2| 2012 - Schiff & Hafen

造 船 和 海 洋 工 程 | 焊 接 技 术
图 7: 材 料 S355 制 十 字 试 样 的 PIT- 处 理 的 效 果 ( 斯 图 加 特 大 学 )
图 6: 对 S960 上 的 残 余 应 力 的 测 量
根 (S) 组 成 , 撑 杆 沿 60° 夹 角
通 过 一 条 HV 焊 缝 焊 接 到 舷
柱 上 。
图 8 表 示 试 样 的 几 何 形
状 。 试 验 是 在 HUS 600 试 验
机 上 进 行 的 。 为 了 在 试 验 状
态 下 固 定 试 样 , 需 要 一 种 专
用 的 支 承 结 构 。 试 验 力 由 试
验 机 的 下 气 缸 经 过 60 mm 的
夹 紧 长 度 引 入 撑 杆 。 图 9 给
出 经 过 和 未 经 UIT 处 理 的 试
样 所 取 得 的 试 验 结 果 。
这 些 耐 久 强 度 曲 线 表
明 , 可 以 检 测 到 ,UIT 处 理
使 焊 接 过 渡 区 的 疲 劳 强 度 有
显 著 的 提 高 。 统 计 分 析 表
明 , 未 经 UIT 处 理 的 试 样 可
划 归 缺 口 跌 落 强 度 等 级 90。
因 此 , 这 一 结 果 也 符 合 基 于
构 造 应 力 观 念 的 GL 规 程 所 规
定 的 管 接 头 的 分 类 。
相 比 第 一 测 试 系 列 , 经
UIT 处 理 的 第 二 系 列 的 测 量 值
为 Δσc = 204.5 N/mm 2 , 达
两 倍 以 上 。 按 此 情 况 采 用 这
项 UIT 技 术 , 将 能 减 少 重 量 达
55000 公 斤 / 每 台 风 电 装 置 。
但 为 了 能 够 实 现 这 一 点 , 还
须 进 一 步 研 究 , 使 该 项 技 术
也 可 为 普 通 工 厂 采 用 。PIT 工
艺 的 新 开 发 在 所 有 行 业 获 得
了 越 来 越 多 的 认 同 。
这 些 良 好 的 成 果 引 起
了 另 一 个 FOSTA 研 究 计 划
P897, 其 主 题 为 :“ 通 过 采
用 高 性 能 接 缝 技 术 把 高 强 度
钢 轻 结 构 的 潜 力 应 用 到 风 电
装 置 的 管 状 钢 塔 ”。 该 项 目 将
在 汉 诺 威 莱 布 尼 兹 大 学 材 料
科 学 研 究 所 中 进 行 , 其 中 也
将 研 究 PIT 处 理 的 影 响 。 如 果
这 些 设 施 在 以 后 使 用 中 出 现
焊 接 节 点 的 疲 劳 裂 缝 , 在 未
来 就 有 可 能 通 过 焊 接 进 行 维
修 , 包 括 用 新 开 发 的 水 下 PIT
设 备 实 施 水 下 焊 缝 后 处 理 。
总 结 和 展 望
研 究 实 施 情 况 表 明 , 采
用 本 技 术 能 够 大 幅 提 高 承 受
周 期 性 波 动 载 荷 的 焊 接 结 构
的 使 用 寿 命 。 各 种 研 究 报 告
的 结 果 表 明 , 当 疲 劳 强 度 为
200 万 次 负 载 变 化 周 期 时 ,
使 用 寿 命 几 乎 能 翻 番 。 对 那
些 预 载 荷 已 高 达 9 0 % 的 使
测 试 系 列
试 验 编 号
Nr.
Δσ
[N/mm 2 ]
用 寿 命 的 试 样 所 做 的 各 种 研
究 的 结 果 表 明 , 对 现 有 的 结
构 同 样 能 做 到 这 一 点 。 通 过
开 发 水 下 处 理 设 备 , 现 在 也
已 经 能 够 在 水 下 使 用 该 项 技
术 进 行 处 理 。 在 海 洋 工 程 设
施 和 钢 质 水 利 工 程 ( 船 闸 装
置 等 ) 的 疲 劳 裂 纹 的 焊 接 修
复 和 整 理 尤 其 被 视 为 一 个 很
大 的 优 势 。 还 有 船 舶 螺 旋 桨
的 修 理 , 例 如 空 蚀 破 坏 的 修
复 , 现 在 可 以 在 水 下 焊 接 并
进 行 PIT 处 理 , 而 不 必 将 船
驶 入 干 船 坞 。
作 者 :
Peter Gerster, 高 级 顾 问 ,
Pitec 有 限 公 司 , 位 于 Heudorf
斜 率 m
[-]
Δσ = 100
时 的 NR
[*10 6 LW]
Δσ =200
时 的 NR
[*10 6 LW]
1(aw) Y1 bis Y6 95.5 3.47 1.71 0.15
2(UIT) Y12 bis Y6 204.5 7.63 475.07 2.40
图 8: 几 何 实 验 样 品
图 9: 所 达 到 的 负 荷 变 化 周 期 的 试 验 结 果
42 船 舶 与 港 口 中 文 版 2012 年 第 2 期