管类环焊缝热时效和振动时效去除焊接应力对比研究

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1、制造技术研究航天制造技术管类环焊缝热时效和振动时效去除焊接应力对比研究曹慧（北京新立机械有限责任公司，北京100039）摘要：采用X射线衍射法，对20﹟钢Φ159mm×8mm钢管、1Cr18Ni9Ti不锈钢Φ60mm×5mm钢管试件的环焊缝进行焊接应力测量，然后分别采用热时效和平台振动时效法去除焊接应力后，再次对试件进行应力测量，对比热时效和振动时效法去除焊接应力的效果，试验证明，热时效去除焊接应力的效果较好，平台振动法去除管类零件环缝的应力效果较差。关键词：热时效；平台振动时效；焊接应力测量ContrastResearchofH

2、eatAgeingandPlatformVSRAgeingRemovingWeldingStressforPipeGirthWeldCaoHui(BeijingXinliMachineryCo.Ltd,Beijing100039)Abstract：ThroughX-raydiffractionmethod,theweldingstressofthe20steelΦ159mm×8mmpipegirthweldandthestainlesssteel1Cr18Ni9TiΦ60mm×5mmpipegirthweldweremeasure

3、d,thenthermalageingandplatformVSRwereusedtoremoveweldingstress.Theweldingstressweremeasuredagaintocomparethetwomethodsontheeffectofremovingtheweldingstress.Testsshowthatthermalageingisbettertoremoveweldingstress,whileplatformVSRhaspoorereffectonremovingweldingstressof

4、thepipegirthweld.Keywords：thermalageing；platformVSRageing；weldingstressmeasurement1引言与热时效相比，设备投资少，能耗低，可以在工件生产现场进行，工艺简单，没有环境污染，但是需要验焊接残余应力不仅会导致焊接接头产生裂纹等证振动消除应力的效果。缺陷，还会对结构的断裂特性、疲劳强度和形状尺本文针对20#钢、1Cr18Ni9Ti不锈钢管类试件的寸精度有不利的影响，使工件产生变形、开裂，降环焊缝，分别采用热时效、振动时效方法，采用X低工件的使用寿命等。焊接过

5、程中，需要采取各种射线衍射法测量焊后、热时效、振动时效后的残余措施将焊接残余应力减至最小，或者焊后将它们尽应力值，对热时效、振动时效去除应力效果进行对量消除。比。目前经常使用热时效和振动时效两种工艺技术来消除焊接残余应力。热时效是将工件加热到弹塑性2工艺试验转变温度，保温缓冷，使工件处于低应力状态。振动时效是使工件受到振动，将交变应力与残余应力互相2.1焊接试件叠加，在应力集中最严重部位就会超过材料的屈服极试件为：a.Φ159mm×8mm的20#钢管，接头形式限，从而产生塑性变形，降低了残余应力。振动时效为管对接，焊接位置为斜45

6、°固定焊，采用CO2气体保作者简介：曹慧（1981-），高级工程师，焊接工艺与设备专业；研究方向：大型结构件焊接工艺研究。收稿日期：2014-08-1331制造技术研究2014年10月第5期护焊单面焊双面成形，不留钝边，开有60°V型坡口，钢管试件进行振动时效处理。打底填充盖面共焊接3层，数量4件，如图1所示；振动时效设备采用VSR超智慧-A型振动时效设b.Φ60mm×5mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢钢管，接头形式备，激振力35kN。由于20#钢管试件、不锈钢钢管试为管对接，焊接位置为水平固定全位置焊，采用手工件均为管类结构，无

7、法直接振动，故采用平台振动方钨极氩弧焊（TIG）单面焊双面成形，不留钝边，开有式，即将各钢管试件装夹在振动平台上，将橡胶垫垫60°V型坡口，打底盖面共焊接2层，数量4件，如图在振动平台下，将激振器装夹在振动平台上，振动平2所示。台与试件一起进行振动时效处理。试件环缝分别进行热时效和平台振动时效处理后，再采用XSTRESS3000X射线应力分析仪对试件原测试点进行应力分析。3试验结果分析Φ159mm×8mm的20#钢管试件环缝焊后、热时图1Φ159mm×8mm试件实物图效后检测点残余应力值如表1所示，焊后、振动时效后检测点残余应力值

8、如表2所示；Φ60mm×5mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢钢管试件环缝焊后、热时效后检测点残余应力值如表3所示，焊后、振动时效后检测点残余应力值如表4所示。表120#钢管试件焊后、热时效后检测点残余应力值试件点的焊接后残余应力值/MPa热处理后残余