王增勇
徐彥霖 劉尊偉 劉 穎高壓儲氣罐是由兩個(gè)鍛造成形的上、下半球殼經(jīng)機(jī)械加工后，由電子束焊對接焊接而成的長圓橢球形薄壁容器，所用材料為
HR2。其對接法蘭在焊接前后必然存在一定量的加工殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力的存在對焊接結(jié)構(gòu)件的抗疲勞性能及強(qiáng)度都會產(chǎn)生不良影響。本實(shí)驗(yàn)是利用X射線實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析技術(shù)的2q - sin2y 法，對儲氣罐焊縫區(qū)的焊前、焊后應(yīng)力值進(jìn)行比較研究。通過對工件的加工殘余應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)控以分析和預(yù)測儲氣罐容器的機(jī)械性能。 在測試中通過精選X2001型應(yīng)力分析儀的測試參數(shù)，控制測點(diǎn)的水平定位，并采用兩個(gè)對稱位置上的高靈敏度線性固態(tài)圖像探測器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，衍射強(qiáng)度輪廓的漂移利用互相關(guān)方法的一個(gè)或多個(gè)傾斜入射光束的德拜環(huán)直徑加以確定。這些方法使測試精度大為提高，數(shù)據(jù)重復(fù)性較好。通過對不同批次的7組儲氣罐上下件法蘭邊的機(jī)加殘余應(yīng)力進(jìn)行對比測試發(fā)現(xiàn)：在機(jī)械加工過程中，雖然加工工藝相同，由于操作參數(shù)的不確定性，使上下件的殘余應(yīng)力值差異較大，其總分布為200～700MPa。在儲氣罐焊后對焊縫中心及其兩側(cè)熱影響區(qū)的殘余應(yīng)力進(jìn)行測試。測試結(jié)果表明：（
1）在焊前具有一定的受拉初應(yīng)力的工件，在進(jìn)行電子束焊接時(shí)，由于受拉初應(yīng)力的作用，使焊區(qū)溫度迅速超過600℃的部分金屬易于達(dá)到塑性狀態(tài)并相互融合，使其中的應(yīng)力降低以致初應(yīng)力狀態(tài)的內(nèi)力平衡遭到破壞，導(dǎo)致應(yīng)力重新分布， 在冷卻時(shí)產(chǎn)生新的應(yīng)力狀態(tài)。而熱影響區(qū)的材料也因溫度升高而產(chǎn)生一定程度的塑性變形使其應(yīng)力發(fā)生松弛，使焊后應(yīng)力值較焊前有不同程度的降低，并因夾具夾緊程度的不同而使一些焊縫中心的殘余應(yīng)力性質(zhì)改變?yōu)閴嚎s應(yīng)力。這說明焊縫中心的殘余應(yīng)力值除了與焊前的殘余應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)外，還與焊接參數(shù)和夾具的夾緊程度有關(guān)。（2）儲氣罐焊縫區(qū)的殘余應(yīng)力分布呈U形分布，即焊縫中心應(yīng)力值較低，熱影響區(qū)的應(yīng)力值較高，其值一般在400MPa以內(nèi)，都遠(yuǎn)小于材料的屈服強(qiáng)度值（ss約450MPa）。測試結(jié)果說明該類儲氣罐具有較安全的使用性能。
