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鈦焊管在航空航天、海洋工程等領(lǐng)域常承受交變載荷，疲勞失效是其服役期內(nèi)的主要失效形式之一。開(kāi)展疲勞性能研究，明確影響因素與失效機(jī)制，對(duì)提升鈦焊管服役安全性、延長(zhǎng)使用壽命具有重要工程意義。
 
鈦焊管的疲勞性能核心取決于母材特性、焊接接頭質(zhì)量及服役環(huán)境。母材方面，TA2、TC4等鈦材本身具備優(yōu)良的疲勞抗力，但其焊接接頭因熱輸入作用，形成焊縫區(qū)、熱影響區(qū)的組織差異，成為疲勞薄弱環(huán)節(jié)。焊縫區(qū)域的氣孔、裂紋等缺陷易引發(fā)應(yīng)力集中，熱影響區(qū)的晶粒粗化則會(huì)降低局部韌性，二者均會(huì)導(dǎo)致疲勞強(qiáng)度下降。
 
研究采用高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)，依據(jù)GB/T 3075-2008標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)φ25mm×2mm的TA2鈦焊管進(jìn)行拉-拉疲勞測(cè)試，應(yīng)力比R=0.1，加載頻率100Hz。結(jié)果顯示，母材疲勞極限（10⁷次循環(huán)）達(dá)220MPa，而焊接接頭疲勞極限降至160-180MPa，降幅約20%-27%。微觀分析表明，疲勞裂紋多起源于焊縫表面缺陷或熱影響區(qū)粗晶邊界，隨循環(huán)載荷擴(kuò)展形成穿晶裂紋，最終導(dǎo)致斷裂。
 
提升疲勞性能的關(guān)鍵路徑包括：優(yōu)化焊接工藝，采用小電流等離子弧焊細(xì)化焊縫晶粒，減少缺陷；焊后通過(guò)噴丸處理引入殘余壓應(yīng)力，抑制裂紋萌生；對(duì)焊縫表面進(jìn)行拋光或鈍化處理，降低應(yīng)力集中系數(shù)。試驗(yàn)證明，經(jīng)優(yōu)化處理后的鈦焊管接頭，疲勞極限可提升至200MPa以上，與母材差距顯著縮小。
 
未來(lái)研究需聚焦多因素耦合作用下的疲勞行為，結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)建立疲勞壽命預(yù)測(cè)模型，同時(shí)開(kāi)展腐蝕、高溫等復(fù)雜工況下的疲勞測(cè)試，為鈦焊管在極端環(huán)境中的可靠應(yīng)用提供更全面的理論支撐與技術(shù)參考。