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X射线残余检测仪在焊接应力的检测

2017-05-17 16:25:17 西安丰登光电科技有限公司 阅读

一、焊接残余应力的概念

  焊接构件由焊接而产生的内应力称之为焊接应力,按作用时间可分为焊接瞬时应力和焊接残余应力。焊接过程中,某一瞬时的焊接应力称之为焊接瞬时应力,它随时间而变化;焊后残留在焊件内的焊接应力称之为焊接残余应力。焊接残余应力为热应力(主要为冷却应力),相变应力可再叠加其上。在冷焊、扩散焊、滚轧敷层和爆炸敷层等情况下,冷加工作用力是残余应力的源泉,它可单独作用,也可能附加于上述热效应之上。

二、焊接残余应力产生的原因

  焊接过程是一个先局部加热,然后再冷却的过程。焊件在焊接时产生的变形称为热变形,焊件冷却后产生的变形称为焊接残余变形,这时焊件中的应力称为焊接残余应力。焊接应力包括沿焊缝长度方向的纵向焊接应力,垂直于焊缝长度方向的横向焊接应力和沿厚度方向的焊接应力。焊接残余应力产生的主要原因是由焊接过程中不均匀加热所引起的。焊接应力按其发生源来区分,有如下3种情况:

 (1)直接应力是进行不均匀加热和冷却的结果,它取决于加热和冷却时的温度梯度,是形成焊接残余应力的主要原因。

    (2)间接应力是由焊前加工状况所造成的压力。构件若经历过轧制或拉拔时,都会使之具有此类残余应力。这种残余应力在某种场合下会叠加到焊接残余应力上去,而在焊后的变形过程中,往往也具有附加性的影响。另外,焊件受外界约束产生的附加应力也属于此类应力。

     (3)组织应力是由组织变化而产生的应力,也就是相变造成的比容变化而产生的应力。它虽然因含碳量和材料其它成分不同而有异,但一般情况下,这种影响必须要加以考虑的是,发生相变的温度和平均冷却速度。

三,焊接后残余应力检测:

     常用的测残余应力方法有很多,比如:取条法、剥层法、钻孔法、激光干涉法、X射线衍射法、中子衍射发等多种手段,要测残余应力就要用到残余应力检测仪。由于XRD残余应力测试方法为无损检测残余应力方法,且理论最为成熟、完善,因而成为当前应用范围最为广泛的测量结构表面残余应力的方法,相应的X射线残余应力设备也成为最为广泛使用的设备。

焊接残余应力

焊接残余应力分布图



四,焊后消除应力处理:

   (1)整体热处理:消除应力的程度主要决定于材质的成分、组织、加热温度和保温时间。低碳钢及部分低合金钢焊接构件在650度,保温20~40h,可基本消除全部残余应力。另外还有爆炸消除应力。

   (2)局部热处理:大型焊接结构,受加热炉的限制或要求不高时采用这种方法。可采用火焰、红外、电阻、感应等加热方式,应保持均匀加热并具有一定的加热宽度。低合金高强钢,一般在焊缝两侧各100~200mm。

   (3)机械拉伸、水压试验、温差拉伸、振动法等这几种方法只能消除20~50%的残余应力,前两种方法在生产上广泛应用。

  焊接后进行去应力处理,有自然时效处理(时间长,去应力不彻底,)、震动时效(效率高,费用低,只能去除焊接应力的70%左右)人工加热时效( 时间短费用较高,能100%去除焊接应力,同时能进行去氢处理)。



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