奥氏体不锈钢容器焊接残余应力降低过载法的最佳应变

摘要

本发明提供奥氏体不锈钢容器焊接残余应力降低过载法的最佳应变，包括：1）用于降低焊接残余应力的过载应变量存在最佳数值，以连续结构区域第一主应力对应方向的应变量为评价指标，过载塑性应变在2%-5%范围内；2）过载时通过变频泵或自控回流阀控制升压速度，加载速度在0.2-0.4MPa/min范围内，通过变形量测量或应变测量控制应变量；3）建造容器时，先对材料做拉伸试验，根据材料的实际单项拉伸曲线确定设计应力和过载应力，采用简化方法计算设计压力和过载压力。本发明所述数值模拟具有广泛性和通用性，且能使评价应力腐蚀和第一拉伸焊接残余应力大幅降低，减低后的残余应力水平与冷卷板后母材的残余应力以及消除应力热处理后的残余应力处于同一水平。

主权项

一种降低奥氏体不锈钢容器焊接残余应力的方法，其特征在于，包括：1）用于降低焊接残余应力的过载应变量存在最佳数值，以连续结构区域第一主应力对应方向的应变量为评价指标，过载塑性应变在2%‑5%的范围内；2）过载时通过变频泵或自控回流阀控制升压速度，加载速度在0.2‑0.4MPa/min的范围内，通过变形量测量或应变测量控制应变量；3）建造容器时，先对材料做拉伸试验，根据材料的实际单项拉伸曲线确定设计应力和过载应力，采用简化方法计算设计压力和过载压力；通过如下的数值模拟方法进行验证：使用SYSWELD软件对奥氏体不锈钢材料焊接过程中产生的残余应力进行数值模拟，再加载不同的过载变形，计算卸载后的残余应力消除效果，残余应力加载采用实际焊接工艺中电流、电压、焊接速度、焊条直径和焊接方法的热转换效率计算出热输入，再根据材料规格、导热系数、比热的热物理参数，计算出焊接过程中工件的温度场分布，根据材料在不同温度下的线膨胀系数、屈服强度、弹性模量、泊松比力学性能，计算出焊接后工件残留的残余应力大小和分布；将SYSWELD计算得到焊接残余应力导入ANSYS或NASTRAN软件中作为初始载荷，然后给容器加压，使容器产生塑性变形，然后卸载载荷，各部件保留的应力即为过载后剩余的残余应力，通过加载多次不同量值的塑性应变，计算出卸载后的剩余残余应力，得到最佳的过载变形和过载载荷。