压力容器焊接应力与变形

原创 胡伟明  2021-02-08 20:56:00  阅读 195 次 评论 0 条
摘要:

危害焊接应力会增加结构工作时的应力,降低承载能力;在存在应力腐蚀的场合,还会加剧应力腐蚀开裂。焊接变形影响组装质量,矫正变形会增加成本,还要降低塑性。产生原因金属材料如果整体均匀加热和冷却,能完全自由膨胀和收缩,则在加热过程中产生变形,不产生应力;冷却后,恢复到原来的形状和尺寸,没有残余变形,也没有残余应力,如下图a所示。如果在加热和冷却过程中,完全不能膨胀和收缩,这时有焊接残余应力而没有残余变形。由于焊接是局部加热,在加热和冷却过程中,有一定的刚性约束,如下图b所示,加热时金属受压应力,产生塑

危害

焊接应力会增加结构工作时的应力,降低承载能力;在存在应力腐蚀的场合,还会加剧应力腐蚀开裂。

焊接变形影响组装质量,矫正变形会增加成本,还要降低塑性。

产生原因

金属材料如果整体均匀加热和冷却,能完全自由膨胀和收缩,则在加热过程中产生变形,不产生应力;冷却后,恢复到原来的形状和尺寸,没有残余变形,也没有残余应力,如下图a所示。

如果在加热和冷却过程中,完全不能膨胀和收缩,这时有焊接残余应力而没有残余变形。

由于焊接是局部加热,在加热和冷却过程中,有一定的刚性约束,如下图b所示,加热时金属受压应力,产生塑性压缩变形;在冷却过程中,由于金属不能完全自由收缩,而受到拉应力,并保存下来,这就是焊接残余应力。

变形与应力.png

减少和消除焊接应力的措施

⑴设计措施

尽量减少焊缝数量及尺寸;

避免焊缝过分集中与交叉;

采用刚性较小的接头形式;

在拉应力区域,避免几何不连续性。

⑵工艺措施

合理选择焊接顺序和方向(先横后纵);

锤击焊缝法;

预热法;

热处理法;

采用小线能量焊接。

控制和矫正焊接变形的措施

⑴控制措施

焊前组装时采用反变形法;

防止壳体局部塌陷的反变形.png

反变形防止工字梁角变形.png

刚性固定法;

刚性固定防止法兰面变形.png

采用能量集中的焊接方法;

选择合理的装配焊接顺序。

起重机各焊缝的焊接循序.png

⑵矫正

机械矫正法;

火焰矫正法。

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