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專業(yè)生產(chǎn)應力應變測試儀和殘余應力測試儀，儀器精度高，穩(wěn)定性好。
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某供水工程在輸水線路上設置兩座配水站，站內(nèi)有七件大型鋼制管件。管件在加工過程中不可避免地會產(chǎn)生殘余應力，殘余應力一定程度上會降低構(gòu)件的實際強度、疲勞極限，造成應力腐蝕和脆性斷裂，也會由于殘余應力的松弛產(chǎn)生變形，嚴重影響尺寸精度和使用壽命。為保證管件的結(jié)構(gòu)精度和運行安全，了解構(gòu)件內(nèi)部的殘余應力值，掌握殘余應力分布情況就變得尤為重要。
殘余應力測試方法
目前工程上應用較為廣泛的殘余應力測試方法是盲孔法，就是在被測點上鉆一小孔，使被測點的應力得到部分或全部釋放，并由事先貼在小孔周圍的應變片測得釋放的應變量，然后根據(jù)彈性力學原理計算出殘余應力。這種方法殘余應力測量結(jié)果精度較高。因此，該工程采用盲孔法，對三通、四通、三岔管焊縫進行殘余應力檢測。
殘余應力檢測儀器介紹
儀器采用南京聚航科技有限公司的JHMK殘余應力測試系統(tǒng)，由JHYC靜態(tài)應變儀和JHZK殘余應力精密鉆孔裝置組成。儀器軟件操作，自動實時計算殘余應力，并實時顯示和保存應力應變數(shù)值，精度高，測量結(jié)果準確。應變片采用三軸應變片，可同時檢測0°、45°、90°等三個方向的應力數(shù)據(jù)。
管件上應力應變測試點的設置
為了保證測量數(shù)據(jù)的準確性，真實反應應力分布情況，在大型鋼制管件的每條焊縫上均布有測點，鋼制四通構(gòu)件一般布設14-16個點，三通構(gòu)件布設11-12個點。
殘余應力檢測
該工程大型鋼件管件母材厚度為28-30mm，應變片打孔半徑1-1.5mm、深度2.5-3mm。布設點位置首先進行拋光，再用JH-496膠水將應變片貼牢，按順序?qū)⒘鶎Ь€與應變儀連接，調(diào)平應變儀后進行打孔并測得數(shù)據(jù)。
應力測試結(jié)果及分析
以鋼制四通為例，采用盲孔法測得構(gòu)件內(nèi)部應力大小。
表1 某四通構(gòu)件內(nèi)部應力實測值
序號 | σ1 | σ2 | Θ/（°） | 序號 | σ1 | σ2 | Θ/（°） |
1 | 197.60 | 126.13 | 2.93 | 11 | 200.96 | 113.07 | -6.4 |
2 | 178.23 | 99.08 | -8.25 | 12 | 379.29 | 197.72 | 35.37 |
3 | 295.80 | 178.22 | -6.89 | 13 | 208.47 | 106.53 | 9.26 |
4 | 199.61 | 106.99 | -3.85 | 14 | 367.18 | 197.24 | 7.69 |
5 | 345.38 | 168.79 | 28.96 | 15 | 271.91 | 110.62 | -17.4 |
6 | 296.19 | 170.98 | -8.83 | 16 | 186.49 | 97.17 | -12.58 |
7 | 190.13 | 106.17 | 35.16 | 17 | 376.94 | 191.35 | 29.04 |
8 | 338.69 | 209.57 | 30.68 | 18 | 201.92 | 150.88 | 26.18 |
9 | 184.30 | 112.29 | 3.11 | 19 | 357.56 | 171.97 | 29.04 |
10 | 244.54 | 115.32 | -1.48 | 20 | 202.00 | 146.60 | 39.30 |
應力水平 | 259.59 | 148.48 | / | 母材 | 89.16 | 34.90 | 10.52 |
從表上可以看出，測得大型鋼制四通管件殘余應力為259.59MPa，最大應力為379.29MPa，點號為12點，與之對應的構(gòu)件布設測試點號為C/E3，若把整條橢圓焊縫按照時鐘點位均布，此位置處于時鐘的8-10點范圍。
對7件大型鋼制管件殘余應力最大值統(tǒng)計得出，其中有5個關鍵最大應力分布在焊縫時鐘8-10點或者2-4點范圍，分布在此位置的幾率為7.14%。其中最大應力點也分布在8-10點或者2-4點上下較近區(qū)域。
表2最大應力分布位置統(tǒng)計表
應力測試點位 | 應力值 | 時鐘位置 |
A/E5 | 407.51 | 焊縫內(nèi)側(cè)5點鐘 |
B/A8 | 385.61 | 焊縫內(nèi)側(cè)8點鐘 |
C/D8 | 366.35 | 焊縫內(nèi)側(cè)3點鐘 |
A/E5 | 289.21 | 焊縫內(nèi)側(cè)5點鐘 |
B/A9 | 326.30 | 焊縫內(nèi)側(cè)9點鐘 |
C/E3 | 379.29 | 焊縫內(nèi)側(cè)3點鐘 |
D/F9 | 372.50 | 焊縫內(nèi)側(cè)9點鐘 |
總結(jié)
1. 大型鋼制管件殘余應力最大值，集中在焊縫時鐘的8-10點和2-4點范圍，其余也分布在8-10點和2-4點上下較近區(qū)域，說明通過焊接起焊位置、焊接順序、焊接方向等工藝方法，可以一定程度上解決殘余應力集中的問題。
2. 雖然控制焊接工藝、方法能在一定程度上，避免應力集中在管件結(jié)構(gòu)、受力復雜的區(qū)域，但為保證最終整體管件的結(jié)構(gòu)精度和使用壽命，對于焊縫內(nèi)部殘余應力的消除，仍是不可或缺的重要工序。