不锈钢焊接制品的共振疲劳测试方法(上)

不锈钢焊接制品的疲劳强度较低。以BS 7608或DNV-RP-C203等标准发布的SN曲线描述了焊缝几何形状和施加载荷的不同组合的焊接细节的疲劳强度。当设计者指定一个新的焊接程序时，他们必须确信这些新的焊缝将具有足够的疲劳强度以承受施加的循环使用载荷而不会开裂。这在设计中没有冗余的结构中尤为重要，例如立管和输油管中的环缝焊缝。

环缝焊缝可以具有广泛的疲劳强度。在支撑杆上制造的是BS 7608 Class F2的细节，而焊缝磨平的“无缺陷”环焊缝是BS 7608 Class C的细节 - 这种差异可能导致疲劳寿命的10倍给定的压力范围。除了这些焊接设计考虑之外，影响焊接疲劳强度的许多其他因素不易控制。这些包括焊接轮廓，接头错位，缺陷和残余应力的存在。这些因素中的每一个影响焊接的疲劳行为的方式很难预测。因此，确定使用新焊接工艺制造的环焊缝的疲劳强度的最安全的方法是通过测试代表性样品。

通过试验确定环缝焊缝的疲劳强度主要有两种方法。一种是从管道中提取钢带，然后在水压试验机上进行测试。这些测试通常以高达5Hz的频率运行，并且可以在高应力范围和空气以外的环境中运行。但是，如果从含有环缝焊缝的管道上切下钢带，残余应力分布不再是整个接头的代表，而且所生产的试件可能不包含环焊缝的最疲劳临界截面。这可能导致过度预测疲劳强度（特别是在高周期状态下）和疲劳极限（Maddox和Zhang，2008）。

另一种方法是进行全面的疲劳测试。主要优点是整个环焊缝在自然焊接状态下经受疲劳载荷循环。传统的测试方法需要巨大的负载能力，但是在旋转弯曲测试中，谐振方法是一种快速且节能的方法。这也是一个非常有效的方法来确定其他管状结构，如聚合物涂层和机械连接器管道的疲劳强度。测试频率高，在30Hz左右。