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CWE-Blog#046 - 常用消除應力技術及評價



它是將激振器置於容器或焊補位置, 利用控制系統控制電機轉速, 通過激振器反覆對工件施加週期性載荷, 以機械方式迫使工件在其共振範圍內產生共振, 當材料屈服極限條件成立時, 則造成工件中殘餘的高峰值處產生微小塑性變形, 使得工件內部殘餘應力峰值降低, 並使殘餘應力重新均化分佈, 從而達到釋放應力的目的。


在70年代開始研發振動時效技術, 但真正應用到壓力容器消除焊接應力處理方面還是在80 年代之後, 已有許多成功案例。


同消除應力熱處理法相比, 振動時效設備投資少, 能耗降低90% , 工期也從原來的10 餘小時縮短至1 小時之內, 而且其無氧化, 尺寸精度穩定, 其應力消除效果已達到或接近熱處理的效果, 研究證明, 採用振動時效處理可消除應力50% ~ 70%。


但目前振動時效技術在設備的可靠性以及自動控制程度還較低,並且對於是否能對材料造成其它方面的缺陷, 例如疲勞損傷等方面缺乏必要的驗證。




爆炸法消除應力處理就是通過計算和合適的佈置, 利用少量炸藥爆炸時產生的高溫和巨大壓力對工件進行處理。

一方面在緊靠炸藥的焊縫區, 由於爆炸衝擊載荷與殘餘應力疊加而超過了材料的動態屈服強度, 隨即產生塑性變形, 原始殘餘應力開始釋放, 同時, 應力波經2~ 3 次的反射后, 或在壓力容器的其它部位應力波的峰值與殘餘應力疊加雖小於材料的動態屈服值, 但由於振動產生的消除應力的效果, 可使壓力容器各部分的殘餘應力都產生不同程度的降低。

爆炸法在原東歐國家應用較多, 在壓力容器製造中也有多個成功案例。

爆炸法成本很低, 工期短, 對設備和場地幾乎沒有要求, 從品質上講不但可以有效消除焊接殘餘應力, 而且在處理區域可以形成一定的壓應力。

爆炸衝擊波在極短的時間內對材料給予強烈的衝擊, 材料受到的載入速度非常大, 當焊縫表面品質不好的情況下有應力集中的尖端很容易產生脆性裂紋擴展, 企業發生過分別採用整體熱處理和爆炸法消除焊接應力的貯罐, 在相同工況下工作一年後, 在爆炸法消除應力的貯罐焊縫中發現裂紋而經過整體熱處理的貯罐焊縫完好的情況。

由於缺乏必要的深入的研究, 雖然同消除應力熱處理相比該技術具有一定的優越性, 但其應用和控制的準確性和可靠性方面還不能使人完全信服,因此並未在整個壓力容器製造行業得到推廣。




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