīng)產(chǎn)生疲勞裂紋的大橋中。

通過在裂紋端部鉆去孔洞的方法，是一個行之有效的阻止小的疲勞裂紋進一步發(fā)展的方法。盡管修復效果很好，由于合適的疲勞強度評估方法沒有建立，所以在實際情況中，通常作為急救措施被使用。

盡管小孔的孔徑取決于鋼板的厚度，但是通常情況下，不會小于20mm，所以在一些情況下，如焊縫焊趾區(qū)的疲勞裂紋，沒有足夠的鉆孔空間來進行鉆孔。因為這個原因，只能等到裂紋發(fā)展到脫離焊趾區(qū)，在平板部位延伸開來時，再使用此方法。也就是說，這種方法不應用于裂紋發(fā)展的初始階段。

專利文獻1中描述的疲勞裂紋預防方法適用于疲勞裂紋沒有產(chǎn)生的階段，即使它被用在裂紋發(fā)展的初始階段，一般來說是沒有效果的。

因此，提供一種能夠解決上述問題的鋼板疲勞裂紋的修復方法成為業(yè)內(nèi)急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于：提供一種鋼板疲勞裂紋的修復方法，本發(fā)明在裂紋發(fā)展的初始階段也同樣適用，所以能簡單廉價的修復疲勞裂紋或阻止疲勞裂紋的發(fā)展。本發(fā)明提供的疲勞裂紋修復方法能夠延緩疲勞裂紋的發(fā)展，使得鋼板的疲勞壽命得到延長。

鋼材表面的疲勞裂紋一般情況下從它產(chǎn)生的部位，沿著橫向和深度方向呈半橢圓形發(fā)展，而且很快就會到達鋼材的底面。上述提到的鉆孔方法雖然阻止了裂紋往橫向發(fā)展，卻不能阻止其向深度方向發(fā)展。基于這一點，本發(fā)明將同時阻止裂紋往橫向以及深度方向發(fā)展，這樣就阻止了撕裂表面的膨脹。