壓力容器振動時效消除應(yīng)力技術(shù)可行性分析

振動時效技術(shù)在壓力容器上的試驗(yàn)與應(yīng)用,在國內(nèi)外有很多論文，很多技術(shù)文獻(xiàn)對振動法在壓力容器上應(yīng)用的可行性與前景進(jìn)行了論述。

大連理工大學(xué)的研究結(jié)果表明，振動時效對金屬焊縫及熱影響區(qū)材料的力學(xué)性能基本沒有影響, 但因殘余應(yīng)力的降低和均化卻使焊縫材料的斷裂韌度和疲勞*限明顯提高。在疲勞*限的提高上振動時效要*于熱處理。 國內(nèi)的研究結(jié)果還證明，由于采用振動時效降低和均化了焊接應(yīng)力,因此提高了構(gòu)件的抗應(yīng)力腐蝕能力。

　　早在五六十年代, 國內(nèi)一些廠家在壓力容器制造中就已采用機(jī)械法消除殘余應(yīng)力。如對多層高壓容器的厚壁筒節(jié)環(huán)焊縫進(jìn)行焊接時,焊接工藝規(guī)定，每焊完一遍均要用風(fēng)把對焊縫進(jìn)行振動敲擊,以調(diào)整殘余應(yīng)力。在焊接工藝中,為了減少焊接裂紋,往往增加敲擊的內(nèi)容，這些都是用機(jī)械法調(diào)整焊接殘余應(yīng)力的實(shí)例。

　　哈爾濱焊接研究所和沈陽蒸壓釜制造廠對生產(chǎn)的壓力容器蒸壓釜部件及整體采用振動時效處理,消除焊縫區(qū)應(yīng)力40%以上。 濟(jì)南*一機(jī)床廠為山東齊魯石化公司儲運(yùn)廠生產(chǎn)的2 500 m3液堿罐, 做了振動時效處理,消除應(yīng)力30%左右,達(dá)到了設(shè)計要求。湖北省1臺200 m3液化石油氣球罐,安裝組焊后,采用振動法消除焊接應(yīng)力 10%～29%,平均約為15%。

雖然國內(nèi)一些單位對壓力容器已有用振動時效代替熱處理的實(shí)例, 但是由于壓力容器是有爆炸危險的特種設(shè)備, 國內(nèi)外壓力容器制造法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)中均有要進(jìn)行熱處理的明確規(guī)定。筆者認(rèn)為,振動時效作為一項新技術(shù),要在壓力容器制造中代替成熟的熱處理工藝,須通過試驗(yàn)獲取大量的測試數(shù)據(jù),充分地證實(shí)其可行性,并通過技術(shù)鑒定,且經(jīng)逐步推廣和使用實(shí)踐,*后才能形成用于壓力容器的標(biāo)準(zhǔn)。

基于上述考慮,大連鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究所與大連理工大學(xué)早在1992 年就共同研制開發(fā)振動時效在壓力容器上的應(yīng)用,并于1993年初,*對金州重型機(jī)器廠設(shè)計生產(chǎn)的3臺殘液罐進(jìn)行了2種消除焊接應(yīng)力方法的對比試驗(yàn)和測試。殘液罐技術(shù)參數(shù)：V=5　m3,p設(shè)=1.8　MPa,主體材質(zhì)為16MnR,Di= 1 500　mm,δ=12　mm,圖樣要求焊后進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。

　　試驗(yàn)中用"盲孔法"測量了3臺殘液罐在處理前后的殘余應(yīng)力，在對接焊縫的縱向和環(huán)向焊縫的焊趾處各選5個測點(diǎn),其中1、3、5、7、9為應(yīng)力消除前測點(diǎn),2、4、6、8、10為應(yīng)力消除后測點(diǎn)。也測試了一塊與容器一起進(jìn)行振動時效處理的焊接試板在處理前后的殘余應(yīng)力。 采用振動時效消除應(yīng)力處理的殘液罐,按照J(rèn)B 4708-92《鋼制壓力容器焊接工藝評定》要求做了焊接工藝評定, 評定試板在振動前后均進(jìn)行磁粉探傷,未見異常，評定結(jié)果合格。