殘余應力
壓力容器焊接后,結構焊縫區會產生殘余應力。它是由于焊接時不均勻加熱的溫度場所造成的內應力達到材料屈服極限,使局部區域產生塑性變形,當溫度回到原始的均勻狀態以后,內應力仍然殘留在結構中造成的,故稱殘余應力。焊接殘余應力的峰值大小、分布狀態直接對容器的疲勞破壞和應力腐蝕開裂等產生不良影響。研究證明,容器一經焊接,殘余應力就不可避免地同時伴生,它的產生機理雖已被初步認識,但由于壓力容器的外形尺寸、焊接工藝、施焊程序以及拘束大小的不同,殘余應力的水平也大不一樣,并且分布十分復雜,故需要確定合理的消除(或減少)焊接殘余應力的(de)對策,使壓力容(rong)器(qi)在制造(zao)時,保證質量、經濟合理;在役時,安(an)全運行(xing)、杜絕(jue)事故。
Xstress3000便攜式殘余應力分析儀現場檢測焊接殘余應力，便攜式(shi)殘余應力分(fen)析儀輕(qing)小、便攜，在實驗室和戶外都可(ke)使用(yong)。精(jing)度高，準確性(xing)好(hao)。
超載法
在可控條件下,對容器施加一次(或多次)比其工作狀態下稍大的外載荷。該載荷形成的應力與容器局部存在的焊接殘余應力疊加,合成應力低于材料屈服極*呈彈性狀態,應力與應變成直線關系;當合成應力達到材料屈服極*,局部區域便產生塑性變形,隨著外加應力值的增加,合成應力達到屈服極限的范圍增大,產生塑性變形的范圍也應相應增大,但應力值沒有增加(或增加不多)。由于容器本身是連續的,在外載荷卸除過程中,屈服變形區域與彈性變形區域同時以彈性狀態回復,存在于容器內部的焊接殘余應力被部分消除,被消除的殘余(yu)應(ying)力(li)的大小等于外加載(zai)荷產(chan)生的應(ying)力(li)值。
整體熱處理法
將焊(han)接(jie)好(hao)的整個容器按(an)一定(ding)的加(jia)熱速度加(jia)熱到500℃~Ac1的溫度,并(bing)保溫一段時間(jian),使變(bian)形(xing)金屬(shu)再結(jie)晶(jing)形(xing)成新的等軸晶(jing)粒,各種晶(jing)體缺陷基本消除(chu),金屬(shu)強度降低,韌性提高,使焊(han)接(jie)殘余應力得到松弛、釋放而消除(chu)。
壓力容(rong)器(qi)(qi)一般(ban)結構(gou)較大,不可能象其它小型設備(bei)或(huo)機械零件等那(nei)樣(yang)放入(ru)加熱(re)(re)爐(lu)內進(jin)(jin)行熱(re)(re)處(chu)理。可以在容(rong)器(qi)(qi)外壁覆蓋(gai)保溫層(ceng),而在容(rong)器(qi)(qi)內部噴射燃(ran)(ran)料燃(ran)(ran)燒形成高溫進(jin)(jin)行加熱(re)(re)的內燃(ran)(ran)法,也可以采用電(dian)熱(re)(re)法對(dui)容(rong)器(qi)(qi)進(jin)(jin)行整體的熱(re)(re)處(chu)理。
局部熱處理法
其原理與整體熱處理相同,目前多采用紅外板式加熱器或履帶式電阻加熱器加熱焊縫區,由于是局部加熱,消除殘余應力的效果不如(ru)整體(ti)熱處(chu)理(li),只能降低內應力的峰值,使應力分(fen)布比較平緩(huan),而不能從根本(ben)上消除,但局部熱處(chu)理(li)可以改善(shan)焊接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)的力學(xue)性能,處(chu)理(li)對象往往只限于較簡單的焊接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)。
溫差拉伸法
針對焊縫區殘余應力的分布狀態,利用溫差熱效應形成一個反向應力場,從而消除殘余應力的一(yi)種方法(fa)。此法(fa)消除效(xiao)果(guo)的關鍵(jian)在于溫(wen)差Δt的選擇,Δt與材料屈服極(ji)限σs，模量E以及熱膨脹系數β有關。
只要加(jia)溫(wen)區和Δt選擇適當,不致引(yin)起(qi)塑性(xing)變形而(er)損失塑性(xing)儲備,也不影(ying)響(xiang)金(jin)屬的金(jin)相(xiang)組織,可以取得較(jiao)好(hao)的消(xiao)除(chu)應(ying)力效果(guo),消(xiao)除(chu)效果(guo)可達50%~70%,此法在焊縫(feng)較(jiao)規則,厚度又不太(tai)大的板殼結構上有一定應(ying)用價值。
錘擊法
焊縫金屬在迅速均勻的錘擊下產生橫向塑性伸展,使焊縫收縮得到一定補償,從而使該部位的拉伸殘余應力的彈性應變得到松弛,焊接殘余應力即可部分消除。
爆炸法
爆炸法處理不僅可以有效地消除焊接殘余應力,而且(qie)在(zai)處理區域內產(chan)生(sheng)一(yi)定量的壓(ya)應(ying)力,從而使焊接接頭提高了與拉應(ying)力有關的破壞抗力,對此,熱處理是(shi)無能為(wei)力的。爆炸法對于在(zai)役(yi)的壓(ya)力容器(qi)開罐檢查中焊縫返修工程(cheng)消除殘(can)余(yu)應(ying)力具有獨到之處。
