压力容器振动时效消除应力技术可行性分析

振动时效技术在压力容器上的试验与应用,在国内外有很多论文，很多技术文献对振动法在压力容器上应用的可行性与前景进行了论述。

大连理工大学的研究结果表明，振动时效对金属焊缝及热影响区材料的力学性能基本没有影响, 但因残余应力的降低和均化却使焊缝材料的断裂韧度和疲劳*限明显提高。在疲劳*限的提高上振动时效要*于热处理。 国内的研究结果还证明，由于采用振动时效降低和均化了焊接应力,因此提高了构件的抗应力腐蚀能力。

　　早在五六十年代, 国内一些厂家在压力容器制造中就已采用机械法消除残余应力。如对多层高压容器的厚壁筒节环焊缝进行焊接时,焊接工艺规定，每焊完一遍均要用风把对焊缝进行振动敲击,以调整残余应力。在焊接工艺中,为了减少焊接裂纹,往往增加敲击的内容，这些都是用机械法调整焊接残余应力的实例。

　　哈尔滨焊接研究所和沈阳蒸压釜制造厂对生产的压力容器蒸压釜部件及整体采用振动时效处理,消除焊缝区应力40%以上。 济南*一机床厂为山东齐鲁石化公司储运厂生产的2 500 m3液碱罐, 做了振动时效处理,消除应力30%左右,达到了设计要求。湖北省1台200 m3液化石油气球罐,安装组焊后,采用振动法消除焊接应力 10%～29%,平均约为15%。

虽然国内一些单位对压力容器已有用振动时效代替热处理的实例, 但是由于压力容器是有爆炸危险的特种设备, 国内外压力容器制造法规和标准中均有要进行热处理的明确规定。笔者认为,振动时效作为一项新技术,要在压力容器制造中代替成熟的热处理工艺,须通过试验获取大量的测试数据,充分地证实其可行性,并通过技术鉴定,且经逐步推广和使用实践,*后才能形成用于压力容器的标准。

基于上述考虑,大连锅炉压力容器检验研究所与大连理工大学早在1992 年就共同研制开发振动时效在压力容器上的应用,并于1993年初,*对金州重型机器厂设计生产的3台残液罐进行了2种消除焊接应力方法的对比试验和测试。残液罐技术参数：V=5　m3,p设=1.8　MPa,主体材质为16MnR,Di= 1 500　mm,δ=12　mm,图样要求焊后进行消除应力热处理。

　　试验中用"盲孔法"测量了3台残液罐在处理前后的残余应力，在对接焊缝的纵向和环向焊缝的焊趾处各选5个测点,其中1、3、5、7、9为应力消除前测点,2、4、6、8、10为应力消除后测点。也测试了一块与容器一起进行振动时效处理的焊接试板在处理前后的残余应力。 采用振动时效消除应力处理的残液罐,按照JB 4708-92《钢制压力容器焊接工艺评定》要求做了焊接工艺评定, 评定试板在振动前后均进行磁粉探伤,未见异常，评定结果合格。