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2022年廣南縣焊工培訓(xùn)-特種作業(yè)人員培訓(xùn):消除焊接殘余應(yīng)力的方法

[日期:2022-06-01]   來(lái)源:云南技能考試網(wǎng)  作者:云南技能考試網(wǎng)   閱讀:611次

焊接殘余應(yīng)力存在于焊接結(jié)構(gòu)中,會(huì)導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)的承載能力下降。如使焊接結(jié)構(gòu)的抗疲勞、抗脆斷、抗應(yīng)力腐蝕能力的降低,尺寸穩(wěn)定性下降,增大受壓桿件、梁的失穩(wěn)性等。一般焊接殘余應(yīng)力的影響只有在一定的條件下才表現(xiàn)出來(lái),如低溫、疲勞載荷、存在焊接缺陷、尺寸精度要求較高等工況。事實(shí)證明,許多結(jié)構(gòu)未進(jìn)行消除焊接殘余應(yīng)力處理,也能安全運(yùn)行。焊接結(jié)構(gòu)是否應(yīng)消除焊接殘余應(yīng)力,要根據(jù)結(jié)構(gòu)的用途、所選用材料的性能等方面綜合考慮。焊接殘余應(yīng)力形成的根源是近縫區(qū)在焊接過(guò)程中產(chǎn)生的壓縮塑性變形。因此消除殘余應(yīng)力的實(shí)質(zhì)就是使焊接區(qū)產(chǎn)生適量的塑性伸長(zhǎng)。按其性質(zhì),消除焊接殘余應(yīng)力的方法可分為熱處理法和機(jī)械法。熱處理法有整體和局部消除應(yīng)力熱處理,機(jī)械法分為過(guò)載拉伸、振動(dòng)等。

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(一)焊后熱處理消除焊接殘余應(yīng)力

焊后熱處理也叫高溫回火處理,是目前最常用的焊后熱處理方法。就是將工件整體或局部加熱到一定溫度,保溫一定時(shí)間,其間,工件金屬不會(huì)發(fā)生相變,但屈服強(qiáng)度降低,在殘余應(yīng)力的作用下產(chǎn)生一定的塑性變形,達(dá)到消除焊接殘余應(yīng)力的目的,然后緩慢冷卻。部分鋼材的消除應(yīng)力熱處理溫度及保溫時(shí)間見表5-4。工件進(jìn)出爐的溫度應(yīng)在400℃以下,當(dāng)加熱到400℃以上,升溫速度不得超過(guò)5500/6wur℃/h,且不得超過(guò)220℃/h,一般情況不低于55℃/h。再緩慢降溫,在400℃以上,降溫速度不得超過(guò)7000/8pwur℃/h,且不得超過(guò)280℃/h,一般情況不低于55℃/h。到400℃以下,可以出爐空冷,也可以隨爐冷卻。經(jīng)過(guò)整體焊后熱處理,工件上殘余應(yīng)力將有85%左右被消除。

 

當(dāng)某些焊接結(jié)構(gòu)件尺寸過(guò)大或不允許整體應(yīng)力熱處理時(shí),如大型號(hào)厚壁容器、球罐等,可以選擇分兩次熱處理或局部消除焊接殘余應(yīng)力熱處理。分兩次熱處理時(shí),重疊加熱部分就在1500mm 以上。局部消除焊接殘余應(yīng)力熱處理可以降低焊接結(jié)構(gòu)件殘余應(yīng)力的峰值,使應(yīng)力分布趨于平緩,改善焊接接頭的力學(xué)性能。局部熱處理只適用于比較簡(jiǎn)單的工件,加熱前應(yīng)在外壁包裹絕熱層,以降低溫差和冷卻速度,熱處理加熱寬度應(yīng)大于焊縫每側(cè)板厚的兩倍。加熱方法可選用電阻絲、遠(yuǎn)紅外線、火焰、工頻感應(yīng)等。目前較常用的是遠(yuǎn)紅外線加熱方式。

(二)過(guò)載拉伸消除焊接殘余應(yīng)力

焊后對(duì)工件進(jìn)行整體拉伸,能使焊接接頭在拉力作用下產(chǎn)生一定塑性變形,與壓縮殘余變形相互抵消,以達(dá)到減小殘余應(yīng)力的目的。但整體拉伸程度要嚴(yán)格控制,以防止破壞工件的材料力學(xué)性能。鍋爐壓力容器耐壓試驗(yàn)的壓力一般大于工作壓力,在進(jìn)行耐壓試驗(yàn)的同時(shí)也對(duì)工件進(jìn)行了一次整體過(guò)載拉伸消除焊接殘余應(yīng)力。

(三)機(jī)械振動(dòng)消除焊接殘余應(yīng)力

機(jī)械振動(dòng)消除殘余應(yīng)力是用激振器使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)共振或亞共振,使焊接殘余應(yīng)力得以釋放,從而降低焊接殘余應(yīng)力或使應(yīng)力重新分布。機(jī)械振動(dòng)消除焊接殘余應(yīng)力的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、時(shí)間短、費(fèi)用低、節(jié)能,目前在工件、鑄件、鍛件中應(yīng)用較多,能有效提高工件的尺寸穩(wěn)定,消除殘余應(yīng)力25% ~60%。但振動(dòng)處理過(guò)程中,可能會(huì)產(chǎn)生裂紋或引起裂紋擴(kuò)展,因此在脆斷、疲勞、應(yīng)力腐蝕危險(xiǎn)的情況下不宜采用。

機(jī)械振動(dòng)消除焊接殘余應(yīng)力,激振器的安裝位置及工件的支撐很關(guān)鍵,一般激振器應(yīng)安裝在工件振動(dòng)的波峰處,支撐物可用具有彈性的橡膠等,支撐位置應(yīng)在工件振動(dòng)的波節(jié),以便最大限度地釋放能量。波峰和波谷的位置可采用沙子或憑手感確定。


焊工短期技能培訓(xùn)內(nèi)容:

第一周:焊工基礎(chǔ)(電焊工安全操作規(guī)范及設(shè)備工具的安全使用)手工電弧焊操作技能培訓(xùn)(例如:手工焊接設(shè)備、焊接材料、工具。各種焊接位置的操作技能,單面焊雙面成型技術(shù)的操作技巧)。


第二周:氧、乙炔焊接與切割,等離子弧切割(氣焊與切割設(shè)備的使用及安全操作規(guī)程),各種厚板、薄板氣焊與切割操作技巧。

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第三周:手工鎢極氬弧焊技術(shù)(例如:氬弧焊設(shè)備及工具的安全使用和安全操作規(guī)程);氬弧焊焊接厚、薄板各種焊接位置的安全操作技巧;常用有色技術(shù)材料,例如:鋁合金材料的焊接技巧。


第四周:二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧焊技術(shù)(例如:二氧化碳焊接設(shè)備、設(shè)備工具的安全操作規(guī)程);二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接位置的操作技巧。