湖南焊缝应力测试技术

消除和调整残余应力的方法主要分为热作用法和机械作用法，根据不同的构件和残余应力产生的过程，正确选择消除残余应力的方法，可以有效地降低残余应力的危害作用。去应力退火是消除焊接残余应力、铸造残余应力、机械加工残余应力较常用和有效的方法之一。一般的退火是把构件在较高的温度下保温一段时间，然后再进行缓冷的工艺方法。回火是淬火后按照不同硬度要求进行的加热工艺，在回火过程中可以有效消除淬火产生的残余应力。为了避免组织变化而又能使应力去除，在100~200℃回火，也可消除相当大的一部分残余应力。随着回火温度的升高，残余应力去除的部分明显增大，当回火温度达到450℃及以上时，可以认为残余应力已完全消除。值得注意的是有的合金钢试样在淬火后表面为残余压应力，而经过有相变的回火后反而变为残余拉应力。残余应力的研究对于材料的应用和改进有重要的意义。湖南焊缝应力测试技术

焊前预处理：除预热外，还包括预加载处理和预碾压处理，其操作和原理与预拉伸相似。振动焊接：根据振源不同分为低频振动焊接（低于200Hz）和高频振动焊接（高于1000Hz），他是通过在焊接过程中不同构件附加不同参数的机械振动，达到提高焊接接头力学性能、改善焊缝组织以及减小残余应力的目的。随焊电磁感应：它是通过在焊接热源后方同步跟踪电磁感应加热来控制接头的冷却过程，该工艺主要适用于控制焊缝熔合区的裂纹，特别是冷裂纹的形成和扩展。本原理与机械拉伸法相同。具体方法是在焊缝两侧加热到150~200℃,然后用水冷却使焊缝区域受到拉伸塑性变形,从而消除焊缝纵向的残余应力。常用于焊缝比较规则、厚度不大(<40mm)的板、壳结构。湖南焊缝应力测试技术残余应力的变化可能会导致材料发生变形。

残余应力都集中在焊缝附近，当焊接残余应力与承载的工作应力叠加，其数值超过材料的屈服极限时，工件就会再焊缝附近产生焊接变形，断裂等现象。研究残余应力的影响不只考虑其数值的大小，而残余应力的方向也是重要因素，用盲孔法残余应力检测仪可以对焊接残余应力值的大小和方向进行测量。在分析残余应力的影响时，即使焊接构件的残余应力值远远低于其材料的屈服极限，但如果存在严重的应力集中，那么焊接构件在其运输和使用过程中也会因残余应力的释放而发生性的塑性变形。

对一些铸件一般可采用自然时效的方法消除残余应力，自然时效可降低10%~30%的残余应力。加静载使有残余应力的部位发生屈服而使残余应力松弛，有反复弯曲法、旋转扭曲法和拉伸法。加动载则分为振动或锤击法，可消除残余应力。其中，振动处理主要用于铸件和焊接件和一定结构的锻件锤击处理主要用于焊接件，在焊接过程中进行，可部分消除残余应力。锤击处理很早就被引入焊接件残余应力的处理中，以防止裂纹产生。锤击力、锤击的频次、锤击的温度范围等对不同材料的焊接结构残余应力的消除有较大影响。残余应力可能会导致材料的疲劳破坏。

炸裂法是利用38应用能源技术2007 年第7 期( 总第115 期)炸裂冲击波在极短的时间内对材料给予强烈的冲击, 材料受到的加载速度非常大, 当焊缝表面质量不好的情况下有应力集中的顶端很容易产生脆性裂纹扩展, 国内就有企业发生过分别采用整体热处理和炸裂法消除焊接应力的贮罐, 在相同工况下工作一年后, 在炸裂法消除应力的贮罐焊缝中发现裂纹而经过整体热处理的贮罐焊缝完好的情况。由于缺乏必要的深入的研究, 虽然同消除应力热处理相比该技术具有一定的优越性, 但其应用和控制的准确性和可靠性方面还不能使人完全信服,因此并未在整个压力容器制造行业得到推广。残余应力的分布可能是不均匀的。湖南焊缝应力测试技术

残余应力的分布可能会随着材料的制造工艺不同而有所变化。湖南焊缝应力测试技术

消除应力退火所需要的时间取决于工件厚度、残余应力小、所用的退火温度以及希望消除应力的程度。考虑工件厚度时可参考不锈钢的情况。至于选用的温度和希望消除应力的程度一般要通过实验来决定。加热温度及保温时间对TC4钛管及钛合金残余应力的影响。显然加热温度高，所需要的时间短。消除应力退火的冷却方式一般采用空冷。对于大尺寸和形状复杂的零件也可采用炉冷。钛合金消除应力退火制度。在推荐的温度和时间范围内应依据上述原则，通过试验具体确定。应该指出，钛焊件的消除应力退火往往与随后热处理统一考虑。冷成型件的消除应力退火与热矫形工艺同时进行，但应该避免夹具对工件的污染。湖南焊缝应力测试技术