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不锈钢试件采用振动时效去应力和退火的比较

更新时间:2022/4/27  点击数:244


      奥氏体不锈钢无磁性、韧性好,具有良好的蠕变抗力。当奥氏体不锈钢中残留有拉应力时,易产生应力腐蚀裂纹。奥氏体不锈钢焊后消应力热处理可以减少残余应力,降低应力腐蚀开裂敏感性,但焊后热处理不当时,则会加剧晶间腐蚀或σ 相析出造成脆化。奥氏体不锈钢加热到900 ℃才能充分消除应力,温度低于870 ℃时,只能消除部分应力,缓慢冷却也能有效地消除应力。

 
      振动时效(Vibratory Stress Relief,VSR)又称振动消除应力,主要是通过控制激振器的转速和偏心使工件发生共振,让工件需时效的部位产生一定幅度,一定周期的交变运动并吸收能量,使工件内部发生微观粘弹塑性力学变化,从而降低工件的局部峰值应力和均化工件的残余应力场。


      表面不锈钢304 材料550 ℃下的残余应力,最大值低于1/3 屈服极限;研究发现,经过振动时效304L 大底板的最大残余应力平均值由175 MPa 下降到120 MPa,下降量为31%;奥氏体不锈钢因其低导热性和大膨胀系数会导致较高的残余应力,通过试验和数值模拟发现奥氏体不锈钢最大焊接残余应力接近甚至超过材料的非比例延伸强度,对奥氏体不锈钢进行消应力处理具有重要意义。

      采用低温退火和机械振动时效两种不同方法及其组合方法对304L 不锈钢焊接接头进行消应力处理,并采用盲孔法测试残余应力,研究不同处理方法对不锈钢焊接接头残余应力的影响。对不锈钢的应力消除量与消应力温度等进行了研究。

(1)304L 不锈钢焊缝经过560 ℃的消应力热处理与采用振动时效处理消除残余应力效果相当;模拟件筒体纵缝焊后经振动时效处理后残余应力和工件变形得到有效控制,符合GB/T4334.4 中E法晶间腐蚀要求。

(2)对304L不锈钢焊接接头进行机械振动时效处理,均能有效去除焊缝及焊趾的峰值应力,应力峰值下降相当,且较消应力热处理方式更为均匀。

(3)采用先消应力热处理再振动时效的方式,相比较单纯消应力热处理应力峰值下降明显;采用先振动时效在消应力热处理方式,相比较单纯消应力热处理应力峰值下降不明显。

(4)建议对含稳定化元素的奥氏体不锈钢设备,适用于应力腐蚀环境或焊接后有一定残余应力的,可以采取振动时效方式消除应力。

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