Application of the Mathar method to identify internal stress variation in steel as a welding process result

• Autorzy: Kowalski D.

Identyfikatory

DOI

10.1515/ceer-2017-0024

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie metody Mathara do identyfikacji zmian naprężeń wewnętrznych w materiale stalowym po procesie spawania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with the method to identify internal stresses in two-dimensional steel members. Steel members were investigated in the delivery stage and after assembly, by means of electric-arc welding. In order to perform the member assessment two methods to identify the stress variation were applied. The first is a non-destructive measurement method employing local external magnetic field and to detecting the induced voltage, including Barkhausen noise The analysis of the latter allows to assess internal stresses in a surface layer of the material. The second method, essential in the paper, is a semi-trepanation Mathar method of tensometric strain variation measurement in the course of a controlled void-making in the material. Variation of internal stress distribution in the material led to the choice of welding technology to join. The assembly process altered the actual stresses and made up new stresses, triggering post-welding stresses as a response for the excessive stress variation.

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie metod identyfikacji stanu naprężeń wewnętrznych występujących w płaskich materiałach stalowych. Materiał stalowy blachy badany był w stanie dostawy oraz po procesie jego łączenia za pomocą elektrycznego spawania łukowego. Do oceny stanu naprężeń wewnętrznych w badanych elementach wykorzystano dwie metody identyfikacji zamiany tego stanu. Pierwszą, była nieniszcząca metoda badawcza oparta na pomiarach z wykorzystaniem lokalnego, zewnętrznego pola magnetycznego i pomiarze wyindukowanego napięcia, które zawiera szum Barkhausena. Na podstawie jego analizy można określić stan naprężeń wewnętrznych materiału jaki występuje w jego przypowierzchniowej warstwie. Drugą była opisana w niniejszym artykule, metoda półtrepanacyjna Mathara, polegająca na tensometrycznym pomiarze zmiany odkształceń badanego materiału w trakcie powstawania kontrolowanego ubytku materiału w postaci wierconego otworu nieprzelotowego. Fakt zmiany rozkładu naprężeń wewnętrznych w badanym materiale wynikał zastosowanego sposobu połączenia elementów poprzez spawanie. Proces łączenia elementów płaskich spowodował powstanie nowego oraz zmianę istniejącego rozkładu naprężeń wewnętrznych. Proces spawalniczy wygenerował również odkształcenia pospawalnicze w łączonych elementach, które są odpowiedzią na nadmierną ich zmianę naprężeń wewnętrznych.

Słowa kluczowe

EN

internal stresses; residual stresses; post-welding stresses; post-welding creep; Barkhausen effect; tensometric measurement; semi-trepanation Mathar method

PL

naprężenia własne; naprężenia pozostające; naprężenia pospawalnicze; skurcz spawalniczy; efekt Barkhausena; pomiar tensometryczny; metoda Mathara

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego
• Czasopismo: Civil and Environmental Engineering Reports
• Rocznik: 2017
• Tom: No. 25(2)
• Strony: 125--136
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., il., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kowalski D.

• Gdansk University of Technology, Gdańsk, Poland

Bibliografia

• 1. Senczyk D., Moryksiewicz S.: Residual stresses - concepts and classifications, Non-destructive Testing - Internet Service, 2007.
• 2. Paczkowska T., Paczkowski W., Wróblewski T.: The influence of ground settlement on the condition of skeleton steel structure, 23th Conference of Structural Failures, Szczecin-Międzyzdroje, May 23-26, 2007, 639–646.
• 3. Dyląg Z., Orłoś Z.: Analysis of the possibility of semi-multiphase trepanation in the case of uniaxial stress, Engineering Transactions 4/1960, 845-869.
• 4. Kowalski D.: Application of Barkhausen effect in the impact assessment of welding to internal stress distribution in steel, Metal Structures 2016. Proceedings of the XIII International Conference on Metal Structures (ICMS2016, Zielona Góra, Poland, 15-17 June 2016), London: CRC Press, 2016, 353–359.
• 5. Łukowicz A., Kowalski D.: Application of Barkhausen method to determine internal stresses in cold-rolled and hot-rolled sheets, Metal Structures 2016. Proceedings of the XIII International Conference on Metal Structures (ICMS2016, Zielona Góra, Poland, 15-17 June 2016), London, CRC Press, 2016, 345–351.
• 6. ASTM 837-08 Standard test method for determining residual stresses by the hole-drilling strain-gate method.
• 7. Kowalski D.: Stesses in tank shell with shape deformation, International Conference Design, Inspection, Maitenance and Operation of Cylindrical Steel Tanks and Pipelines. Prague - Kralupy nad Vltavou, Czech Republic, 8- 11 October 2003, Ed. V. Krupka, 2003, 143–147.
• 8. Kowalski D.: Influence of initial imperfections on the vertical tank side stresses, Gdańsk University of Technology, 2004.
• 9. Kowalski D.: Wpływ imperfekcji wykonawczych na stan naprężeń w płaszczu stalowego zbiornika o osi pionowej, Gdańsk University of Technology, 2004.
• 10. Kowalski D.: Influence of geometrical imperfections on stresses in cylindrical shells, Shell Structures: Theory and Applications (10th SSTA), October 16- 18, 2013, Gdańsk (Poland), 2013, 527–530.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).