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不銹鋼標準
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不銹鋼焊接方管焊接殘余應力的產生及影響

來源:至德鋼業 日期:2022-06-12 09:52:16 人氣:2128

不(bu)銹鋼焊接方(fang)管焊接殘(can)余(yu)應力是(shi)在(zai)(zai)焊接完(wan)成并冷卻至室溫后仍然殘(can)存(cun)(cun)在(zai)(zai)結構中的內應力,在(zai)(zai)沒有外力或者溫度變化等環境(jing)載荷的作(zuo)用下(xia),焊接殘(can)余(yu)應力將長期存(cun)(cun)在(zai)(zai)于不(bu)銹鋼焊接方管中,是永久性應力。

焊(han)接(jie)殘余應力出現的(de)因素(su)有很多,如不(bu)均(jun)勻(yun)加熱(re)、不(bu)均(jun)勻(yun)塑性變(bian)形、不(bu)均(jun)勻(yun)相變(bian)等(deng),其中不(bu)均(jun)勻(yun)加熱(re)即焊(han)接(jie)過程中溫度場(chang)的(de)不(bu)均(jun)勻(yun)分布是導致殘余應力產生的(de)主(zhu)要因素(su)。

在(zai)(zai)(zai)(zai)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)過程中(zhong),焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)被焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱源(yuan)熔化,焊(han)(han)(han)縫附近(jin)(jin)區(qu)(qu)(qu)域(yu)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)隨著熱源(yuan)的(de)(de)靠近(jin)(jin)快速(su)上升,進(jin)而(er)(er)導致此(ci)處材(cai)(cai)料(liao)受(shou)熱膨脹(zhang),但在(zai)(zai)(zai)(zai)距離(li)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱源(yuan)較(jiao)(jiao)(jiao)遠(yuan)的(de)(de)母(mu)材(cai)(cai)區(qu)(qu)(qu)域(yu)溫(wen)(wen)度(du)變(bian)化較(jiao)(jiao)(jiao)小(xiao),材(cai)(cai)料(liao)未進(jin)一步發生改變(bian),從而(er)(er)限(xian)制了(le)(le)焊(han)(han)(han)縫區(qu)(qu)(qu)域(yu)的(de)(de)體(ti)積膨脹(zhang),致使焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)中(zhong)心區(qu)(qu)(qu)域(yu)被壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)產生了(le)(le)壓(ya)(ya)應力。同(tong)時溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)升高(gao)會導致鋼(gang)材(cai)(cai)屈(qu)服(fu)強(qiang)度(du)和彈(dan)性模(mo)量的(de)(de)降(jiang)(jiang)低,當溫(wen)(wen)度(du)較(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)區(qu)(qu)(qu)域(yu)的(de)(de)屈(qu)服(fu)強(qiang)度(du)下降(jiang)(jiang)至低于此(ci)處的(de)(de)熱應力時,此(ci)區(qu)(qu)(qu)域(yu)就產生了(le)(le)不(bu)均勻、不(bu)可逆(ni)的(de)(de)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)塑性變(bian)形(xing)。在(zai)(zai)(zai)(zai)后續降(jiang)(jiang)溫(wen)(wen)過程中(zhong),焊(han)(han)(han)縫金(jin)屬會受(shou)到周圍區(qu)(qu)(qu)域(yu)的(de)(de)束(shu)縛,導致在(zai)(zai)(zai)(zai)焊(han)(han)(han)縫區(qu)(qu)(qu)形(xing)成(cheng)較(jiao)(jiao)(jiao)大(da)的(de)(de)拉應力,同(tong)時焊(han)(han)(han)縫附近(jin)(jin)已存在(zai)(zai)(zai)(zai)塑性變(bian)形(xing)的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)區(qu)(qu)(qu)域(yu)會受(shou)到離(li)焊(han)(han)(han)縫較(jiao)(jiao)(jiao)遠(yuan)母(mu)材(cai)(cai)的(de)(de)限(xian)制,無法自(zi)由的(de)(de)冷(leng)卻(que)收縮(suo)(suo),進(jin)而(er)(er)也產生殘余拉應力。因此(ci),在(zai)(zai)(zai)(zai)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)完成(cheng)并冷(leng)卻(que)完成(cheng)后,在(zai)(zai)(zai)(zai)焊(han)(han)(han)縫和周圍區(qu)(qu)(qu)域(yu)生成(cheng)了(le)(le)拉應力,而(er)(er)離(li)焊(han)(han)(han)縫較(jiao)(jiao)(jiao)遠(yuan)區(qu)(qu)(qu)域(yu)則生成(cheng)了(le)(le)壓(ya)(ya)應力。如圖1.4為(wei)圓管環焊縫上的(de)環向殘余應力分布,在(zai)焊縫和相鄰(lin)區域(yu)表(biao)現為(wei)拉應力,在(zai)兩(liang)側較遠區域(yu)表(biao)現為(wei)壓(ya)應力,對于低碳鋼而言,焊縫處的(de)最(zui)大環向應力可以(yi)達(da)到屈(qu)服(fu)極限。

焊接殘(can)余應(ying)力會對不(bu)銹鋼(gang)焊接方管造成多(duo)方面的(de)影(ying)響。在靜力強度方面,焊接殘(can)余應(ying)力會(hui)使(shi)脆性材料的(de)的(de)承載(zai)力顯著(zhu)降低,同時對于(yu)塑(su)性材料,殘(can)余拉應(ying)力會(hui)使(shi)不(bu)銹(xiu)鋼焊接方管(guan)的(de)塑(su)性變形(xing)被阻礙,易發(fa)生脆性破環;在疲(pi)勞強度(du)方(fang)面,殘余拉應(ying)力的(de)存(cun)在會(hui)加速疲(pi)勞裂紋的(de)延伸,降低了結(jie)構(gou)(gou)的(de)疲(pi)勞強度(du);在結(jie)構(gou)(gou)剛度(du)方(fang)面,焊接殘余應(ying)力與(yu)外力的(de)疊加會(hui)使結(jie)構(gou)(gou)更快達到屈服極限,發(fa)生塑(su)性變形(xing),進(jin)而(er)導致不(bu)銹鋼焊(han)接方管的承載面積減小(xiao),使得不銹鋼(gang)焊接方管剛度下(xia)降(jiang);在壓(ya)(ya)桿(gan)穩定性(xing)方(fang)面,受壓(ya)(ya)桿(gan)件在外部(bu)壓(ya)(ya)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)和(he)殘余壓(ya)(ya)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)的共同作(zuo)用下(xia),壓(ya)(ya)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)值(zhi)會(hui)更快的超過屈(qu)服(fu)強度,桿(gan)件的承載能力(li)(li)(li)下(xia)降(jiang);在應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐蝕開裂方(fang)面,焊接殘余拉應(ying)(ying)力(li)(li)(li)的存在會(hui)加速不銹鋼焊接方管(guan)腐(fu)蝕裂(lie)縫的(de)擴展,殘(can)余拉(la)應力越大(da),腐(fu)蝕開裂(lie)的(de)速度越快。

本文標簽:不銹鋼焊接方管 

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