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1、第。卷第期核动力工程月年兄月焊接残余应力对压力容器脆断的影响李士杰西南反应堆工程研究设计院,成都,讨论通过分析综合有关焊接残余应力的试验和理论计算以及脆断评定资料了压力容器安全评定中应采用的焊接残余应力值的大小同时还给出了计算表面裂纹弹性应力强度因子的方法。,,。关健询压力容器焊接残余压力、压力容器中一的焊接残余应力。,、、焊接残余应力在焊缝区中分布与许多因素有关例如焊接母材种类接头结构形式、。。,壁厚一焊接工艺焊件壁厚等等压力容器材料为低合金钢焊接接头的。,。,主要结构形式是对接焊焊缝采用几十道多层焊接焊成各个焊道之间彼此有影响因此。、二在
2、压力容器焊缝区产生的残余应力是三维分布的该残余应力沿座标轴和方向的、。分量分别记以圣梦和梦等人从试验和理论两方面研究了厚壁压力容器底封头多道环向焊缝在热处理前的〔”。,从他们的研究看出表面。圣的峰值发生在离最后焊道趾部残余应力大小和分布图处热影响区内圣沿壁厚方向是变化的,其峰值出现在双面焊的任一面最后焊道的下方。,。关于热处理前焊缝中纵向残余应力分布文献〔」对钢多道焊接焊缝纵向残。余应力圣和。圣沿厚度方向分布的测量结果给在图中上表层中纵向焊接残余应力的计算〔‘,公式为’口“一雪省努,戈一式中雪如离开焊缝中心线的垂直距离一由焊缝中心线到热影响区
3、某点。—“’。坚的距离式与测量结果的比较示于图「’。等人详细研究了热处理后的压力容器的残余应力问题他们研究的焊缝取自在士。。℃下经过小时热处理压力容器的接管焊缝母材为一级类钢一。,,焊缝厚度是取下的这些带焊缝的材料除部分用作测量表面残余应力外剩余部分。又经受在℃下历时小时的热处理经过上述热处理的焊缝表面和内部残余应力侧年月士日收搞©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net护窦一理仑分十斤川的单位宽作名
4、互理论模型压力容器有限无分析一有限元分析三州乖试验三维试验。二维试验入应三﹄二维试验一一‘出,吓梦,川图厚壁压力容器焊缝理论模型和残余应力分布表面下呻日已︵代弋︸下表面应,尸力一国七二沿二二。横截面上的分布式与测量结果的比较〔,衰厚截面娜绝中残余应力洲和理论结果一截,面厚度焊后热处理最大应力理论值”,,们,时间五温度℃’。卜的‘务热处理,实身上不能消除玫杀应力且度太低根,据单南应力松弛试验数据计算的结果总©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreser
5、ved.http://www.cnki.net,量结果表明最大表面横向残余应力峪一经历二次热处理共历时小时的焊,。缝内部最大横向残余应力心纵向最大残余应力峪岭在垂直焊缝方向夕。而包括焊缝的内是拉应力在这一宽度外是压应力在距顶表面邝处的近缝区。圣为,。。拉应力在壁厚的中部为压应力苦沿壁厚几乎全部是压应力其他类似研究工作的结果摘。录在表中,,分析综合上述所有数据发现对低合金钢制压力容器对接焊缝在热处理前纵向和,,,横向残余应力的最高值接近材料屈服强度经过热处理残余应力均减小一般减小到材。料屈服强度值的一肠二、残余应力对压力容器脆断的影响,。。,残
6、余应力具有自平衡性质属于二次应力它仅在弹性结构中起作用因此残余应力,。对压力容器的主要影响是加速应力腐蚀和疲劳破坏引起脆性断裂关于残余应力在,。压力容器脆断中所起的影响通过下面具体例子分析来说明。某压力容器内直径壁厚正常运行压力为经过一段服,,。役后无损检查发现在筒体内号和号纵向焊缝上各有一条裂纹号焊缝上是纵向裂,关,,,。纹号是横向裂纹两条裂纹形状均为半椭圆长深压力容器材料是铁’。“二,。素体钢焊缝材料的屈服强度叫极限强度在正常运行温度下·,。’‘,,。’‘‘“’。断裂韧性冷起动时二对,号焊缝纵向裂纹文献〔」采用弹性和塑性断裂力学计算机程序
7、在裂纹长度不,,变情况下假定种裂纹深度计算压力一对应的弹性应力强度因子熟结果列。。于表表中弹性应力强度因子实际上是在均匀分布的膜应力下计算机程序的输出值若夕,“」裂纹尺寸不变对均匀分布的残余应力釜其弹性应力强度因子按下式计算子黔心罗’式,。。“,。中盖压力夕产生的环向膜应力对圣呈公式给出的结果见表—对文献〔洲有关数据进行分析归纳可得出如下公式心材耐’式,二或,,,。“和,中分别对应变量和函数值心拓或梦坚对梦呈。和孤。,公式计算的结果了见表由表看出公式和文献【〕的结果符合很。好’“,,‘,,对压力容器的实际裂纹长深设残余应力瑟叫裹号焊缝表面裂纹
8、长度为的弹性应力强度因子裂纹深度一,︸八任‘月二口“日一︺,八曰口人﹄“工口‘冉,民勺八曰八内︺叹,胜凡爪︸︸帅’,匕护尹了了‘五‘八‘冷﹄、血⋯⋯蕊连了。横向裂纹
