[发明专利]一种焊缝表面裂纹缺陷的制作方法

说明书

本发明提出一种焊缝表面裂纹缺陷的制作方法，属于钢结构加工及其无损检测技术领域，该方法包括如下步骤：根据设计焊缝类型准备待焊接的母材；设定设计裂纹位置，所述设计裂纹位于所述设计焊缝表面；以熔点在3000℃以上的片材作为所述设计裂纹的模板材料，依据所述设计裂纹的尺寸确定所述模板的尺寸，并将所述模板固定在所述设计裂纹的设定位置上；焊接所述母材形成焊缝；将所述模板从所述焊缝中取出，并清理残渣，得到焊缝裂纹。该方法既可模拟真实焊缝裂纹，又能精确控制裂纹尺寸及位置，且制造工艺简单。

技术领域

本发明属于钢结构加工及其无损检测技术领域，尤其涉及一种焊缝表面裂纹缺陷的制作方法。

背景技术

焊接是钢构件的主要连接方式之一，焊缝中不可避免地存在不同程度的缺陷或损伤。既有节点在建造之初，焊缝经超声波探伤，其内部缺陷的数量和尺寸均在规范允许范围内，但在使用过程中，其缺陷会积累或扩大，例如： (1)由于钢结构长期暴露在侵蚀环境和多种荷载作用下，其微观缺陷必然逐渐累积；(2)若遭遇地震灾害，短时间内的往复荷载必将给焊缝内部带来损伤。在强震作用下，这些焊缝缺陷及损伤极易发展到临界状态，导致焊缝断裂危害节点安全。

裂纹是影响节点焊缝安全的缺陷之一，当节点焊缝呈现携裂纹工作状态时，在上述两种情况下，极易发生由裂纹扩展引起的焊缝低应力脆断，严重影响整个建筑的安全。因而，对钢构件携裂纹工作状态进行研究具有重要意义。目前，针对钢构件携裂纹工作的研究仍停留在数值模拟阶段，至今鲜有成功的试验研究实例，试验研究最大难点在于：如何在构件焊缝中精确加入裂纹缺陷。

目前，在焊缝中制作裂纹缺陷的方法主要有如下四种：(1)在焊缝中事先加入裂纹缺陷预制工具或缺陷材料(泡沫塑料)，以产生裂纹缺陷，但这种方法焊接难度大不易控制，焊接过程中容易产生夹渣、形状缺陷等其他缺陷，且试件厚度对其影响较大，局限性较为突出；(2)在焊缝中加入金属(铜) 产生裂纹缺陷，但这样制作的裂纹缺乏裂纹特征；(3)在焊接过程中通过控制温度、母材夹杂物和应力腐蚀产生裂纹，虽能这样制作的裂纹与真实裂纹较为接近，但裂纹尺寸较难控制，且成本高、成功率低，不符合国内外绿色建筑要求；(4)在焊缝中做槽，经断裂后再焊接成型以产生裂纹，但其制作过程复杂，对机械设备的要求较高。

发明内容

本发明针对上述的现有焊缝裂纹缺陷制作方法的不足，提出一种焊缝表面裂纹缺陷的制作方法，其既可模拟真实焊缝裂纹，又能精确控制裂纹尺寸及位置，且制造工艺简单。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种焊缝表面裂纹缺陷的制作方法，包括如下步骤：

根据设计焊缝类型准备待焊接的母材；

设定设计裂纹位置，所述设计裂纹位于所述设计焊缝表面；

以熔点在3000℃以上的片材作为所述设计裂纹的模板材料，依据所述设计裂纹的尺寸确定所述模板的尺寸，并将所述模板固定在所述设计裂纹的设定位置上；

焊接所述母材形成焊缝；

将所述模板从所述焊缝中取出，并清理残渣，得到焊缝裂纹。

作为优选，所述模板的材料为熔点在3500℃以上的片材。

作为优选，所述模板的材料为碳片、钨片或碳化钽陶瓷片。

作为优选，所述设计焊缝的类型选自对接焊缝、角焊缝、端接焊缝、塞焊缝和槽焊缝中的任意一种。

作为优选，所述对接焊缝的形式选自直边缝、单边V形缝、双边V形缝、 U形缝、K形缝或X形缝中的任意一种。

作为优选，将所述模板固定在所述设计裂纹的设定位置时，所述模板超出所述设计焊缝表面2-3mm。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：