4 结果分析与讨论
各种加载角度下的载荷- 裂纹扩展长度( P - a)曲线(见图3、4左图)及表1中k值表明:对母材和焊区( a) I型裂纹能承受的载荷最大, ( b)随着远场剪切载荷的增加(φ增大) ,裂纹体的承载能力降低(最大可达20% ) ( c)焊缝区的最大承载能力与母材相比,也降低了20% . 这是可以预见的,这是因为AA2024 -T351焊接后由于显微结构的变化,显微硬度和屈服强度降低所致.
对临界COD分量- CODI 和CODII与裂纹扩展量(Δa)关系曲线(见图5)及其分析结果(见表1)表明: ( a)母材和焊缝区断裂表现各不相同. 母材在在φ = 0°、30°、60°加载下由I型断裂主导(CODI平均为0. 096 mm,而CODII小于0. 01 mm) ;φ = 90°时,由II型断裂主导(CODI为0. 015 mm,而CODII为0. 097 mm).
( b) 焊逢区φ = 0°加载下,由I型断裂主导(CODI为0.080 mm,而CODII为0. 004 mm) ;φ = 90°时,由II型断裂主导(CODI为0. 008 mm,而CODII为0. 087 mm). 但φ = 30°、60°加载下,为复合型断裂. 特别是φ = 60°时, CODI与CODII相近(CODI为0. 066 mm,而CODII为0. 050 mm). 这与随后试件断口形貌的检查和断口的金相分析结果一致.
对图3、4中各种角度加载下的平均临界COD (标于P - a曲线上及表1中)分析表明:沿稳定扩展的扩展路径,各型裂纹尖端的临界COD ( a)基本相同. 母材平均为0. 097 mm,焊区平均为0. 083 mm,焊缝区降低15%. ( b)临界COD值基本独立于加载角度. 这两点特性极有意义,使得用临界COD来衡量焊接材料的断裂韧性变得现实. 这与其它金属材料的研究结果[ 8, 9 ]完全吻合. 故临界COD不仅可作为参数来衡量金属材料的断裂韧性,也可衡量像焊缝区这样不均质、各向异性、应力应变呈梯度分布的材料的断裂韧性.
结合裂纹的扩展路径(见图3、4右图)分析发现,焊区裂纹在( a)φ = 0°、30°的扩展路径与母材相似;在( b)φ = 90°时,Δa = 5 mm后,扩展路径与母材相似; ( c)φ = 60°时,Δa = 5mm前,扩展路径与母材相似;Δa = 5 mm后,裂纹沿焊区受搅拌区域的边沿扩展. 这与母材截然不同. 同时考虑到φ = 90°时,Δa = 5 mm前,多次重复实验都表明焊区裂纹扩展路径与φ = 60°时相同这一特点,说明摩擦搅拌焊接后晶粒的重结晶、第二相粒子的破碎与重新分布等改变的显微结构对复合裂纹初期扩展有导向作用. 这部分内容将另文给出.
5 结束语
采用二维计算机视觉技术对I/ II型裂纹的断裂研究是一种新方法,有其独特的优点,切实可行的. 本文研究表明距裂纹尖端后某一固定距离的临界COD可反映焊区的断裂韧性;临界COD值反映出复合型裂纹的扩展受I型或II型裂纹扩展主导. 故临界COD不仅可作为参数来衡量金属材料的断裂韧性,也可衡量像焊缝区这样不均质、各向异性、应力应变呈梯度分布的材料的断裂韧性,具有普遍性.
应当指出, 焊区的焊接性能与焊接参数有关,临界COD也会是焊接参数的函数. 正因为如此,临界COD又可作为焊接参数的优化依据.
本文的研究得到了美国University of South Carolina 及Prof. MA Sutton 和Prof. AP Reynolds资金上、实验上、计算上的支持. 作者在此深表谢意.
不多,但汞含量较高;另外,垃圾中废纸张、杂草树枝树叶、厨余垃圾、橡胶、塑料、皮革、纤维制品中都含有汞,这些垃圾中汞含量虽然相对较低但数量庞大,也是汞源的重要贡献因子. ②重金属汞具有分压低,极易挥发的特性,有资料表明,在焚烧过程中,垃圾中80%以上的汞就会挥发进入烟气,大约只有不到20%的汞分布在渣相中,挥发的汞大部分以单质汞的形式存在,另外还有HgCl2、HgO等存在形式. ③试验中烟气出焚烧炉后,经急冷塔湿式洗气,再通过除尘设备除尘,再经引风机通过烟囱排放,这个过程基本上可以将烟气中HgCl2 等含汞物质脱出,然而元素态的Hg以我们目前的实验手段可能不易被凝结去除.
5. 3 实验改进对策[ 3, 4 ]
针对2004年4月1日实验中出现的烟气中汞含量较高的现象,为了降低烟气中汞的排放浓度,我们实施了改进方案:在急冷塔湿式洗气后除尘器前安装吸附剂滤床加强对汞金属的吸附,拟选用的吸附剂有活性炭、海泡石等. 目前这项研究工作正在进行当中.
6 结论
通过在自行研制的MSW I - 10型城市生活垃圾焚烧炉上进行的工业扩大化试验表明,通过补充辅助燃料,对于不进行严格分拣的昆明地区的生活垃圾焚烧炉能以80. 14%的生产负荷连续平稳运行. 经过一些净化措施烟气SO2、HCl等酸性污染物远远低于国家排放标准,烟气中烟尘、CO、NOx、HCl、Cd、Pb的排放浓度都符合国家排放标准,但Hg的排放浓度出现超标,其迁移和分布、排放特性及脱除规律有待我们进一步去研究 |
