EH36和EH690异种钢焊接接头疲劳裂纹扩展行为研究

郭世豪; 高旭东; 邵永波

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2026.01.008

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EH36和EH690异种钢焊接接头疲劳裂纹扩展行为研究

·疲劳·损伤·断裂·失效分析· | 更新时间：2026-01-21

- EH36和EH690异种钢焊接接头疲劳裂纹扩展行为研究
- Study on fatigue crack propagation behavior of welded joints of EH36 and EH690 dissimilar steels
- 机械强度 2026年48卷第1期页码：63-71
- 作者机构：
  
  1.西南石油大学机电工程学院，成都 610500
  2.西华大学建筑与土木工程学院，成都 610039
- 作者简介：
  
  郭世豪，男，1993年生，陕西渭南人，硕士研究生；主要研究方向为海洋钢结构疲劳行为；E-mail：1520533786@qq.com。
  高旭东（通信作者），男，1993年生，山东菏泽人，博士，助理研究员；主要研究方向为海底管道力学行为、海洋工程结构腐蚀疲劳行为；E-mail：gxdgao193@163.com。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(52078441)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.01.008
  中图分类号： TG405
- 收稿：2024-01-30，
  
  修回：2024-04-07，
  
  纸质出版：2026-01-15
- 稿件说明：
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郭世豪，高旭东，邵永波. EH36和EH690异种钢焊接接头疲劳裂纹扩展行为研究［J］. 机械强度，2026，48（1）：63-71.

GUO Shihao，GAO Xudong，SHAO Yongbo. Study on fatigue crack propagation behavior of welded joints of EH36 and EH690 dissimilar steels［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（1）：63-71.
郭世豪，高旭东，邵永波. EH36和EH690异种钢焊接接头疲劳裂纹扩展行为研究［J］. 机械强度，2026，48（1）：63-71. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.01.008.

GUO Shihao，GAO Xudong，SHAO Yongbo. Study on fatigue crack propagation behavior of welded joints of EH36 and EH690 dissimilar steels［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（1）：63-71. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.01.008.

摘要

目的

EH36和EH690高强钢在海洋平台结构中应用广泛，但其异种钢焊接接头抗疲劳能力较差、易引发疲劳断裂破坏，针对该焊接接头在不同应力比下的疲劳裂纹扩展行为及寿命特性展开研究，为海洋钢结构的抗疲劳设计及安全性评估提供理论依据。

方法

首先，采用熔化极气体保护焊工艺制备EH36和EH690异种钢焊接接头，并加工标准紧凑拉伸试件。其次，针对焊缝、热影响区及EH36母材，在三级应力比（

=0.1、0.3、0.5）下分别开展疲劳裂纹扩展试验。再次，基于试验数据计算不同工况下的疲劳裂纹扩展速率，并采用Paris公式拟合获取材料常数

、

。最后，结合扫描电子显微镜对疲劳断口微观形貌进行特征分析。

结果

结果表明，在裂纹长度扩展距离相同时，疲劳循环周次随材料屈服强度的增加而增大；热影响区存在的焊接残余拉应力提高了循环应力中的平均应力水平，从而增大了疲劳裂纹扩展速率，降低了构件疲劳寿命；断口表面呈准解理断裂特征。

Abstract

Objective

EH36 and EH690 high-strength steels are widely used in offshore platforms

but their dissimilar welded joints have poor fatigue resistance and are prone to fracture failure. This study aims to investigate the fatigue crack propagation behavior and life characteristics of these welded joints under different stress ratios

providing a theoretical basis for safety assessment and fatigue design of marine steel structures.

Methods

Firstly

welded joints of EH36 and EH690 dissimilar steels were prepared using gas metal arc welding (GMAW)

and standard compact tension specimens were machined. Secondly

fatigue crack propagation tests were conducted on the weld zone

heat-affected zone

and EH36 base metal under three stress ratios (

=0.1

0.3

0.5). Thirdly

the fatigue crack growth rates were calculated based on test data

and material constants

and

were obtained by fitting the Paris formula. Finally

the microscopic morphology of fatigue fractures was analyzed using scanning electron microscopy (SEM).

Results

The results show that for the same crack propagation distance

the number of fatigue cycles increases with the yield strength of the material. The welding residual tensile stress in the heat affected zone (HAZ) increases the mean stress level of the cyclic stress

thereby increasing the fatigue crack growth rate and reducing the fatigue life of the component. The fracture surface exhibits quasi-cleavage characteristics.

关键词

Keywords

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