基于可調(diào)剛性拘束的焊接接頭冷裂傾向試驗(yàn)裝置制造方法及圖紙

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開(kāi)基于可調(diào)剛性拘束的焊接接頭冷裂傾向試驗(yàn)裝置，在底座上設(shè)置第一支撐板和第二支撐板，第一支撐板和第二支撐板之間連接有導(dǎo)向柱；在導(dǎo)向柱上設(shè)置有滑塊，在滑塊上設(shè)置移動(dòng)夾具，在底座上設(shè)置油缸并與滑塊相連，在第二支撐板上設(shè)置載荷傳感器，且固定夾具與第二支撐板固定相連，固定夾具和移動(dòng)夾具相對(duì)設(shè)置，第一位移傳感器和第二位移傳感器分別與兩塊試樣相連；載荷傳感器，第一位移傳感器和第二位移傳感器分別與數(shù)據(jù)采集卡相連，數(shù)據(jù)采集卡與控制器相連，控制器與油缸相連。利用試驗(yàn)裝置模擬焊接接頭的外部拘束條件，試驗(yàn)過(guò)程中焊接試件保持固定的拘束長(zhǎng)度，進(jìn)行剛性拘束裂紋試驗(yàn)，以獲得鋼材發(fā)生冷裂紋時(shí)的臨界拘束應(yīng)力。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于焊接
，更加具體的說(shuō)，涉及基于可調(diào)剛性拘束的焊接接頭冷裂傾/熱裂紋傾向試驗(yàn)裝置，特別是涉及一種基于可調(diào)剛性拘束，針對(duì)焊接接頭冷裂/熱裂傾向試驗(yàn)裝置。
技術(shù)介紹
裂紋是焊接接頭中最常見(jiàn)的缺陷，許多大型工程結(jié)構(gòu)中焊接接頭開(kāi)裂是由焊接冷裂紋或熱裂紋引起。對(duì)于海洋工程結(jié)構(gòu)，海上平臺(tái)導(dǎo)管架、樁腿等焊接接頭中也時(shí)有發(fā)生冷裂/熱裂紋發(fā)生，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。目前，大量新型高強(qiáng)度鋼在海洋工程結(jié)構(gòu)中應(yīng)用，焊接施工中裂紋問(wèn)題越來(lái)越突出，而焊接裂紋的滯后性使其危害性尤為嚴(yán)重。因此，如何定量地確定鋼材的開(kāi)裂傾向，一直是焊接工作者面臨的一個(gè)難題。出于試驗(yàn)簡(jiǎn)單易操作、成本低的目的，我國(guó)應(yīng)用斜Y坡口拘束試驗(yàn)和插銷(xiāo)試驗(yàn)較多，這兩種方法都曾被制定為我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。然而，這兩種試驗(yàn)方法不能模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)焊接時(shí)的真正拘束度，該局限性導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不能反映鋼材真正的開(kāi)裂傾向，因此我國(guó)關(guān)于這兩種試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)均已被廢止，目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有制定相關(guān)的新標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際上，國(guó)際上已經(jīng)提出了能考慮實(shí)際拘束度的焊接冷裂試驗(yàn)方法，即荷蘭學(xué)者A.T.Fikkers于1974年提出的剛性拘束裂紋試驗(yàn)方法，簡(jiǎn)稱RRC試驗(yàn)。RRC試驗(yàn)可模擬焊件在冷卻過(guò)程中所產(chǎn)生的拘束反作用力，比較真實(shí)地反映焊接接頭的受力狀態(tài)，因此能夠定量地確定被試鋼材產(chǎn)生裂紋的臨界拘束應(yīng)力或臨界拘束度，用來(lái)判斷實(shí)際焊接接頭的冷裂傾向。但是該試驗(yàn)方法僅能用于焊接冷裂紋試驗(yàn)，且剛性拘束的調(diào)節(jié)必須通過(guò)改變?cè)?span style='display:none'>樣的尺寸解決。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于可調(diào)剛性拘束的焊接接頭裂紋傾向試驗(yàn)裝置，在焊接接頭冷卻過(guò)程中，以靠自身收縮產(chǎn)生的應(yīng)力為基礎(chǔ)，模擬焊接接頭承受的外部拘束條件。試驗(yàn)過(guò)程中焊接試件保持固定的拘束長(zhǎng)度，就像焊接接頭兩端被剛性固定一樣，因此成為剛性拘束裂紋(RRC)試驗(yàn)。該RRC試驗(yàn)方法的核心是通過(guò)RRC試驗(yàn)獲得鋼材發(fā)生冷裂紋時(shí)的臨界拘束應(yīng)力σcr，然后用實(shí)際結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)或計(jì)算得到的拘束應(yīng)力σ比較。若σcr≥σ，則不產(chǎn)生裂紋；若σcr≤σ，則產(chǎn)生裂紋。本技術(shù)的技術(shù)目的通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：基于可調(diào)剛性拘束的焊接接頭冷裂傾向試驗(yàn)裝置，包括底座，移動(dòng)夾具，固定夾具，第一支撐板，油缸，導(dǎo)向柱，第二支撐板，載荷傳感器，滑塊，第一位移傳感器和第二位移傳感器，其中：在底座上設(shè)置第一支撐板和第二支撐板，第一支撐板和第二支撐板之間連接有沿水平方向設(shè)置的導(dǎo)向柱；在導(dǎo)向柱上設(shè)置有滑塊，可沿著導(dǎo)向柱進(jìn)行移動(dòng)，在滑塊上設(shè)置移動(dòng)夾具，伴隨著滑塊沿著導(dǎo)向柱進(jìn)行移動(dòng)；在底座上設(shè)置油缸，且油缸輸出軸與滑塊的中央位置相連，以使油缸能夠通過(guò)輸出軸帶動(dòng)滑塊在導(dǎo)向柱的方向上進(jìn)行移動(dòng)；在第二支撐板上設(shè)置載荷傳感器，且固定夾具與第二支撐板固定相連，當(dāng)油缸通過(guò)輸出軸帶動(dòng)滑塊在導(dǎo)向柱的方向上進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，移動(dòng)夾具產(chǎn)生相對(duì)于固定夾具的靠近或者遠(yuǎn)離的運(yùn)動(dòng)，試樣之間產(chǎn)生壓縮或者拉伸的載荷，由于固定夾具與第二支撐板固定相連，恰由載荷傳感器予以采集；固定夾具和移動(dòng)夾具相對(duì)設(shè)置，兩者的大小一致且與導(dǎo)向柱的距離一致，以使固定夾具和移動(dòng)夾具分別固定的兩塊試樣之間的焊縫穩(wěn)定在一個(gè)垂直于導(dǎo)向柱的平面內(nèi)；第一位移傳感器通過(guò)第一位移傳感器支架分別與兩塊試樣相連，且第一位移傳感器支架橫跨兩個(gè)試樣和焊縫，以使第一位移傳感器能夠采集因?yàn)楹缚p焊接造成的兩塊試樣的形變；第二位移傳感器通過(guò)第二位移傳感器支架分別與兩塊試樣相連，且第二位移傳感器支架橫跨兩個(gè)試樣和焊縫，以使第二位移傳感器能夠采集因?yàn)楹缚p焊接造成的兩塊試樣的形變；載荷傳感器，第一位移傳感器和第二位移傳感器分別與數(shù)據(jù)采集卡相連，數(shù)據(jù)采集卡與控制器相連，控制器與油缸相連，以控制油缸輸出軸的動(dòng)作。在上述技術(shù)方案中，控制器為計(jì)算機(jī)。在上述技術(shù)方案中，油缸設(shè)置在第一支撐板的外側(cè)。在上述技術(shù)方案中，采用伺服油泵與油缸相連，伺服油泵打出的高壓油經(jīng)過(guò)精濾油器進(jìn)入油缸的配流座，進(jìn)入配流座的油一方面經(jīng)伺服閥用于對(duì)系統(tǒng)施加試驗(yàn)力(由輸出軸帶動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng))；另一方面進(jìn)入到儲(chǔ)能器，用以減少系統(tǒng)油壓的波動(dòng)；伺服油泵的控制系統(tǒng)是全數(shù)字式控制器，該控制器采用PIDS控制模式。本技術(shù)的裝置在剛性拘束冷裂試驗(yàn)中的應(yīng)用，利用該試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，位移傳感器選擇長(zhǎng)春浩園試驗(yàn)機(jī)有限公司生產(chǎn)，控制精度為0.005mm，將兩塊試樣分別固定在移動(dòng)夾具和固定夾具上，同時(shí)選取不同的拘束距離；在選定的一個(gè)拘束距離進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，由于焊縫處的焊接會(huì)產(chǎn)生拉伸或者壓縮，兩個(gè)位移傳感器會(huì)分別采集信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡，傳遞給控制器，控制器會(huì)判斷兩塊試樣是否因?yàn)楹附赢a(chǎn)生位移，如果兩塊試樣相互接近，則控制器發(fā)出信號(hào)，以使油缸輸出軸帶動(dòng)滑塊和移動(dòng)夾具向遠(yuǎn)離固定夾具的方向移動(dòng)，以使位移傳感器采集形變信號(hào)為零，同時(shí)載荷傳感器采集測(cè)試過(guò)程的載荷數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡傳遞給控制器。在上述技術(shù)方案中，根據(jù)試驗(yàn)的試樣，選擇該試樣在服役施工現(xiàn)場(chǎng)使用的焊材及焊接工藝對(duì)試件施焊(例如單道)，結(jié)合位移傳感給出的信號(hào)，按拘束距離不變?cè)瓌t施加截荷并予以保持，如未發(fā)生開(kāi)裂(通過(guò)觀察表面裂紋率、根部裂紋率和斷面裂紋率來(lái)判斷，若三者均為0認(rèn)定為未發(fā)生開(kāi)裂)，再降低拘束距離，直至得出開(kāi)裂與不開(kāi)裂的拘束距離，即臨界拘束距離，與臨界拘束距離相對(duì)應(yīng)的拘束力和拘束度即為臨界拘束應(yīng)力(σcr)、臨界拘束度(Rcr)為止。本技術(shù)的裝置在焊接熱裂紋試驗(yàn)中的應(yīng)用，利用該試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，對(duì)試樣進(jìn)行焊接，焊接的同時(shí)對(duì)焊接接頭進(jìn)行拉伸，即油缸輸出軸拉動(dòng)滑塊和移動(dòng)夾具向遠(yuǎn)離固定夾具的方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，以使焊縫金屬在冷卻結(jié)晶過(guò)程中受到外力拉伸，直至焊接完成。隨后觀察斷口，檢驗(yàn)焊縫金屬是否有熱裂紋特征。焊接熱裂紋的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，通過(guò)拉伸速率來(lái)進(jìn)行控制，不需要位移傳感器，即采用不同拉伸速率對(duì)焊接接頭進(jìn)行拉伸，判斷不同拉伸速率對(duì)焊接接頭的影響。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的有益效果如下：(1)使用本技術(shù)可獲得鋼材在焊接材料及焊接工藝條件下(冷卻速度、擴(kuò)散氫含量等)的拘束性能,避免產(chǎn)生裂紋的臨界拘束應(yīng)力或臨界拘束度，以判斷實(shí)際焊接接頭的冷裂傾向；(2)除了焊接冷裂紋以外，本技術(shù)也可進(jìn)行焊接熱裂紋試驗(yàn)，通過(guò)改變拉伸速率使得焊接冷卻過(guò)程中焊縫區(qū)發(fā)生塑性變形，從而增加發(fā)生熱裂紋的幾率，通過(guò)測(cè)得焊縫金屬抵抗冷裂紋的最大拉伸速率來(lái)評(píng)價(jià)母材、焊材及焊接工藝組合條件下的熱裂紋傾向；(3)不僅適用于板材，也適用于管材及板角焊縫；(4)本技術(shù)具有剛性拘束的可調(diào)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
基于可調(diào)剛性拘束的焊接接頭冷裂傾向試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括底座，移動(dòng)夾具，固定夾具，第一支撐板，油缸，導(dǎo)向柱，第二支撐板，載荷傳感器，滑塊，第一位移傳感器和第二位移傳感器，其中：在底座上設(shè)置第一支撐板和第二支撐板，第一支撐板和第二支撐板之間連接有沿水平方向設(shè)置的導(dǎo)向柱；在導(dǎo)向柱上設(shè)置有滑塊；在底座上設(shè)置油缸，且油缸輸出軸與滑塊的中央位置相連；在第二支撐板上設(shè)置載荷傳感器，且固定夾具與第二支撐板固定相連；固定夾具和移動(dòng)夾具相對(duì)設(shè)置，兩者的大小一致且與導(dǎo)向柱的距離一致；第一位移傳感器通過(guò)第一位移傳感器支架分別與兩塊試樣相連，且第一位移傳感器支架橫跨兩個(gè)試樣和焊縫；第二位移傳感器通過(guò)第二位移傳感器支架分別與兩塊試樣相連，且第二位移傳感器支架橫跨兩個(gè)試樣和焊縫；載荷傳感器，第一位移傳感器和第二位移傳感器分別與數(shù)據(jù)采集卡相連，數(shù)據(jù)采集卡與控制器相連，控制器與油缸相連，以控制油缸輸出軸的動(dòng)作。

【技術(shù)特征摘要】
1.基于可調(diào)剛性拘束的焊接接頭冷裂傾向試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括底座，移動(dòng)夾
具，固定夾具，第一支撐板，油缸，導(dǎo)向柱，第二支撐板，載荷傳感器，滑塊，第一位
移傳感器和第二位移傳感器，其中：
在底座上設(shè)置第一支撐板和第二支撐板，第一支撐板和第二支撐板之間連接有沿水
平方向設(shè)置的導(dǎo)向柱；在導(dǎo)向柱上設(shè)置有滑塊；在底座上設(shè)置油缸，且油缸輸出軸與滑
塊的中央位置相連；在第二支撐板上設(shè)置載荷傳感器，且固定夾具與第二支撐板固定相
連；固定夾具和移動(dòng)夾具相對(duì)設(shè)置，兩者的大小一致且與導(dǎo)向柱的距離一致；
第一位移傳感器通過(guò)第一位移傳感器支架分別與兩塊試樣相連，且第一位移傳感器
支架橫跨兩個(gè)試樣和焊縫；第二位移傳感器通過(guò)第二位移傳感器支架分別與兩塊試樣相
連，且第二位移傳感器支架橫跨兩個(gè)試樣和焊縫；
載荷傳感器，第一位移傳感器和第二位移傳感器分別與數(shù)據(jù)采集卡相連，數(shù)據(jù)采集
卡與控制器相連，控制器與油缸相連，以控...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐連勇，韓永典，荊洪陽(yáng)，趙雷，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：天津大學(xué)，
類型：新型
國(guó)別省市：天津;12