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厚壁不鏽鋼管焊接後產生殘餘應力的因素:溫度殘餘應力、相變殘餘應力和裝配殘餘應力

厚壁不鏽鋼管焊接後存在殘餘應力,根據產生原因可分為溫度殘餘應力、相變殘餘應力和裝配殘餘應力。

(1)對接接頭的殘餘應力

中厚鋼板對接焊後產生平行於焊縫軸線的縱向殘餘應力。

1.縱向殘餘應力

對接接頭的縱向殘餘應力、拉應力分布出現在焊縫及焊縫附近,一般達到或超過厚壁不鏽鋼管材料的屈服極限。隨著距焊縫距離的增加,拉應力急劇下降,變成壓應力。當兩塊對接板寬度相等時,產生的縱向應力分布與焊縫位置對稱;當板寬不同時,縱向應力分布也是不對稱的。

具有交叉焊縫的對接接頭的縱向應力是疊加的,浙江不鏽鋼管廠家並且兩個方向上的應力可以達到相當大的值。如果不考慮橫向應力,交叉焊縫的縱向應力分布將被忽略。由此可見,焊縫相交處的應力相當大。

2.橫向殘餘應力

厚壁不鏽鋼管的橫向殘餘應力是由焊縫金屬縱向收縮引起的鋼板彎曲變形和焊縫金屬橫向收縮引起的鋼板移動引起的。

(1)如果兩塊焊接板由於焊縫縱向收縮產生的橫向殘餘應力而沿焊縫軸線分離,則每塊板將變形,如如圖所示。然而,這兩塊板實際上是通過焊縫連接成一個整體的。因此,焊縫內部必須承受應力。不鏽鋼管廠家然而,隨著板的寬度增加,彎曲變形的趨勢減小,橫向殘餘應力值也減小。

(2)當焊接寬度很寬時,厚壁鋼管焊縫橫向收縮產生的橫向殘餘應力對彎曲影響很小,因此焊縫中的橫向殘餘應力取決於焊縫的橫向收縮。在焊縫的整個長度上進行焊接不是同一時間。背麵焊縫的焊縫正在收縮,並受到第一個焊縫的焊縫段的限製。因此,拉應力產生在背麵焊縫的焊接段中,而壓應力產生在第一焊縫的焊接段中,並且逐段影響,直到厚壁不鏽鋼管被焊接。

(2)反應應力

如果厚壁不鏽鋼管本身非常堅硬或者在焊接過程中受到外界的約束,此時產生的應力通常被稱為“反作用”殘餘應力。

在厚壁不鏽鋼管裂紋的焊接過程中,由於裂紋周圍的剛度較高,補焊後會產生大量的反應殘餘應力,這是補焊後容易再次開裂的原因。

(3)相變應力(組織應力)

在焊接熱的作用下,厚壁不鏽鋼管的焊縫金屬和附近的母材會產生一定的結構變化,往往會產生結構應力。例如,當溫度快速冷卻到35-200時,焊縫產生馬氏體結構,這急劇增加了體積,但被周圍的基本金屬堵塞。因此,焊縫區域將承受縱向壓縮殘餘應力,而加熱至點A以下的母材將產生縱向拉伸殘餘應力。


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