焊后熱處理的消應力效果試驗

1．1 試驗過程 

       采用紅外熱像儀測量P92鋼管道焊接過程的溫度分布．首先對P92鋼的發射率進行了標定，取值為0．9P92鋼管規格為 90 mm×45 mil1。為了用于后續的試驗工作，特別設計了單邊V形坡口，焊道設計為18層．P92管立于工架之上，采用平焊方式焊接，采用紅外熱成像儀對準焊道坡口中心區域位置進行實時焊接中峰值溫度與距熔合線距離的關系曲線有限元模擬的P92鋼管焊接熱循化曲線計算了P92鋼管環焊縫接頭熱處理前后的焊接應力場，分析熱處理對焊接殘余應力的消除作用。

      管道外表面上垂直與焊接方向的焊接殘余應力分布，包括周向應力、軸向應力和徑向應力，橫坐標零點為直坡口位置．經過焊后熱處理后，P92鋼管焊接接頭處外表面的周向殘余應力重新分布，應力梯度減小，焊縫區域應力顯著下降，拉應力峰值下降了146．3MPa，是原來的42％ ，而且焊縫區域整體應力值較熱處理前更加均勻，壓應力峰值也明顯減?。疅崽幚砗筝S向殘余應力峰值和幅值均減小，其中壓應力峰值減小更為明顯，峰值均出現在焊縫區域，焊縫區域既有壓應力又有拉應力，情況較為復雜．熱處理后徑向壓應力峰值減小顯著，拉應力峰值減小不明顯，但熱處理前的應力峰值本身就很?。芎附咏宇^內表面垂直于焊接方向的焊接殘余應力分布曲線，橫坐標零點為直坡口位置．管焊接接頭直坡口處沿壁厚方向的殘余應力分布，圖7中橫坐標零點為管道外表面。在熱處理前管道內壁焊 縫區的周向和軸向拉應力峰值高達200 MPa，熱處理后拉應力峰值下降顯著；熱處理后周向拉應力峰 值和軸向應力峰值均顯著降低，徑向應力峰值也有所降低．因此，熱處理的消應力效果比較明顯，但依然有部分殘余拉應力存在，可能對焊接接頭的壽命產生影響．綜上所述，在對高溫下焊接接頭的蠕變行為評估中，需進一步研究殘余應力在蠕變過程中的再分布及對蠕變破壞的影響機制，從而實現對焊接接頭高溫蠕變壽命的精確評估。

結 論 

(1)在鋼管焊接過程中，利用紅外熱成像儀實測了焊接接頭的溫度場分布，獲得了鋼的焊接熱循環曲線。 

(2)結合實測的焊接熱循環曲線，利用有限元方法、采用生死單元技術和高斯移動熱源模擬了焊接過程中金屬的熔敷，實現了鋼厚壁管道多層多道焊整個過程的數值模擬。

(3)利用間接法對760℃熱處理前后的鋼焊接接頭殘余應力場進行了求解，結果表明焊后熱處理對接頭的消應力效果較為明顯，但焊縫中依然存在較大的拉伸殘余應力，因此高溫下管道的缺陷評定和壽命預測中應考慮殘余應力的影響。