前国内消除焊接应力技术主要包括热处理法、冲击法( 振动时效、炸裂法、锤击、喷丸、豪克能超波冲击等) 以及机械拉伸法( 液压过载法、温差拉伸法等) , 以下介绍几种常用的压力容器消除焊接应力技术。消除应力热处理:它是将容器加热到550~ 650 , 较高不能超过材料的相变点或钢材自身的回火温度, 保温一段时间后缓慢冷却的过程。当钢材的温度升高时, 其屈服强度下降, 这样原有的弹性应变会成为塑性应变, 从而使应力松弛。消除应力热处理质量的好坏关键在于对加热温度, 保温时间以及温度的均匀性等工艺参数进行控制。热处理的温度越高, 保温时间越长, 应力消除的越彻底, 研究证明, 经过消除应力热处理后工件的应力一般能消除60% ~ 80% 以上。残余应力的分布可能会随着时间的推移而发生变化。上海残余应力测试
振动时效去除应力:振动时效技术,国外称之为"VibratingStressRelief"(简称"VSR"),旨在通过特用的振动时效设备,使被处理的工件产生共振,并通过这种共振方式将一定的振动能量传递到工件所有部位,使工件内部发生微观的塑性变形—被歪曲的晶格逐渐恢复平衡状态。位错重新滑移并钉扎,较终使残余应力得到消除和均化,从而保证了工件尺寸精度的稳定性。振动时效的实质是以共振的形式给工件施加附加动应力,当附加动应力与残余应力叠加后,达到或超过材料的屈服极限时,工件发生微观或宏观塑性变形,从而降低和均化工件内部的残余应力,并使其尺寸精度达到稳定。上海金属应力检测残余应力的研究可以为材料的制造和应用提供新的思路和方法。
采用降低局部刚度的方法和合理的接头方式,使焊缝能较自由的收缩,减少焊接接头产生应力集中现象。采取热输入较小和能量密度集中的焊接方法来减小焊接残余应力,如氩弧焊与离子弧焊等。在焊接过程中,要先焊错开的短焊缝、收缩量较大的焊缝和受力较大的焊缝。同时,根据不同的焊件机构采取相应的焊接顺序,这样才能使焊缝有较大的收缩自由,保证焊缝中的残余应力尽可能减少,并保证焊件的焊接残余应力的分布要合理。在焊接拘束度较大的焊缝时,要注意降低焊缝的拘束度。例如,可采用反变形法来降低焊件的局部刚度,减少了焊缝的拘束应力。
焊接残余应力是构件还未承受荷载而早已存在构件截面上的初应力,在构件服役过程中,和其他所受荷载引起的工作应力相互叠加,使其产生二次变形和残余应力的重新分布,不但会降低结构的刚度和稳定性而且在温度和介质的共同作用下,还会严重影响结构的疲劳强度、抗脆断能力、抵抗应力腐蚀开裂和高温蠕变开裂的能力。目前采用的消除应力的失效方法有振动时效(消除30%~50%的应力)、热时效(消除40%~70%的应力)豪克能PT时效(消除80%~100%的应力)。振动时效处理是工程材料常用的一种消除其内部残余内应力的方法,是通过振动,使工件内部残余的内应力和附加的振动应力的矢量和达到超过材料屈服强度的时候,使材料发生微量的塑性变形,从而使材料内部的内应力得以松弛和减轻。残余应力的测量需要遵循一系列标准化的流程和方法。
为什么要消除应力?存在应力的危害:因为应力的存在,在受到外界作用后(如移印时接触到化学溶剂或者烤漆后端时高温烘烤),会诱使应力释放而在应力残留位置开裂。翘曲及变形:因为残留应力的存在,因此产品在室温时会有较长时间的内应力释放或者高温时出现短时间内残留应力释放的过程,同时产品局部存在位置强度差,产品就会在应力残留位置产生翘曲或者变形情况。产品尺寸变化:因为应力的存在,在产品放置或后处理的过程中,产品就会因应力释放而发生尺寸变化。残余应力可以通过热处理等方式进行调整。上海焊缝应力检测
残余应力的大小和分布需要适当的测量技术,比如X-ray衍射等。上海残余应力测试
振动时效机调整残余应力的机理:通过共振原理消除或均化残余内应力,主要通过共振能量传递到工件的各个部位,使工件内部发生微观的塑形变形,从而消除或均化工件内部的残余内应力,保证工件尺寸的稳定。目前被普遍应用于焊接、铸造、锻压、机加工等生产工艺过程中。是目前取代热处理的选择。实质是以振动的形式给工件施加附加应力,当附加应力与残余应力叠加后,达到或超过材料的屈服极限时,工件发生微观塑性变形,从而降低和均化工件内的残余应力,并使其尺寸精度达到稳定。金属工件在铸造、锻压、焊接和切削加工和使用过程中,由于受热冷、机械变形作用,在工件内部产生残余应力,致使工件处于不平稳状态,降低工件的尺寸稳定性和机械物理性能,使工件在服役过程中产生应力变形和失效,尺寸精度得不到保证。振动时效的焊接技术运用在各行各业的体现,振动时效设备技术的不断发展、经济效果日益明显,应用范围不断扩大。能充分适应现代工业社会对能源和环保的要求,将会获得更广阔的发展空间。振动时效设备轻便易携,工艺简单,适应性强,自动化程度高,不受工件大小、重量、地点限制,是消除残余应力的设备。上海残余应力测试
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