多因素耦合作用下高强钢焊缝连接疲劳性能研究进展

摘要

焊接是钢结构广泛采用的连接形式。在提高钢材强度等级后，焊接接头在服役过程中对蚀坑、裂纹等缺陷的敏感度增强，且焊接会劣化钢材成分、组织性能进而导致焊接接头产生初始缺陷。因此，在环境腐蚀、应力集中、超载等因素作用下，钢结构焊缝连接未达到设计服役年限就发生疲劳断裂，造成严重的资源浪费。基于对多因素耦合下高强钢焊缝连接疲劳性能研究现状的总结，介绍了腐蚀疲劳机理及腐蚀预测模型，分析了疲劳设计方法及疲劳寿命评估理论，归纳了焊接残余应力、点蚀坑以及初始裂纹对焊缝连接疲劳性能的影响。结果表明：焊接工艺、焊接参数以及焊接几何尺寸等对焊接接头的力学性能影响显著，焊接残余应力会削弱高强钢焊接接头的疲劳强度，焊接缺陷会引起应力集中现象，加快裂纹萌生速度；高强钢在腐蚀初期形成点蚀坑并逐渐发展成裂纹，进而导致焊缝连接的腐蚀疲劳性能降低。随着高强钢焊缝连接在工程中的应用增多，建议开展不同强度等级及焊接形式的焊缝连接疲劳试验，并将理论成果和经验方法在实际工程中推广应用。

关键词

多因素耦合作用 / 高强钢 / 焊缝连接 / 疲劳性能 / 焊接残余应力 / 点蚀坑 / 初始裂纹

基金资助

国家自然科学基金（51978571）; 陕西省杰出青年基金（2021JC-41）; 陕西省重点研发计划（2022SF-199）