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什么是焊接應力 焊接應力的危害

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一、什么是焊接應力

焊接應力,是焊接構件由于焊接而產生的應力。焊接過程中焊件中產生的內應力和焊接熱過程引起的焊件的形狀和尺寸變化。焊接過程的不均勻溫度場以及由它引起的局部塑性變形和比容不同的組織是產生焊接應力和變形的根本原因。當焊接引起的不均勻溫度場尚未消失時,焊件中的這種應力和變形稱為瞬態焊接應力和變形;焊接溫度場消失后的應力和變形稱為殘余焊接應力和變形。在沒有外力作用的條件下,焊接應力在焊件內部是平衡的。焊接應力和變形在一定條件下會影響焊件的功能和外觀。

二、焊接應力的危害焊接殘余應力對焊件有 6個方面的影響:

1、對強度的影響:如果在高殘余拉應力區中存在嚴重的缺陷,而焊件又在低于脆性轉變溫度下工作,則焊接殘余應力將使靜載強度降低。在循環應力作用下,如果在應力集中處存在著殘余拉應力,則焊接殘余拉應力將使焊件的疲勞強度降低。焊件的疲勞強度除與殘余應力的大小有關外,還與焊件的應力集中系數應力循環特征系數[6][min]/[6][max]和循環應力的大值[6][max]有關其影響隨應力集中系數的降低而減弱,隨[6][min]/[6][max]的降低而加劇,隨[6][max]的增加而減弱。當[6][max]接近于屈服強度時,殘余應力的影響逐漸消失。

2、對剛度的影響:焊接殘余應力與外載引起的應力相疊加,可能使焊件局部提前屈服產生塑性變形。焊件的剛度會因此而降低。

3、對受壓焊件穩定性的影響:焊接桿件受壓時,焊接殘余應力與外載所引起的應力相疊加,可能使桿件局部屈服或使桿件局部失穩,桿件的整體穩定性將因此而降低。殘余應力對穩定性的影響取決于桿件的幾何形狀和內應力分布。殘余應力對非封閉截面(如工字形截面)桿件的影響比封閉截面(如箱形截面)的影響大。

4、對加工精度的影響:焊接殘余應力的存在對焊件的加工精度有不同程度的影響。焊件的剛度越小,加工量越大,對精度的影響也越大。

5、對尺寸穩定性的影響:焊接殘余應力隨時間發生一定的變化,焊件的尺寸也隨之變化。焊件的尺寸穩定性又受到殘余應力穩定性的影響。

6、對耐腐蝕性的影響:焊接殘余應力和載荷應力一樣也能導致應力腐蝕開裂。

焊接殘余應力對結構和構件的影響:

焊接殘余應力是構件還未承受荷載而早已存在構件截面上的初應力,在構件服役過程中,和其他所受荷載引起的工作應力相互疊加,使其產生二次變形和殘余應力的重新分布,不但會降低結構的剛度和穩定性而且在溫度和介質的共同作用下,還會嚴重影響結構的疲勞強度、抗脆斷能力、抵抗應力腐蝕開裂和高溫蠕變開裂的能力。

三、焊接應力的消除方法

目前采用的消除應力的失效方法有振動時效(消除30%~50%的應力)、熱時效(消除40%~70%的應力)豪克能PT時效(消除80%~100%的應力)。

振動時效

振動時效處理是工程材料常用的一種消除其內部殘余內應力的方法,是通過振動,使工件內部殘余的內應力和附加的振動應力的矢量和達到超過材料屈服強度的時候,使材料發生微量的塑性變形,從而使材料內部的內應力得以松弛和減輕。

熱時效

熱時效就是把工件加熱到彈塑性轉變溫度,并保持有一定時間,使工件的殘余應力得到松弛,然后為緩慢的降低溫度,使工件在冷卻之后處于低應力狀態。生產時間表明,如果在升溫、保溫和降溫過程中工藝參數選擇不當,或操作時不嚴格遵守合理的工藝規范,往往得不到消除應力的結果,甚至反而增大工件的應力。

豪克能時效

1、是目前徹底消除焊接殘余應力并產生出理想壓應力的時效方法,豪克能時效消除80%~100%。

2、可使焊接接頭疲勞強度提高50%-120%,疲勞壽命延長5~100倍。金屬在腐蝕環境下的抗腐蝕能力提高約400%。

3、用于消除焊接應力可完全替代熱處理、振動時效等時效方法,且處理工藝簡單,效果穩定可靠(想處理哪里就處理哪里,并可在任意時間、任意工序上進行,讓你隨心所欲,得心應手,使用起來簡單方便)。

4、不受工件材質、形狀、結構、鋼板厚度、重量、場地之限制,特別是在施工現場、焊接過程和焊接修復時用于消除焊接應力更顯靈活方便。

5、可直接將焊趾處的焊接余高、凹坑、咬邊處理成圓滑的幾何過渡,從而大大降低應力集中系數。

6、可去除焊趾處的微觀裂紋、熔渣缺陷,抑制裂紋的提前萌生。

7、因為豪克能消除應力處理能同時改善影響焊縫疲勞性能的幾個方面的因素,如殘余應力、微觀裂紋和缺陷、焊趾幾何形狀、表面強化等,所以是目前提高焊縫疲勞性能有效的方法,且有事半功倍之效果。

8、更適用于大型結構件的工地焊縫、超高超低處焊縫、焊接修復焊縫的消除應力處理。

9、環保、節能、安全、無污染,施工現場使用更顯靈活方便。


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