冷旋压平管封头残余应力测量方法

冷旋压制造压力容器封头是一种已被国内外确认和广泛应用的工艺，旋压法工装简单，适用范围广，可有效降低成本，提高利用率。但冷旋压法加工的封头会产生冷加工残余应力，并且大型平管板封头一般由两块钢板拼焊而成，折边部位半径往往较小，采用冷旋压法生产，其焊接残余应力与折边段冷加工残余应力叠加，容易发生意外。因此，受厂家委托，我们需要对一块冷旋压法生产的平管板封头进行残余应力测量试验。

试验工件详情

此工件是大型燃油锅炉经拼板焊接和冷旋压加工制造而成的平管板封头，直径大于2m，厚度为22mm。

管板材料符合规定和图样要求，外观检查下允许存在裂纹、气泡、结疤、折叠、夹杂和分层等缺陷；外观检查合格后，在要经旋压的圆环范围内进行了超声波探伤以确认此范围没有非金属夹杂物、裂纹、气泡、分层等缺陷才划线开料，再经坡口加工、组队焊接、磨平焊缝及修整光滑后将胚料在水压机上压鼓成型，*后在旋压机上采用冷旋压翻边方式加工制造而成实验用管板。

试验方法及仪器

采用盲孔法测残余应力，仪器采用JHYC静态应变仪，JHZK残余应力钻孔装置，盲孔孔径为2mm，孔深2.5mm。

测点布置及测量步骤

钻孔测点布置应放在拼板焊缝上、冷旋压的折边部位及管子与管板焊接的根部。

测试分3次进行，*一次是将经拼焊、磨光、压鼓及冷旋压成型后的平管板封头不经过应力消除，测点布片后进行残余应力测量。*二次在此管板基础上对半边管板进行划线、钻孔及焊上Φ70*3的管子，在管子与管板的焊接部位及管桥处贴片，进行该处的残余应力测量。上述两次测试完毕后，将此管板进行应力消除，消除应力后再对此管板原测点的对称位置进行残余应力测量。

总结

1. 拼焊平管板封头在冷旋压过程中，折边形状和直边部位在旋压的环向压缩应变作用下形成，并经受了剧烈的应变，因此冷旋压卸载后这两个部位的残余应力*大，尤其在平管板拼焊缝与冷旋压压辊作用处，其残余应力已超过材料的屈服点，要求制造厂主要备料，旋压机要精心操作，焊缝一定要打磨光滑，达到成品封头质量要求的标准，并考虑中间消除应力的必要性；

2. 管子和管板焊接根部及管桥处，残余应力普遍较高，当它们位于管板拼板焊缝上时，残余应力成倍增加，说明钢板经拼焊后进行消除应力的必要性。

3. 消除应力后，残余应力普遍降低，尤其是原来残余应力较大处，应力消除效果非常明显，管板折边段及直边段应力消除达96.2%；管子与管板焊接根部及管桥应力消除达40%~85%，说明冷旋压后，尤其是焊管后进行消除应力是很有必要的。