超声波消应力效果比较

超声波消除应力效果对采用弧焊工艺的接头，焊趾缺陷不可避免。焊趾缺陷平行于焊缝，位于焊缝与母材之间。这种呈应力集中的缺陷与HAZ的粗晶区、与横向残余应力构成接头横向开裂的高危区域。美国AWSD1.1钢结构规范已明确：可采用锤击、碾压来降低残余应力，用光滑打磨、机加工或Tig重熔工艺来去除焊趾缺陷，以降低焊趾的开裂几率。项目组采用了乌克兰巴东焊接研究所提出的超声冲击工艺，对焊缝外表面进行了超声冲击处理，其一方面可以改变焊趾的应力集中缺陷，另一方面通过冲击屈服使表面的拉应力变成压应力。对于无内部缺陷的接头，在拉应力的条件下，首先由表面的缺陷在残余应力、工作应力、应力集中和腐蚀环境下产生裂纹，致使裂纹向内部扩展而造成失效破坏。超声冲击可以通过30000次/秒的频率的点冲击作用“消灭”表面缺陷，进而又因被冲击表面的屈服产生压应力，从而有效地提高了抑制拉应力破坏的能力。对A105钢试验筒体采用超声冲击的效果见表1，试验现场见图1。表1A105钢焊接筒体焊接残余应力采用超声冲击的消除效果[30]σmax1σmax2σmax3σmin1σmin2σmin3焊接后31021926754-345冲击后-27-84-98-105-124-142应力变化幅值337304365159120187上海交大同一项目组对超声冲击的影响深度进行了试验，结果见图2。图1试验环的超声冲击消应力处理图6-5试验环的超声冲击消应力处理051015-600-400-2000200400Data:Data2_BModel:ExpDec1Equation:y=A1*exp(-x/t1)+y0Weighting:yNoweightingChi^2/DoF=4350.3175R^2=0.97202y0314.31938?1.81631A1-891.20959?7.96746t11.46063?.26324残余应力（MPa)测量深度（mm)测量值回归曲线残余应力峰值下降20％的交点（4.4,271)(1.5,0)图2冲击后测点应力按深度变化的估计曲线分析表明：采用超声冲击，在表面4mm内可获得消应力＞20％的效果，从应力水平的角度，对其余厚度同样能获得平均约3％左右的下降效果。