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实例浅析焊接应力消除中的拉应力与压应力

更新时间:2022/6/30  点击数:134


什么是拉应力?什么是压应力?

材料受到的外力称为外载荷,材料内部产生的反作用力称为应力。物体两端受到指向它的两个共线的力,该物体截面上受到的是压应力,为负。物体两端受到背向它的两个共线的力,该物体截面上受到的是拉应力,为正。

分析一个应力是为拉应力,还是为压应力,主要看作用在物体上的力的反作用力的效果,即外界施加在物体上的力的效果,是使物体的尺寸有变大的趋势,还是变小的趋势,变小即为压应力,变大即为拉应力。

拉应力和压应力的好坏

通常拉应力是造成金属零部件疲劳的“有害应力”。拉应力会逐渐造成金属翘曲、表面开裂甚至断开等等隐患。我们常说的消除残余应力,主要针对的就是拉应力。
而压应力通常是有益的。压应力提高原材料的变形能力。金属原料在挤压变形区中处于强烈的三向压应力状态,可以充分发挥其塑性,获得大变形量。提高原材料的变形能力。压应力能够增加微裂纹闭合力,阻滞裂纹扩展;能够抵抗服役状态下外载荷引起的部分拉应力,从而延长疲劳寿命。

焊接残余应力中的拉应力与压应力

焊接结构的疲劳强度与残余应力密切相关,由于焊接部位存在较大的残余拉应力,造成焊接部位疲劳开裂,裂纹扩展的速度和长度和拉应力的大小成正比。所以针对金属焊接件,消除焊接残余应力是非常必要的一道工序。

消除焊接残余应力的案例

华云科技承接的某特大型项目,管道所用材质为304L奥氏体不锈钢,厚度约30mm,岔管高度在10m以上,焊脚尺寸约20m,项目总吨位约四万吨,经检测焊趾区域残余应力为300MPa以上的拉应力,如对应力不进行处理,设备在使用过程中将必然产生应力腐蚀。


华云公司采用豪克能焊接应力消除设备对焊缝进行消应力处理,处理完后经检测残余应力为100MPa左右,且为压应力,大大提升了焊缝的强度和疲劳寿命。


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