焊接残(can)余应力是指不锈(xiu)钢制(zhi)品管在焊接热过程中因变形受到(dao)约(yue)束(shu)而产生的残留在焊接结构(gou)中的内应力(li)。其中(zhong)尤以焊缝金属熔化后(hou)再凝固、冷却收缩受到约束而产生(sheng)的(de)热应力最为显著,是残余(yu)应力的主要部分。在焊接冷却过程(cheng)中内部金(jin)相(xiang)组(zu)织变(bian)化时(shi)出现的内应力是(shi)残余应力的次要部分。结(jie)构的刚性愈大,即拘(ju)束度愈大,产生的残余应力也愈大,对(dui)结构承载能力的影响也(ye)愈大。那(na)么该如何消除不锈钢制品(pin)管焊接残余应力呢?
一、振动法 振动法的实质(zhi)是通过(guo)振动的形式(shi)给不锈钢制品管施加(jia)一个动应力,当动(dong)应(ying)力与其本身的残余应力叠加后,达到(dao)或超过材料的微观屈服极限时,钢管就会发生微(wei)观(guan)或宏观的局部、整体的弹性塑性变形,同(tong)时降低并(bing)均化其内部的残余应力,最终达到防(fang)止不锈钢管变形与开裂,稳定尺寸与几何精度的目的。所(suo)有形状大小的不锈钢管都可(ke)以使用这种方法完成,不仅适用性强(qiang),还节省成本,效率高(gao)。
二、局部高温回火 将焊缝及其(qi)附近应力较大的局(ju)部区(qu)域加热(re)到高温回火温度,然后保温并缓慢(man)冷却。常用于不锈钢制(zhi)品管焊接接头,以及长构件的对接(jie)接头等。虽然局部高(gao)温回火(huo)难以(yi)完全消除(chu)残余应力,但可降低其峰值,使(shi)应力的分布比较平缓。消除应力的效果取决于局(ju)部区域的温度分布均匀程度,保(bao)证足够(gou)的加热宽(kuan)度,可以取得较好的降低应力的效果。局部高温回火可采用气(qi)体火焰加热、工频感应加热、红外线加热及履带式加热等方法。
三、整体高温回火 整体高温回火一般在炉内进行。对于尺寸比(bi)较大的(de)焊管,也可采用在(zai)管材外壁覆盖绝热层,而在管材内部用火焰或电阻加(jia)热的办法(fa)来(lai)处理。把焊件整体加热到一定温度,保温一定时间,然后缓慢冷却。实践表明,整体高温回火消除焊接残余应力的效果最好,它可将(jiang)80%~90%以(yi)上的残余应力消除。
四、机械拉伸法 焊后对
不(bu)锈钢制(zhi)品管加载,使具有较高拉伸残余应力的区域产生(sheng)拉伸塑性变形,卸载后可抵消一部分焊接残余应力。加载应力越高,焊(han)接(jie)过程(cheng)中形成的(de)压缩塑性变形就被抵消的越多,内应力也(ye)就消除的越彻底(di)。
五、温差拉伸法 在焊缝两侧用可(ke)移动的火(huo)焰进行加热,用与火焰同时移动的喷水进行急冷,因此造成了两侧高、焊缝区低的温度场。两侧的金属因受热膨胀对温度较低的焊缝区进行拉伸,并且产生拉伸(shen)塑(su)性(xing)变形,抵消了部分焊接过程中产(chan)生的压缩塑性变形,从而降低了焊接残余应力(li)。
以上就是如何消除(chu)不锈钢(gang)制品管(guan)焊接残余应力的五种解决(jue)方法,正确的设计方案是控制应力的根(gen)本措施,如(ru)减少焊缝的数量及尺寸、避免焊(han)缝过分(fen)集中、避免应力集(ji)中等方法。但是仅依靠正确的设计并(bing)不能完全控制残余应力,还须利用正确的工艺(yi)方(fang)法与(yu)其相结合,才能有效地将焊接应力的影响控制到较低的程度。