RU2656645C1 - Способ торможения и предотвращения образования усталостных трещин - Google Patents
Способ торможения и предотвращения образования усталостных трещин Download PDFInfo
- Publication number
- RU2656645C1 RU2656645C1 RU2016130130A RU2016130130A RU2656645C1 RU 2656645 C1 RU2656645 C1 RU 2656645C1 RU 2016130130 A RU2016130130 A RU 2016130130A RU 2016130130 A RU2016130130 A RU 2016130130A RU 2656645 C1 RU2656645 C1 RU 2656645C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crack
- zone
- heating
- forging
- bridges
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 title abstract description 3
- 230000002265 prevention Effects 0.000 title abstract 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000005242 forging Methods 0.000 claims abstract description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000009034 developmental inhibition Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 5
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 235000013601 eggs Nutrition 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
- E01D22/00—Methods or apparatus for repairing or strengthening existing bridges ; Methods or apparatus for dismantling bridges
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Способ относится к области мостостроения и может быть использован для предотвращения возникновения и торможения развития усталостных трещин в стенках металлических главных балок пролетных строений и продольных балок проезжей части пролетных строений мостов. Эффект торможения трещины в металлическом элементе пролетных строений мостов достигается путем создания напряжений сжатия и структурного барьера на пути развития трещины, для чего с одной стороны стенки балки в вершине трещины производится индукционный нагрев локальной зоны диаметром 50 мм на всю толщину стенки до температуры 800-850°С; одновременно с нагревом после достижения температуры нагрева 750°С с другой стороны стенки балки выполняется механическая проковка зоны диаметром 30 мм возле устья трещины электромеханическим или пневматическим инструментом с круглым бойком. После выполнения операции с одной стороны операцию повторяют с другой стороны стенки балки. Местный разогрев стенки балки в зоне трещины частично снимает поля остаточных напряжений вблизи трещины, что снижает вероятность дальнейшего распространения трещины по металлу стенки. Индукционный нагрев зоны на пути развития трещины не только создает зону сжимающих напряжений, но и позволяет произвести проковку (создать зону пластических деформаций, препятствующих развитию трещины) на значительно большую глубину, чем при высокочастотной механической проковке. Метод позволяет затормозить дальнейший рост трещины на ранней стадии ее появления. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области мостостроения и может быть использовано для предотвращения возникновения и торможения развития усталостных трещин в стенках металлических главных балок пролетных строений и продольных балок проезжей части пролетных строений мостов.
Известен способ торможения трещин методом высокочастотной механической проковки (ВМП) (см. авт. св. №111494, 1955 г.),
Данный способ является эффективным только для предотвращения появления усталостных трещин и торможения развития поверхностных трещин (глубиной до 1 мм, длиной до 5 мм) и не эффективен для сквозных трещин длиной более 5 мм.
Известен метод торможения трещин путем обработки зоны перед трещиной и с обеих сторон от трещины при помощи проковки пневмомолотком (патент CN 103952984 А, Китай, 2014 г.).
Данный способ является эффективным только для предотвращения появления усталостных трещин и торможения развития поверхностных трещин и не эффективен для сквозных трещин длиной более 5 мм.
Известен способ торможения трещин методом последовательной наплавки путем локального точечного нагрева (патент RU 2466843, 2012 г. Переплав основного металла и присадочного материала вдоль поверхностной трещины контактной точечной или шовной сварочной машиной с формированием монолитного наплавленного ядра). Наплавку ведут с вершины по всей длине поверхностной трещины. Недостатком данного способа является то, что производится расплавление основного металла и изменение его структуры, как при сварке, что может привести к образованию новых трещин.
Известен способ торможения роста усталостных трещин в тонколистовом материале из конструкционных мало- и среднеуглеродистых сталей, включающий создание структурного барьера на пути роста трещины, при этом создание структурного барьера осуществляют на вершине трещины путем ее локального нагрева, плавления, охлаждения на воздухе до образования ядра с монолитной структурой остывшего металла, перекрывающего трещину как минимум на величину 1/2 своего диаметра, импульсного термообрабатывающего нагрева остывшего ядра малым током и его проковки для снятия сварочных напряжений, при этом весь технологический процесс осуществляют на контактной точечной или шовной сварочной машине (патент RU №2384396, МПК: В23Р 6/00).
Недостатком данного способа является то, что производится расплавление основного металла и изменение его структуры, как при сварке, что может привести к образованию новых трещин.
Техническая задача заключается в расширении технологической возможности и повышении остаточной долговечности металлических элементов пролетных строений мостов из конструкционных сталей.
Для решения указанной задачи в способе торможения и предотвращения образования усталостных трещин в металлическом элементе, включающем создание структурного барьера на пути роста трещины путем локального нагрева зоны устья трещины и механической проковки, создание структурного барьера (сжимающих напряжений) осуществляют на вершине трещины путем ее локального индукционного нагрева до температуры 800-850°С диаметром до 50 мм и при достижении температуры нагрева 750°С осуществляют высокочастотную проковку зоны диаметром 30 мм возле устья трещины электромеханическим или пневматическим инструментом с энергией удара не менее 4 кДж для создания зоны пластических деформаций.
После выполнения операции с одной стороны операцию повторяют с другой стороны стенки балки.
При этом происходит торможение образования трещины за счет создания напряжений сжатия на пути развития трещины и снятия поля остаточных напряжений, что снижает вероятность дальнейшего распространения трещины по металлу стенки.
На фиг. 1 показан способ локального нагрева на пути развития трещины; на фиг. 2 показан способ механической проковки пневматическим инструментом. На фиг. 3 показана схема способа усиления, имеющего трещину металлического элемента (стенки балки), включающего индукционный прогрев с механической проковкой зоны на пути развития трещины.
Способ осуществляется следующим образом.
Первоначально выполняется местный разогрев локальной зоны диаметром 50 мм с одной стороны стенки балки в зоне трещины при помощи индукционной установки на всю толщину стенки до температуры 800-850°С; одновременно с нагревом после достижения температуры нагрева 750°С с другой стороны стенки балки выполняется механическая проковка зоны диаметром 30 мм возле устья трещины электромеханическим или пневматическим инструментом с круглым бойком. После выполнения операции с одной стороны операцию повторяют с другой стороны стенки балки. При возможности двухстороннего доступа к конструкции нагрев выполняется с одной стороны, а проковка с другой стороны стенки балки. Затем процедура повторяется со сменой сторон нагрева и проковки. В случае если доступ возможен только с одной стороны, или трещина не вышла на вторую сторону, нагрев и проковка выполняются с одной стороны балки. Проковка выполняется пневматическим молотком с энергией удара не менее 4 кДж (фиг. 2).
Пример 1. Осуществляли усиление опытного образца балки пролетного строения с выращенной трещиной (фиг. 3 а) методом локального прогрева с механической проковкой. Выносной индуктор при помощи магнитной площадки-держателя устанавливали на расстоянии 1-1,5 мм от поверхности металла таким образом, чтобы центр индуктора находился в вершине трещины. Луч лазерного пирометра (для контроля температуры) наводили на металл в центре индуктора. Скорость нагрева составила 70-80°С в секунду, температура нагрева - 800-850°С. После прогрева до 750°С выполнили механическую проковку. Время между окончанием нагрева и началом проковки не превысило 10 секунд. Общий вид трещины после торможения способом локального индукционного прогрева с механической проковкой показан на фиг. 3б.
Claims (2)
1. Способ торможения роста усталостных трещин в металлическом элементе пролетных строений мостов, включающий создание структурного барьера на пути роста трещины путем локального нагрева зоны устья трещины и механическую проковку, отличающийся тем, что создание структурного барьера осуществляют на вершине трещины путем ее локального индукционного нагрева до температуры 800-850°С и при достижении температуры нагрева 750°С осуществляют высокочастотную проковку зоны возле устья трещины.
2. Способ торможения и предотвращения образования усталостных трещин по п. 1, отличающийся тем, что локальный индукционный нагрев осуществляют зоны диаметром до 50 мм, а высокочастотную проковку зоны - диаметром до 30 мм электромеханическим или пневматическим инструментом с энергией удара не менее 4 кДж.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016130130A RU2656645C1 (ru) | 2016-07-22 | 2016-07-22 | Способ торможения и предотвращения образования усталостных трещин |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016130130A RU2656645C1 (ru) | 2016-07-22 | 2016-07-22 | Способ торможения и предотвращения образования усталостных трещин |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016130130A RU2016130130A (ru) | 2018-01-25 |
| RU2656645C1 true RU2656645C1 (ru) | 2018-06-06 |
Family
ID=61024090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016130130A RU2656645C1 (ru) | 2016-07-22 | 2016-07-22 | Способ торможения и предотвращения образования усталостных трещин |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2656645C1 (ru) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5272809A (en) * | 1990-09-04 | 1993-12-28 | United Technologies Corporation | Technique for direct bonding cast and wrought materials |
| RU2378098C1 (ru) * | 2008-10-28 | 2010-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ ремонта трещин металлоконструкций |
| RU2384396C1 (ru) * | 2008-07-25 | 2010-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ торможения роста усталостных трещин в тонколистовом материале |
| RU2444425C2 (ru) * | 2010-04-06 | 2012-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ ремонта трещин металлоконструкций |
| WO2012167136A3 (en) * | 2011-06-03 | 2013-04-04 | Fatigue Technology, Inc. | Expandable crack inhibitors and methods of using the same |
| RU2517076C2 (ru) * | 2012-06-26 | 2014-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ торможения роста усталостных трещин в толстолистовом материале |
| EP2772335A1 (en) * | 2011-10-27 | 2014-09-03 | IHI Corporation | Method for controlling fatigue crack progression in metal member and metal member having controlled fatigue crack progression |
-
2016
- 2016-07-22 RU RU2016130130A patent/RU2656645C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5272809A (en) * | 1990-09-04 | 1993-12-28 | United Technologies Corporation | Technique for direct bonding cast and wrought materials |
| RU2384396C1 (ru) * | 2008-07-25 | 2010-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ торможения роста усталостных трещин в тонколистовом материале |
| RU2378098C1 (ru) * | 2008-10-28 | 2010-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ ремонта трещин металлоконструкций |
| RU2444425C2 (ru) * | 2010-04-06 | 2012-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ ремонта трещин металлоконструкций |
| WO2012167136A3 (en) * | 2011-06-03 | 2013-04-04 | Fatigue Technology, Inc. | Expandable crack inhibitors and methods of using the same |
| EP2772335A1 (en) * | 2011-10-27 | 2014-09-03 | IHI Corporation | Method for controlling fatigue crack progression in metal member and metal member having controlled fatigue crack progression |
| RU2517076C2 (ru) * | 2012-06-26 | 2014-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ торможения роста усталостных трещин в толстолистовом материале |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016130130A (ru) | 2018-01-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI316550B (en) | Method of improving quality and reliability of welded rail joint properties by ultrasonic impact treatment | |
| US10786873B2 (en) | Fillet arc welded joint and method for producing same | |
| US8075714B2 (en) | Localized induction heating for residual stress optimization | |
| US20170326681A1 (en) | Additive manufacturing and integrated impact post-treatment | |
| WO2010116680A1 (ja) | レール溶接部の冷却方法、レール溶接部の冷却装置、及びレール溶接継手 | |
| JP5549782B2 (ja) | レール溶接部の再加熱方法 | |
| CN105414878B (zh) | 一种高耐热合金钢铸件缺陷的返修方法 | |
| JP2007120048A (ja) | 岩石掘削方法 | |
| CN106425276B (zh) | 4145h锻件的焊接修复方法及其修复的4145h锻件 | |
| RU2656645C1 (ru) | Способ торможения и предотвращения образования усталостных трещин | |
| KR101872503B1 (ko) | 가스 터빈 엔진 컴포넌트를 형성하기 위한 방법 | |
| KR101980732B1 (ko) | 가스 터빈 엔진 컴포넌트를 형성하기 위한 방법 | |
| CN105880853A (zh) | 一种补焊工艺 | |
| JP4580220B2 (ja) | 継手溶接部の疲労性能向上構造及び疲労性能向上方法 | |
| JP6479559B2 (ja) | コンクリート除去方法 | |
| JPH08337819A (ja) | レール溶接部の耐腹部水平き裂性改善法 | |
| RU2541565C1 (ru) | Способ изготовления и ремонта подбойки шпалоподбивочной машины | |
| RU2508971C1 (ru) | Способ дуговой сварки под флюсом закладных деталей | |
| WO2004046392A1 (ja) | 鋼構造物の遅れ破壊防止方法および鋼構造物の製造方法 | |
| JP5495674B2 (ja) | 溶接装置、溶接方法 | |
| RU2805724C1 (ru) | Способ электродуговой наплавки изделий из чугунов | |
| RU2010113479A (ru) | Способ ремонта трещин металлоконструкций | |
| JP5365040B2 (ja) | コークス炉の補修方法 | |
| RU2400343C1 (ru) | Способ ремонта механизированной сваркой чугунных деталей с трещинами | |
| RU2004129401A (ru) | Способ ремонта дефектов поверхности металлов |