[发明专利]在焊接接头中引入压缩应力的方法

说明书

技术领域

本文公开的主题涉及在焊接接头中引入压缩应力的方法，并且更具体而言，涉及在焊接接头的焊趾中引入压缩应力的方法。

背景技术

疲劳对于焊接接头来说是普遍的失效模式。焊接接头中的裂纹往往发源自焊接接头的焊趾。焊趾是在焊接接头的表面上、在焊接金属和基体金属之间的过渡点处的区域。焊趾具有高的应力集中以及残余应力，它们均会促使疲劳频繁发生。疲劳的一个实例发生在连结燃气轮机的管道与燃料喷嘴凸缘的焊接接头中。在一个实例中，可对管道和燃料喷嘴凸缘使用304不锈钢。在燃料的馈送模式在燃气轮机的运行期间改变时，可产生高频振动，这可导致管道和燃料喷嘴上有再循环应力。此外，焊接接头也还会经受燃气轮机的运行引起的振动。不断暴露于热冲击和振动可促使焊接接头发生疲劳。

目前存在若干种用于提高焊接接头的疲劳强度和耐用性的方法，但是，所有这些方法各自都具有缺陷。例如，在一种方法中，对焊接接头执行喷丸硬化来改进疲劳强度。但是，可能难以对较小的焊接接头或涡轮的某些区域执行喷丸硬化。在另一种方法中，可调节诸如焊接电流、电弧电压、焊接速度或线材直径或伸张度的焊接工艺参数来改进焊接。但是，有时由于各种原因而不可调节焊接工艺参数中的一些。在另一种方法中，可将诸如整个燃料喷嘴和燃料喷嘴凸缘的整个组件置于炉中进行退火。但是，使整个燃料喷嘴组件退火可为代价高的。因此，存在对降低焊接接头由于疲劳而失效的可能性的、成本有效的工艺的需要。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种在具有至少一个焊趾的焊接接头中引入压缩应力的方法。该方法包括用电阻丝覆盖焊接接头的焊趾的步骤。该方法还包括用电阻丝加热焊趾的步骤，其中，将焊趾加热到选定温度。该方法包括将焊趾保持在选定温度下达选定时间量的步骤。该方法包括从焊趾上移除电阻丝的步骤。该方法包括用冷却介质使焊趾骤冷的步骤。在骤冷期间，压缩应力被引入焊趾。

根据结合附图得到的以下描述，这些和其它优点与特征将变得更加显而易见。

附图说明

在说明书的结论部分处的权利要求中特别指出和明确声明了被视为本发明的主题。根据结合附图得到的以下详细描述，本发明的前述和其它特征与优点是显而易见的，其中：

图1是连结燃料喷嘴和凸缘的焊接接头的示例性图示；

图2是在焊趾处被电阻丝覆盖的图1中的焊接接头的图示；以及

图3是示出了在焊趾处引入压缩应力的方法的流程图。

详细描述以参照附图的实例的方式阐明了本发明的实施例以及优点和特征。

部件列表

10焊接接头

20管道

22凸缘

30、32焊趾

34焊接金属

36基体金属

38基体金属

39凸起部

40、42电阻丝

50热电偶

具体实施方式

图1是焊接接头10的示例性图示。在所显示的示例性实施例中，焊接接头10将管道20和凸缘22连结在一起，其中管道20和凸缘22是燃气轮机组件(未显示)的一部分。应当注意，虽然图1示出了焊接接头10将涡轮的喷嘴和凸缘连结一起，但是也可在不同的应用中采用焊接接头10。焊接接头10包括两个焊趾30和32。焊趾30、32表示焊接接头10的在焊接接头10的焊接金属34和基体金属之间的区域。具体而言，焊趾30表示焊接接头10的在焊接金属34和管道20的基体金属36之间的区域。焊趾32表示焊接接头20的在焊接金属34和凸缘22的基体金属38之间的区域。焊接接头10具有外表面S，外表面S包括在焊接管道20与凸缘22的期间产生的一系列的凸起部39。在一个实施例中，通过电弧焊接来将管道20和凸缘22焊接在一起，但是要理解，也可使用其它类型的焊接工艺。