大口径厚壁埋弧直缝焊管残余应力测试试验

现在大口径厚壁埋弧直缝焊管在钢结构工程中运用越来越多，对承载力、稳定性、疲劳强度等相关性能也越来越重视。大口径厚壁埋弧直缝焊管除了焊接过程会产生残余应力以外，厚板的冷弯成型也会产生很高冷弯残余应力。而残余应力对钢构件的性能有不利影响，因此在使用之前，要了解大口径厚壁埋弧直缝焊管在焊接和冷弯成型过程中产生的纵向和环向残余应力的大小与分布。

本试验检测所用方法为盲孔法，该方法是一种应用广泛且精度较好的检测钢构件残余应力的方法。

测试方法

测量试件：在选定截面上粘贴应变片，残余应力测试仪调试好后，即可打孔测试，测量打孔前后应变的变化。孔径d=2mm，孔深取1.2d，按2.5mm考虑。标定试件：在测点部位粘贴应变片，将试件就位于试验机上，加载到100KN，持荷、打孔，测出打孔前后的应变差，然后每200KN为一荷载等级加到500KN，共3级，记下每一*荷载下打孔前后应变片的读数。

试验概况

本试验共制造2个试件，一个为测量试件，另一个为标定试件。测量试件为直缝焊管φ850，壁厚为40mm，长度L=1500mm，钢号为Q390GJC-Z15，用于测试厚壁（40mm）直缝焊接钢管截面上的残余应力分布。标定试件用于标定测量试件打孔后应变释放系数，考虑到试验机夹持端的板件厚度要求，对试件两端进行了铣薄处理。试验钻孔设备采用南京聚航JHZK钻孔装置，试验数据采用JHMK-30自动采集。测量试件选择3个截面进行测量，在焊缝周围测点布置比较密集，在焊缝两侧36°以外布置较为稀疏，内外表面沿环向各布置24个应变花。为考虑加载偏心的影响，标定试件在两面各布置4个间距为40mm的三向应变花，两侧面各布置2个单向应变片。

试验结果分析

A. 钢管焊缝两侧的纵向和环向残余应力基本保持对称，符合正常规律。

B. 钢管内外表面基本上均为拉应力，仅有*小部分存在压应力，整个截面上内、外表面纵向应力和环向应力在焊缝处附近部位较大，在距焊缝较远处应力分布逐渐趋于均匀。

C. 由于钢管在冷弯过程中主要产生环向残余应力，纵向残余应力主要是由焊接过程产生，因此钢管表面的环向应力高于纵向应力，这与试验结果一致；

D. 钢管的焊接使钢管内外表面均产生拉应力，而钢管的冷弯成型使钢管外表面受拉，而内表面受压，这样两内力叠加，就会造成钢管的内表面的残余应力小于外表面的残余应力，即会产生与试验结果一致的结论。

总结

经过试验证实，盲孔法测应力是一种简单方便的应力测试方法，这种方法可以有效地测出大口径厚壁埋弧直缝焊管内部残余应力的大小与分布，并且规律明显，数据准确。