改善鋼結構疲勞性能的工藝措施
除了冷熱加工環節外,需驗算疲勞的 構件在運輸、安裝甚至于臨時堆放的每一個施工環節都可能刷子操作不當而造成構件疲勞性能的損傷。例如,構件在長途運輸中如果沒有正確的支墊和固定,則由于振動可以誘發裂紋;安裝現場在構件的受拉區臨時焊接小零件,亦會增加構件的裂紋萌發源。因此,在整個施工過程中對承受動荷載的構件做好嚴格的質墊管理是很有意義的。另外,在承受動荷載的構件加工完畢后,可以采取一些工藝措施來改善疲勞性能。這些措施包括緩和應力集中程度、消除切口以及在表層形成壓縮殘余應力。
得縫表面的光滑處理經常能有效地緩和應力集中,表而光滑處理放普通的方法是打磨。打磨掉對接焊縫的余高。在焊縫內部沒有顯著缺陷時,可將疲勞強度由《規范》附錄E中的3級提高到2級。打磨角焊縫焊趾,可以改善它的疲勞性能。但是必須如圖2-23所示進行正確打磨,把板磨去厚約O.5mm一層。這是因為焊縫的趾部經常存在咬邊形成的切口,并且還有焊滔侵入。正確打磨應將這些焊接缺陷除去,這樣做監然使銅板截面稍有削弱,影響并不太。對于縱向受力角焊縫,則可打磨它的端部,使截面變化比較緩和。事后的表面不應存在明顯的痕。消除切口、焊謐等焊接缺陷,還可運用氣體保護鴿弧使角焊縫趾部重新熔化的方法。由于鴿極弧焊不會在趾部產生焊渣侵入,只要伎重新熔化的深度足夠,原有切口、裂縫以及侵入的姆渣都可以消除,從而使疲資性能得到改善。這種方法在不同應力幅情況下疲勞壽命都能同樣提高。
殘余壓應力是抑止減緩裂紋擴展的有利因素。通過工藝措施,有意識地在焊縫和近旁金屬的表層形成壓縮殘余應力,是改善疲勞性能的一個有效手段。常用方法是錘擊敲打和噴射金屬丸粒。機理是:被處理的金屬表層在沖擊性的敲打作用下趨于側向擴張,但被周閣的材料所約束,從而產生殘余壓應力。同時,敲擊造成的冷加工硬化也使疲勞強度得以提高,沖擊性的敲打還使尖銳的切口得到緩減。梁的疲勞試驗已經表明,這種工藝措施宜在構件安裝就位后承受恒載工況下迸行。否則,恒載產生的拉應力將抵消殘余壓應力,削弱敲打效果。
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