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201不锈钢管残余应力试验研究的研究现状

来源:BB官网注册登录 钢业 日期:2021-04-21 01:42:24 人气:276

1985年,张立新等人采用X射线衍射法和电阻法对0Cr18Ni9Ti不锈201不锈钢管残余应力进行测试研究,着重分析环向残余应力并考虑沿壁厚方向的影响。对两种测法进行了对比,得出结论:201不锈钢管沿厚度方向的环向残余应力分布不均匀,由外向内先增加后减少,针对沿厚度的残余应力测量,两种方法不能比较,因为X射线测得的表面而电阻法则测的是整个厚度上的平均应力。

1995年,刘顺洪等人使用应力完全释放法测定了用两种制管工艺制造的螺旋焊管在水压试验前后残余应力的分布。测量分析可得,焊管环向残余应力由拘束应力叠加产生,内胀管在抗应力腐蚀性能上优于外控管,同时合适的水压值将有效降低残余应力。

1996年,王维容等人采用X射线衍射无损检测法,对T9112Cr1MoV异种201不锈钢管焊接接头处的残余应力进行实测分析。分析得出,不同焊缝强度下两种201不锈钢管的残余应力分布规律相似,高强度焊材匹配和焊后回火热处理将会有效减少残余应力。

1999年,孙明如采用盲孔法对201不锈钢管对接接头的残余应力进行实测分析,主要考量了预热温度、管径、焊缝层数对残余应力分布的影响。

2000年,王志明等人分别用切环法和切块法对HU-METAL法成型201不锈钢管进行了残余应力测试研究,与普通201不锈钢管相比,残余应力更小且分布更加均匀。

2002年,安在文等人用应变电测原理和技术对15MnVB合金钢冷轧和热轧管进行了残余应力测量。测量可得,热轧比冷轧产生的残余应力更大且均为残余拉应力,因此建议轧件可通过时效处理降低残余应力。

2005年,L.Edwards等人使用脉冲中子衍射对20mm厚的201不锈钢管修复焊缝进行残余应力测量。测量分析表明,在热影响区中测得的峰值拉伸环向应力为270MPa,达到88%的母材屈服强度,位于外表面下方约6毫米处,环向应力分布图显示向内表面下降的趋势,测得的轴向应力表现出正弦波分布(向内凹陷和向外拉伸),压应力相对较小,同时发现修复程序大大增加了相邻热影响区中残余应力的轴向和径向应力。

2008年,李志华等人利用切块法对K60钢级直缝埋弧焊管进行残余应力测试研究,分析对比扩径前后的残余应力变化。分析表明:201不锈钢管扩径前的残余应力较大,扩径可有效降低残余应力。

2009年,李连进等人采用X射线衍射法测量分析28CrMo47V无缝合金201不锈钢管外表面的残余应力分布。取压下量分别为12mm9mm,在特定500℃的矫直温度下分析得出,压下量越大,残余应力也将越大,之后分析了不同矫直温度影响下的残余应力变化,发现呈现负相关趋势。

2010年,袁志华利用盲孔法对空心球和201不锈钢管相贯处焊缝进行了实测。得到了相应测点的应变变化分布,并通过改变钻头直径和钻入深度来探究对应变的影响情况,测试结果与之前的模拟吻合。焊缝处轴向残余应力为压应力,而环向残余应力为拉应力,并且轴向应力值大于环向应力值。

2011年,T.Neeraj等人使用中子衍射法在X-65级管线的两个环焊缝上测量残余应力,一种是采用全铁素体焊缝金属的碳钢焊缝,另一种是采用全奥氏体焊缝金属的Inconel 625异种焊缝。可以看出,尽管存在细微的差异,但在两个环缝焊缝中,轴向和环向残余应力的整体大小和分布是可比的。碳钢和IN625焊缝在焊缝金属和HAZ中均表现出环向拉应力,在两种焊缝中,轴向残余应力都是自平衡型的,很复杂,并且会随着厚度的变化而变化,且跨焊缝的焊道顺序约束导致轴向应力都是不对称的。

2013年,Yashar Javadi等人通过超声波法测量奥氏体不锈201不锈钢管在厚度上的轴向和环向残余应力,测量焊接残余应力使用纵向临界折射(LCR)波,同时通过使用不同频率范围的超声换能器对管道的内外表面进行测量。测量分析表明,内外表面的环向残余应力在焊缝中心线处是拉应力,而轴向应力在整个管道厚度上并不相同,并提出LCR超声波法在精确的深度测量方面的不适性。

2013年,R.D.Haigh等人通过中子衍射法对两个环焊奥氏体不锈201不锈钢管焊件进行了残余应力测量,重点对比分析了半填充焊和全填充焊对残余应力的影响。分析可得,环向应力分量在轴向的变化非常明显,环向应力在内部焊接区域(即焊缝的趾部)附近发生变化,半填充焊件中为拉伸环向应力,而完全填充焊件中为压缩环向应力,轴向应力分量显示相似但变化较小。

2014年,Yanping Zhao等人利用X射线衍射法测量了12Cr1MoVP91201不锈钢管的焊接残余应力,研究了多道焊缝的开始/停止焊接位置分布对残余应力的影响。研究表明,当焊接全部在同一位置开始时,在叠加的开始/停止位置附近出现的残余应力要比稳定区域高,然而,沿着管的圆周方向均匀分布的开始/停止焊接位置可以显着减轻这种影响,相应地导致在多道焊接异种管周围的残余应力分布更加均匀。

2015年,杨俊芬等人利用盲孔法对几种不同规格共计24个试件进行了残余应力测量,探究镀锌前后Q690焊接高强201不锈钢管的残余应力分布情况。结果表明镀锌有利于降低残余应力,同时焊缝附近存在较大残余拉应力,有的甚至超过钢材屈服强度,而对于远离焊缝的残余压应力相对较小。

2016年,Nico Hempel等人用中子和X射线衍射测量分析环焊铁素体和奥氏体201不锈钢管中的残余应力,两种技术的组合使用可以对残余应力进行近表面分析和贯穿壁分析,这些分析可以对造成焊接过程中残余应力场形成的机理进行一致的解释。通过分析可得,中子衍射测量结果与表面X射线测量结果基本吻合,由于两种材料的结果均相似,因此可以得出结论,在结构钢中可能发生的由相变引起的残余应力在此方面的作用很小。

2016年,Nico Hempel等人利用X射线衍射法测量奥氏体钢X6CrNiTi18-10对接焊管残余应力,研究焊管外表面和内表面的环向残余应力和轴向残余应力。测量结果表明,焊缝及其附近的热收缩受到管状几何形状的约束,从而导致了特征性残余应力状态,焊接区的环向收缩会导致管道明显缩颈,从而导致管壁弯曲和明显的轴向残余应力状态,轴向残余应力在焊趾附近具有较高的压缩值,在焊缝根部附近具有较高的拉伸值,因此可以推断出焊缝根部更容易产生疲劳裂纹。

2017年,杨俊芬等人利用盲孔法对规格和加工方法不同的圆201不锈钢管进行了残余应力测量。测量分析表明,埋弧焊比高频焊产生更多残余应力,残余拉应力主要集中在焊缝两侧40mm范围内,高强钢相比普通钢材会产生较少残余应力且分布更加均匀缓和。2017年,Nico Hempel等人利用X射线法和中子衍射法对环缝焊接201不锈钢管进行残余应力测量,重点研究由于弯曲引起的准静态拉伸载荷应力对残余应力松弛的影响。结果表明,拉伸载荷应力会导致明显的残余应力松弛,这在焊缝根部和距焊缝中心线的中间距离处最为明显。负载应力越高,松弛效果越明显。并且在等效应力未达到屈服应力的区域,也观察到残余应力状态的变化,这可能归因于残余应力的重新分布,因为必须满足力和力矩的平衡。

2019年,刘海峰等人为探究输电塔残余应力与它的承载力的关系,采用盲孔法分别对不用材质和不同型号的圆201不锈钢管进行了实测分析。分析表明,201不锈钢管的残余应力以焊缝为对称轴成对称分布,焊缝处存在最大拉应力,最大拉应力特别接近材料本身屈服强度,离焊缝45°方向的残余压应力最大,并且壁厚直径对残余应力峰值与屈服强度的比值没有影响。

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