考虑残余应力影响的典型钢结构对接焊缝缺陷定位研究

摘要

对接焊缝为典型的钢结构焊缝形式，其位置处的裂纹和气孔型缺陷的准确检测对于钢结构维护有着重要的意义，使用磁记忆检测技术对焊缝裂纹和气孔型缺陷进行定位时，传统的零点极值理论由于焊接残余应力的影响，难以区分残余应力、焊接裂纹和气孔型缺陷所产生的磁信号，从而在实际检测中造成缺陷定位的误判和漏判，因此，从焊接裂纹和气孔型缺陷和残余应力所在区域磁信号产生机理的不同入手，开展考虑残余应力影响下的焊接裂纹和气孔型缺陷定位检测研究。首先对焊接残余应力与裂纹和气孔型缺陷产生磁信号的机理进行分析，提出采用三维磁模量梯度极值判定方式来区分残余应力与裂纹和气孔型缺陷产生的磁信号；其次再进行焊接缺陷有限元COMSOL模拟，将所得磁信号代入梯度极值特征公式中进行表征判断；最后为了验证模拟表征判断的准确性，人工制作焊接钢板，提取三维磁信号进行分析。研究结果表明，理论分析、数值模拟与试验结果相互吻合，三维磁模量梯度极值能定位焊接缺陷并定量表征缺陷的长度，且裂纹和气孔型的三维磁模量梯度值远远高于无缺陷残余应力区域的梯度值。

关键词

焊缝裂纹 / 气孔型缺陷 / 磁记忆检测 / COMSOL模拟 / 三维磁模量梯度

基金资助

重庆市自然科学基金（cstc2019jcyj-msxmX0556）