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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:1723

不銹鋼焊(han)接方管焊(han)接殘余(yu)應力(li)是在焊(han)接完成并冷卻至室溫(wen)后仍然(ran)殘存在結構中的內應力(li),在沒(mei)有外力(li)或者溫(wen)度變化(hua)等環境載荷(he)的作(zuo)用下,焊(han)接殘余(yu)應力(li)將長期存在于不銹鋼焊接(jie)方管(guan)中,是永(yong)久性應力。

焊接殘(can)余應(ying)(ying)力出現的因素有很(hen)多,如不均(jun)(jun)勻加熱、不均(jun)(jun)勻塑性變形、不均(jun)(jun)勻相變等(deng),其(qi)中(zhong)不均(jun)(jun)勻加熱即焊接過(guo)程中(zhong)溫度場的不均(jun)(jun)勻分布是導致殘(can)余應(ying)(ying)力產生的主(zhu)要因素。

在(zai)(zai)焊(han)(han)接(jie)(jie)過程(cheng)中(zhong),焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)被(bei)(bei)焊(han)(han)接(jie)(jie)熱(re)源(yuan)(yuan)熔(rong)化(hua),焊(han)(han)縫(feng)附(fu)近(jin)區(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)隨著(zhu)熱(re)源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)靠近(jin)快速上升(sheng),進而(er)(er)導致(zhi)此處材(cai)(cai)料(liao)受熱(re)膨(peng)脹(zhang),但在(zai)(zai)距(ju)離(li)焊(han)(han)接(jie)(jie)熱(re)源(yuan)(yuan)較(jiao)(jiao)遠(yuan)的(de)(de)(de)(de)母材(cai)(cai)區(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)溫(wen)度(du)變化(hua)較(jiao)(jiao)小(xiao),材(cai)(cai)料(liao)未進一步發生(sheng)(sheng)改變,從而(er)(er)限(xian)(xian)制了(le)(le)(le)焊(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)的(de)(de)(de)(de)體積膨(peng)脹(zhang),致(zhi)使焊(han)(han)接(jie)(jie)中(zhong)心區(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)被(bei)(bei)壓縮產生(sheng)(sheng)了(le)(le)(le)壓應(ying)力。同(tong)時溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)升(sheng)高(gao)會導致(zhi)鋼材(cai)(cai)屈服強(qiang)度(du)和(he)彈性(xing)模(mo)量的(de)(de)(de)(de)降(jiang)低,當溫(wen)度(du)較(jiao)(jiao)高(gao)區(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)的(de)(de)(de)(de)屈服強(qiang)度(du)下降(jiang)至(zhi)低于此處的(de)(de)(de)(de)熱(re)應(ying)力時,此區(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)就產生(sheng)(sheng)了(le)(le)(le)不均勻、不可逆的(de)(de)(de)(de)壓縮塑性(xing)變形(xing)。在(zai)(zai)后(hou)續(xu)降(jiang)溫(wen)過程(cheng)中(zhong),焊(han)(han)縫(feng)金屬會受到(dao)周圍區(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)的(de)(de)(de)(de)束縛,導致(zhi)在(zai)(zai)焊(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)形(xing)成(cheng)較(jiao)(jiao)大的(de)(de)(de)(de)拉應(ying)力,同(tong)時焊(han)(han)縫(feng)附(fu)近(jin)已存在(zai)(zai)塑性(xing)變形(xing)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)區(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)會受到(dao)離(li)焊(han)(han)縫(feng)較(jiao)(jiao)遠(yuan)母材(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)限(xian)(xian)制,無(wu)法自由(you)的(de)(de)(de)(de)冷卻收(shou)縮,進而(er)(er)也產生(sheng)(sheng)殘余拉應(ying)力。因此,在(zai)(zai)焊(han)(han)接(jie)(jie)完(wan)成(cheng)并冷卻完(wan)成(cheng)后(hou),在(zai)(zai)焊(han)(han)縫(feng)和(he)周圍區(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)生(sheng)(sheng)成(cheng)了(le)(le)(le)拉應(ying)力,而(er)(er)離(li)焊(han)(han)縫(feng)較(jiao)(jiao)遠(yuan)區(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)則生(sheng)(sheng)成(cheng)了(le)(le)(le)壓應(ying)力。如圖1.4為(wei)圓管環焊(han)縫(feng)(feng)上的(de)環向殘(can)余應(ying)(ying)力(li)分布,在焊(han)縫(feng)(feng)和(he)相鄰區域(yu)(yu)表現為(wei)拉應(ying)(ying)力(li),在兩(liang)側較遠區域(yu)(yu)表現為(wei)壓(ya)應(ying)(ying)力(li),對于低碳鋼而言,焊(han)縫(feng)(feng)處的(de)最大環向應(ying)(ying)力(li)可以達(da)到屈(qu)服極(ji)限(xian)。

焊接殘余應力會對不銹(xiu)鋼(gang)焊接方(fang)管造成多方面的(de)影響。在靜力(li)強度方面,焊(han)接殘余(yu)應力(li)會使脆性材(cai)料的(de)的(de)承載力(li)顯著降低,同時對于塑(su)性材(cai)料,殘余(yu)拉應力(li)會使不(bu)銹鋼焊接(jie)方管的(de)塑(su)性(xing)變(bian)形被阻(zu)礙,易發(fa)生脆性(xing)破環;在(zai)疲勞強度(du)方面,殘余拉(la)應(ying)力的(de)存在(zai)會(hui)加(jia)速疲勞裂紋(wen)的(de)延伸(shen),降低了結構的(de)疲勞強度(du);在(zai)結構剛(gang)度(du)方面,焊接殘余應(ying)力與外力的(de)疊(die)加(jia)會(hui)使(shi)結構更快達(da)到屈(qu)服(fu)極(ji)限,發(fa)生塑(su)性(xing)變(bian)形,進而導致不銹鋼焊接方管的(de)承載面積減小(xiao),使得不(bu)銹鋼(gang)焊接方管(guan)剛度下(xia)降;在(zai)(zai)壓(ya)桿(gan)穩定性方(fang)面(mian),受壓(ya)桿(gan)件(jian)在(zai)(zai)外部壓(ya)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)和殘余(yu)(yu)壓(ya)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)的共同作用下(xia),壓(ya)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)值會更快的超過屈服強度,桿(gan)件(jian)的承載能(neng)力(li)(li)(li)下(xia)降;在(zai)(zai)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)開裂方(fang)面(mian),焊接(jie)殘余(yu)(yu)拉(la)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)的存在(zai)(zai)會加速不(bu)銹鋼焊接方管腐蝕裂縫的擴展,殘余拉應力越(yue)大,腐蝕開裂的速度(du)越(yue)快。

本文標簽:不銹鋼焊接方管 

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