0 前 言

由于焊縫熔池中極易產(chǎn)生夾雜物和氣孔等缺陷， 焊縫相比于母材更易發(fā)生疲勞裂紋擴(kuò)展， 因此， 提高焊接接頭的斷裂韌性和抗疲勞裂紋擴(kuò)展能力一直是提高管道服役壽命的關(guān)鍵。 通常， 疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)主要用于母材的檢測(cè)， 對(duì)于不同參數(shù)下的疲勞裂紋擴(kuò)展速率在很多文獻(xiàn)中都有報(bào)道， 從早期對(duì)碳鋼鋼管和不銹鋼管電弧焊和氣保焊的焊縫研究來(lái)看， 相比于母材， 電弧焊焊縫的疲勞裂紋擴(kuò)展速率更高。 因此， 窄間隙自動(dòng)熱絲氣保焊技術(shù)被廣泛應(yīng)用于管道焊接。 這種焊接工藝的優(yōu)勢(shì)在于填充焊縫缺口時(shí)， 焊絲被提前預(yù)熱， 這種溫度變化并不影響熱影響區(qū)。 除此之外，窄間隙焊縫也會(huì)降低焊接形變量和殘余應(yīng)力。

本研究對(duì)管道采用窄間隙熱絲氣保焊進(jìn)行焊接， 對(duì)其疲勞裂紋擴(kuò)展現(xiàn)象進(jìn)行分析， 并將窄間隙熱絲氣保焊焊縫不同位置處的疲勞裂紋擴(kuò)展現(xiàn)象進(jìn)行了對(duì)比， 也對(duì)比了窄間隙熱絲氣保焊焊縫和傳統(tǒng)電弧焊焊縫的疲勞裂紋擴(kuò)展性能。

1 試驗(yàn)過(guò)程

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用的管道材料為SA312 奧氏體不銹鋼，型號(hào)為304LN， 管體外徑324 mm， 壁厚25 mm，管體處于退火狀態(tài)， 定義其為300NB。 根據(jù)ASME 《鍋爐壓力容器規(guī)范》 第四章的要求進(jìn)行管道焊接， 然后分別在鋼管對(duì)接焊縫及母材處制取拉伸試樣。 窄間隙熱絲氣保焊焊接技術(shù)遵循300NB 管道的焊接規(guī)范， 依照標(biāo)準(zhǔn)要求， 選用ER308L 焊絲作為304L 不銹鋼的填充焊絲， 焊接材料及焊接參數(shù)見(jiàn)表1， 管體和焊縫化學(xué)成分見(jiàn)表2。

緊湊拉伸試驗(yàn)分別在母材及焊縫熔合線處取樣， 試樣尺寸和取樣位置如圖1 所示。 材料的拉伸性能見(jiàn)表3， 由表3 可知， 母材的屈服強(qiáng)度及最終拉伸強(qiáng)度均小于焊縫熔合線的抗拉強(qiáng)度， 這說(shuō)明焊縫處的抗拉強(qiáng)度更高， 且不易發(fā)生斷裂。之所以會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象， 可能與焊縫處的枝晶組織與鐵素體組織有關(guān)， 由于存在枝晶組織， 在拉伸過(guò)程中， 裂紋的擴(kuò)展具有一定的方向性， 且裂紋并未沿枝晶取向薄弱的方向擴(kuò)展， 從而進(jìn)一步增強(qiáng)了其抗拉強(qiáng)度； 此外， 鐵素體的存在對(duì)于拉伸斷裂過(guò)程中的裂紋擴(kuò)展具有一定的延遲作用，從而提高了其抗拉強(qiáng)度， 且鐵素體組織具有良好的塑性和韌性， 進(jìn)而提高了焊縫處的屈服強(qiáng)度。

1.2 微觀組織觀察

熱絲氣保焊焊縫母材和熔合線處的顯微組織形貌如圖2 所示。 由圖2 可以看出， 母材主要以?shī)W氏體組織為主， 焊縫熔合線存在大量的鐵素體組織， 這主要是由于在焊接過(guò)程中， 熱輸入較大，在冷卻過(guò)程中奧氏體會(huì)向鐵素體發(fā)生了轉(zhuǎn)變。

刻蝕緊湊拉伸試樣如圖3 所示。 本試驗(yàn)在常溫常壓下進(jìn)行， 采用應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子幅度ΔK 進(jìn)行研究計(jì)算。 ΔK 增加， 表示裂紋驅(qū)動(dòng)力增加； ΔK減小， 則表示裂紋驅(qū)動(dòng)力降低。 負(fù)載率R 等于最大應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子除以最小應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子， 在試驗(yàn)過(guò)程中R 保持在0.1， 采用裂紋張開(kāi)位移方法對(duì)裂紋擴(kuò)展情況進(jìn)行測(cè)量， 測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

1.3 疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)

在焊縫處制取試樣進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)，在緊湊拉伸試驗(yàn)過(guò)程中， 在焊縫中心線的不同位置分別預(yù)置了缺口， 包括熱影響區(qū)和母材區(qū)域。試樣的制備和測(cè)試都嚴(yán)格按照ASME E467 標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行。

（3）水體總懸浮物濃度垂直剖面變化受水位變化、水體流速和流態(tài)的改變、采砂活動(dòng)等湖區(qū)自然條件和人類活動(dòng)影響，也受到五河來(lái)水的渾濁程度影響，使得沿程縱向變化明顯，存在顯著的層化現(xiàn)象。高渾濁水體懸浮物濃度隨深度變化的斜率比中低濃度的小，主要原因可能是高渾濁水體的粒徑較大，沉降速度較快，導(dǎo)致其沿深度方向的懸浮物濃度迅速增大。

2 結(jié)果與討論

根據(jù)Paris 公式， 相比于母材和熱影響區(qū)，焊縫處的抗疲勞強(qiáng)度更高， 所得結(jié)果與前期奧氏體不銹鋼全尺寸管件焊縫和熱影響區(qū)處的疲勞裂紋擴(kuò)展研究結(jié)果相一致。

順著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)外語(yǔ)人才的需求不僅在數(shù)量，在質(zhì)量，層次以及種類上均提出更高的要求。因此，要發(fā)揮紹興政府在外語(yǔ)人才隊(duì)伍建設(shè)中的主導(dǎo)作用，通過(guò)加大外語(yǔ)人才優(yōu)惠政策的力度，包括外語(yǔ)人才培養(yǎng)，引進(jìn)，使用等環(huán)節(jié)，逐漸使外語(yǔ)人才管理培養(yǎng)逐步走上規(guī)范化的道路，營(yíng)造出一個(gè)寬松的外語(yǔ)人才發(fā)展環(huán)境。另外，政府要積極鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀外語(yǔ)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)和教育機(jī)構(gòu)在紹興成立分支機(jī)構(gòu)，針對(duì)不同區(qū)域和不同行業(yè)進(jìn)行外語(yǔ)培訓(xùn)，為廣大紹興市民的外語(yǔ)學(xué)習(xí)創(chuàng)造良好的條件和氛圍。

窄間隙熱絲氣保焊焊縫處不同位置的疲勞裂紋擴(kuò)展速率與裂紋應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子的比值曲線如圖4 所示。 按照Paris 公式， 根據(jù)設(shè)定的ΔK 計(jì)算得到的熱影響區(qū)的疲勞裂紋擴(kuò)展速率要明顯高于母材和焊縫位置。

圖5 為窄間隙熱絲氣保焊和手工電弧焊焊縫疲勞裂紋擴(kuò)展情況對(duì)比， 根據(jù)圖5 可知， 相比窄間隙熱絲氣保焊， 手工電弧焊焊縫處的疲勞裂紋擴(kuò)展速率更高。 相關(guān)研究表明， 窄間隙熱絲氣保焊焊縫具有更高的抗疲勞強(qiáng)度。

當(dāng)ΔK 更低時(shí)， 微觀組織是影響疲勞裂紋擴(kuò)展的主要因素， 同時(shí)在斷裂面無(wú)法形成連續(xù)的斷裂條紋， 因此， 相比較熱影響區(qū)和母材， 由于疲勞裂紋擴(kuò)展速率與裂紋應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子的曲線斜率與疲勞裂紋擴(kuò)展門(mén)檻值ΔK

成正比， 因此，焊縫處的疲勞裂紋擴(kuò)展門(mén)檻值ΔK

更高， 三者的ΔK

如圖4 所示。

數(shù)據(jù)化的意義在于正在變革人們?cè)械纳罘绞健ｋ娚虉?chǎng)景數(shù)據(jù)信息庫(kù)已成為時(shí)代的剛需。諸多行業(yè)、商業(yè)都根植于數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)完成迭代，憑借算法完成優(yōu)化。電子商務(wù)數(shù)據(jù)化是指要悉心洞察商務(wù)個(gè)體存在的新意義，運(yùn)用新的連接方法、數(shù)據(jù)手段，快速制定出被測(cè)試、量化的電商場(chǎng)景數(shù)據(jù)化方案。

3 結(jié) 論

（1） 通過(guò)在室溫下測(cè)定窄間隙熱絲氣保焊焊縫處的疲勞裂紋擴(kuò)展速率發(fā)現(xiàn)， 相比于母材和焊縫金屬， 熱影響區(qū)處的疲勞裂紋擴(kuò)展速率更高，然而， 對(duì)于焊縫處的枝晶取向及裂紋擴(kuò)展路徑，還有待進(jìn)一步研究。 焊縫中心線處的疲勞裂紋擴(kuò)展門(mén)檻值ΔK

比母材和熱影響區(qū)更高。

黨的十八大以來(lái)，中央高度重視培育和踐行社會(huì)主義核心價(jià)值觀。習(xí)近平同志多次作出了重要論述、提出了明確要求。中共中央辦公廳下發(fā)了 《關(guān)于培育和踐行社會(huì)主義核心價(jià)值觀的意見(jiàn)》，為加強(qiáng)社會(huì)主義精神文明建設(shè)指明了努力方向，提供了重要遵循。

（2） 相比具有常規(guī)V 形缺口的手工電弧焊，窄間隙熱絲氣保焊焊縫金屬具有更高的抗疲勞裂紋擴(kuò)展性能。