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消除压力容器焊接应力的策略探讨 应用科学 陈慧媛 (青海大学化工学院 青海西宁 810016) 摘【 要】 压力容器的焊接采用何种 方法消除焊接残余应 力，是要结合残 余应 力在容器中的分布状 态，压力容器的不 同用途 以及 生产 效率、成本等方面综合考虑选择 的，我们一定要正确选用消除措施，使不同的处理方法在不同性质，不同压力容器上各扬其长，从而达到既保证安全可 靠又经济实用 的 目的。 [关键词】 压力容器 焊接应力 消除 压力容器是工业生产过程 中必不可少的重要设备，它广泛应用于化 工、炼油、机械、动力、核能以及运输等工业部 门。随着工业不断发展，压力 容器的操作条件越来越苛刻，压力从高真空到几万个大气压，温度从超低 ff 』 温到几千度 ，尺、r也越来越大，结构也越来越复杂，同时，压力容器所处理 m 的介质往往又是易燃易爆或有毒的，一旦发生事故，将给 国家财产和人 民 ／ j r 生命带来不可估量的损失，所以加强压力容器的制造质量控制是非常必要 - 的。 1 焊接残余应力产生的原因 压力容器制造 中，焊接和热处理是制造工艺中的关键工序 。在焊接过 一 _’1 - — — 签D～ ． _ 程 中存在着 3种附加的内应力，即焊接接头各部位受热及冷却速度不同产 生的热应力；金相组织变化产生的组织应力和施焊过程 中容器结构本身的 图 卜(a)焊结加 热时 卜1截 面处的纵向变形区 约束产生的拘束应力。[1]如果焊接工艺控制不当，这些应力过大将导致裂 纹萌生 另外，由于下料尺寸公差等级不高及材料冷热加工成型工艺不当， 将使受压部件 的成形尺寸越差，若再采用强制组装焊接 的方法，还将引起 附加的强制组装应力所有这些应力在一定条件下，影响着焊接结构的性 能：同时对于某些结构件 ，由于所采用的焊接方法、焊接位置和焊接工艺的 斗y 不同往往会引起焊接时产生轻微的空冷硬化现象。如果不采用相应的降低 lI、l ¨I 1 应力处理方法 ，将会产生严重的破坏效果 。 焊接残余应力产生时的状况，在实际情况下是相当复杂的，其应力的 大小与分布因焊接构件的形状、尺寸、焊接方法等不同而不同。就其产生原 因及过程关系有下列三种情况。 [2] 1．1 焊接 热应力 由于焊接 时，焊接热源是移动 的，对金属构件进行局部的 均匀加热 图 1一(b)焊接时的温度场 和冷却， 材料 内某些部分就会存在温度梯度 。在加热过程 中不均匀的焊 接温度场使金属热膨胀受阻，从而在加热区形成了局部的压缩塑性变形 区；在冷却过程中，受压缩的塑性变形区的金属收缩受阻，于是由加热和冷 却的温度梯度而产生了焊接热应力，这是焊接残余应力起主导作用的部 分。 1．2 约束应力 约束应力是焊前加工状况造成的，由于约束不同，不均匀的作用力及 构件 内部组织的浓度差或晶粒的位 向差等，使各部分显示的不同的屈服行 为而引起构件的不均匀变形产生了约束应力。 图1一c『1冷却 时所产生的纵向变形区 1．3 相变应力 焊接过程对金属构