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焊接残余变形的原因、影响与应对策略

在焊接作业中，残余变形是一个不可忽视的问题。它像是一个隐形的敌人，潜伏在每一个焊接接头的背后，今天我们就来看看它到底是如何产生的，我们又该如何应对。

26 2024/08

在焊接的复杂的工艺过程中，焊接部位的材料会经历局部加热与膨胀，而周围未受热的材料则成为其膨胀的阻碍，从而引发温差应力的产生。这种应力，若低于材料的屈服极限（解释：材料在受到外力作用时，达到某一程度塑性变形的应力值，当金属材料受到的应力超过其弹性极限，但未达到屈服极限时，材料会发生可逆的弹性变形，指在外力移除后，材料能恢复到原来的形态。然而，一旦材料承受的应力达到屈服极限，即使外力不再增加，材料也会继续发生塑性变形，这种现象称为屈服，也就是不可逆的塑性变形），在冷却后将自行消失；然而，一旦超过，材料便可能发生变形，进而在焊接区域留下不可忽视的内应力，就是焊接残余应力。材料的屈服极限通常用【σy】表示。对于不同材料，屈服极限有所不同。例如，16Mn钢的屈服极限约为343MPa，而35钢的屈服极限约为320MPa。这些数值是材料设计及工程应用中的重要参考指标，它们决定了材料能在何种条件下安全使用，以及能承受多大的载荷。在压力容器制造过程中，当焊缝厚度小于20毫米时，焊接应力主要集中在板材的延伸方向，而在厚度方向上则相对较弱。因此，对于薄板焊接，我们主要关注的是纵向与横向应力。（纵向应力，是沿焊缝方向作用的应力；横向应力，是垂直于焊缝方向）在焊缝从高温冷却至低温的过程中，纵向残余应力较为显著。由于焊缝的收缩受到周围材料的阻碍，焊缝中心部分往往承受着巨大的拉应力。当我们进一步探讨圆筒环向焊接时，会发现焊缝中心位置的拉应力达到最大值（拉应力指材料在受到拉伸外力时内部产生的抵抗拉伸的应力），并随着距离焊缝的增加而逐渐减小。而在封闭焊缝中，无论是纵向还是横向应力，均呈现出类似的分布规律，即在焊缝位置最大，随后逐渐减弱。值得注意的是，接管与壳体焊接的焊缝上，横向应力的分布更为复杂，通常认为全为拉应力，且在焊缝中心位置达到峰值。对于厚板焊接而言，残余应力的分布则与焊接方法和工艺参数相关。以电渣焊为例，由于熔渣的存在，两侧材料先冷却，中心后冷却，导致中心位置的拉应力尤为显著。而在板厚方向上，由于中心是最后冷却的区域，纵向与横向应力均在此处达到最大值。面对焊接残余应力并非束手无策。通过有效的措施，可以显著减小甚至避免。首先，正确的结构设计是基础中的基础，合理的结构设计能够减少焊接过程中的应力集中现象。其次，选择合适的焊接工艺参数、合理安排焊接顺序也是关键所在。此外，焊后热处理、预热以及振动消除等方法也是行之有效的残余应力控制手段。焊接残余应力是一个较为复杂话题，通过对其产生的机理、分布规律以及影响因素的了解，采取相应的应对策略，我们可以更好地掌控这一问题。访问我的主页，你将发现关于压力容器和工业除尘的各种小知识和科普文章。诚挚地邀请各位朋友探索这片知识的宝库，一起开拓更宽广的视野。

23 2024/08

三辊卷板机：品字形钢铁战士的传奇

大家好，我是鱼丝纹，今天咱们要聊的是个大块头——卷板机！这个家伙，可以说是压力容器制造过程中的钢铁巨人，你们知道吗？它能把硬邦邦的钢板，变成柔软的筒节和壳体。卷制成形，是用卷板机对板料进行连续三点弯曲的过程。卷板机有三辊、四辊和卧式、立式之分。卷制温度有冷卷、热卷、温卷之分。今天，咱们就挑应用广泛的三辊卷板机来聊聊。三辊卷板机：品字形钢铁战士想象一下，三个轧辊排成品字形，就像三个勇敢的战士，准备迎接挑战。上轧辊就像领头的将军，可以上下移动，把钢板压弯成各种曲线。而下两个轧辊，就像两位默契的舞伴，带着钢板在它们之间翩翩起舞，完成华丽的转身。不过，这位对称式战士虽然英勇，但偶尔也会留下点“小瑕疵”——直边段。这就像舞者偶尔的失误，虽然不影响大局，但也得注意调整。非对称式三辊卷板机通过技术改进与发展，后来研制成功了可预弯板料的三辊卷板机。它的轧辊排列方式和对称式差不多，但多了一位能斜向移动的“魔术师”——旁滚。这位魔术师轻轻一挥手，就能让钢板的边缘预弯成曲线，减少了直边段的影响。虽然结构稍微复杂了点，但效果却是杠杠的！两下滚同时移动的三辊卷板机接下来是这位“复杂的舞者”——两下滚同时移动的三辊卷板机。它的轧辊中心轴线垂直对齐，就像舞台上的聚光灯一样。下滚和旁滚相互配合，一个上下移动压紧钢板，一个斜向移动预弯边缘。虽然这舞者的动作有点复杂，但呈现出的作品也是无可挑剔的！上面介绍的均为三辊卧式卷板机各种卧式卷板机也有着共同缺陷，当热卷时，随着钢板的弯曲变形加热时产生的氧化皮纷纷脱落，由于氧化皮硬度高，在卷制过程中被压入钢材表面，很难处理，其压痕破坏了筒节的表面质量。立式卷板机则无此问题，此外，立式卷板机卷制壁厚较薄的大直径筒节时，钢板也不会因本身刚性不足而下塌。当然，立式卷板机也有不足之处，在于钢板在卷制时与地面发生摩擦，对大直径薄壁筒节可能会造成上、下圆弧不一致。三辊卷板机在压力容器制造过程中作为关键的生产设备，它能够对金属板材进行弯曲成型，通过加工，金属板材能够被赋予特定的曲率和形状，从而满足压力容器设计的复杂需求。好了，今天的分享就到这里，希望这位钢铁巨人能给大家带来一点点乐趣和启发。访问我的主页，你将发现关于压力容器和工业除尘的各种小知识和科普文章。诚挚地邀请各位朋友探索这片知识的宝库，一起开拓更宽广的视野。

21 2024/08

如何找到你的专属“环境卫士”？

大家好！在环保日益受到重视的当下，挑选一款适合自己的除尘设备，就像是为你的领地找到了一位得力的“环境卫士”。那么，我们该如何根据自己的工况，找到这位专属“卫士”呢？一、根据气体量"量体裁衣" 首先，你得了解自己的“领地”规模，也就是需要处理的气体量。大气量的领地，就得请出能处理大气量的“卫士”。别想着用多个小气量的除尘器并联来凑合，这通常会导致效率低下并增加维护成本,那可不划算！而且，选择时要确保有余量，以防万一。二、摸清粉尘的“特性脾气” 粉尘们各有各的“脾气”。当粉尘粒径较大且分散性好时，旋风除尘器是一个好的选择。相反，对于粒径较小的粉尘，电除尘器或布袋除尘器能提供更好的除尘效果。而那些喜欢扎堆的粉尘，即分散度较低、密度较大的，重力或惯性除尘器是更适合的选择。但得小心，堆积密度小的粉尘可是“逃脱高手”，设备结构上得下点功夫。三、含尘浓度决定效率领地中粉尘太多，即使“卫士”再能干，也可能力不从心。所以，别只看效率，得看综合。湿式除尘器适用于粉尘不与水反应的情况，并且适用于处理较低初始含尘浓度的气体，尤其擅长处理高温含尘气体。相对而言，袋式除尘器在含尘浓度更低的环境中更能发挥其优势，对细微粉尘捕集效率较高。电除尘器适用于处理含尘浓度较低，不超过30g/m³的含尘气体。四、考虑粉尘的“黏人”程度有些粉尘特别“黏人”，这与它们的粒径和含湿量有关。小粒径、高含湿量的粉尘更容易粘附。旋风除尘器可能会因粉尘粘附而造成堵塞；袋式除尘器的过滤袋同样易被粉尘堵塞；电除尘器的放电极和集尘极也可能会受到粉尘粘附的影响。对于粘性大的粉尘，单一除尘器可能不够用，得综合考虑其他技术或设备。五、考虑温度对“卫士”的影响粉尘的比电阻受温度和湿度的影响，某些粉尘在特定温度湿条件下会呈现较高的比电阻值。因此，在选择电除尘器时，应充分考虑粉尘的比电阻、含尘气体的温度和湿度等因素。同时，干式除尘设备应保证工作温度高于含尘气体的露点温度；湿式除尘器则应避免高温操作以防蒸气蒸发和冷凝；过滤式除尘器得把温度控制在滤料耐温极限以下；而电除尘器由于技术进步，处理温度可高达400°C。在挑选除尘设备时，犹如为我们的环境守卫挑选合适的“卫士”。访问我的主页，你将发现关于压力容器和工业除尘的各种小知识和科普文章。诚挚地邀请各位朋友探索这片知识的宝库，一起开拓更宽广的视野。

20 2024/08