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焊管削减应力
来源:[seo:selfurl]    发布时间:2021-03-03
  • 焊管经过成型、焊接和冷却后,成为待定径焊管。在此管体中,积累了大量纵向残余应力和横向残余应力,若不经过定径辊的整形轧制,削减管中部分残余应力,则可以仅仅因为应力导致弯曲就会使焊管生产无法正常进行。而弯曲的焊管本身说明,管中存在具有倾向的纵向残余应力。

    (1)纵向残余应力的削减机理。待定径焊管总是沿焊缝上翘,上翘的焊管被数道平直布置的平、立定径辊轧制时,焊管获得一个向上的轧制力作用,使得上翘的焊缝部位由下凹弧变为直线,继而被拉长,这样就增加了焊缝部位的拉应力,同时减小了焊缝部位的压应力,从而缩小了焊缝部位残余应力的矢量代数和,达到基本平衡。

    与此同时,焊缝背面的下凹弧也被轧直、被压缩变短,并因之增加了焊缝背面的压应力,使该部位的残余拉应力得到削减。焊管纵向残余应力就在这一增一减中趋于基本平衡。这样,以焊缝部位和焊缝背面为代表的纵向残余应力都很小,出定径辊后的焊管便直了。同理,左右弯曲亦然。

    (2)横向残余应力的削减机理。待定径焊管中存在大量横向残余拉应力,这些横向拉应力,既有焊接、冷却过程中造成的,也有成型过程中管坯横向变形残留的,并总体表现为拉应力;充满横向拉应力的待定径管被定径孔型辊施加的径向轧制力作用后,其周长微量缩短,管壁由此获得径向压应力,压应力抵消了待定径焊管中的大部分横向拉应力。

    而试图通过定径工艺完全消除焊管中的横向拉应力是徒劳的,定径后的焊管横断面内,会或多或少地残余有部分横向拉应力。要完全尽可能的消除焊管中的横向拉应力可以通过后续的热处理工艺来完成,这里不再赘述。

    作为佐证,在生产高强度管例如材质为16Mn焊管时,倘若焊接工艺稍有不当,则焊管在定径过程中或刚离开定径辊缝就会自动爆裂;只有当焊接工艺严重不妥时才会发生爆裂。更多的情况是,用残余横向拉应力较大的焊管作输送用管,管内压力与残余横向拉应力叠加,导致焊管有时在很低的压力下发生焊缝爆裂。

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