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彎管加工時，要在彎曲裝置上對中間部分進(jìn)行彎曲，并進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱以保證金屬變形塑性足夠。某鋼管廠在生產(chǎn)Φ508*12.7X65直縫彎管時，發(fā)現(xiàn)凸面存在開裂現(xiàn)象。擔(dān)心彎曲時變形應(yīng)力太大引起問題，以及在彎曲完成回火后焊接殘余應(yīng)力過大，影響用戶的使用。所以委托聚航科技對樣品彎管采用盲孔法進(jìn)行殘余應(yīng)力檢測，了解彎管回火后的殘余應(yīng)力分布情況。

彎管參數(shù)

廠家提供三種彎管，材質(zhì)均為同一爐批，彎管是采用直縫埋弧焊焊接鋼管切斷為4m左右的管段，采用機(jī)械彎曲和加熱的方法，將鋼管彎曲成30-90°的用戶所需的成品管。主要參數(shù)是外徑508mm；壁厚12.7mm；彎曲半徑3048mm；彎曲角度30°；回火溫度分別是0°、350°、500°。在彎曲后，外觀尺寸變成長度L’，寬度B、高度D。在彎曲部位，外側(cè)為凸處，內(nèi)側(cè)為凹處。

設(shè)備和工藝準(zhǔn)備

使用JHMK殘余應(yīng)力測試系統(tǒng)，由JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀和JHZK鉆孔裝置組成。規(guī)定鉆孔直徑為1.5mm，深度為1.5mm，應(yīng)變片中心處半徑R=3mm。測量得到A=-0.0582uε/MPa，B=-0.121uε/MPa。

根據(jù)彎管的實際情況，在彎管中間凸凹處一周，和管端一周各取8個點進(jìn)行測試。

試驗數(shù)據(jù)分析

根據(jù)得到的應(yīng)力分布圖分析認(rèn)為，在彎管中部，主要受到拉應(yīng)力作用。不回火彎管的軸向拉應(yīng)力在外凸附近達(dá)到*大值243MPa，周向拉應(yīng)力在內(nèi)凹附近達(dá)到*大值430MPa。該X65材料的屈服強度為545MPa，原始拉應(yīng)力*大達(dá)到屈服強度的79%，顯然會大大降低鋼管的使用壽命。

另外，在回火溫度的影響上，一般認(rèn)為，回火溫度越高，殘余應(yīng)力會越小。回火溫度為350°C時，中部周向殘余應(yīng)力平均降低約48%；回火溫度為500℃時，中部殘余應(yīng)力平均降低約65%。但當(dāng)進(jìn)行水壓爆破試驗時，爆破部位往往是端部的未彎曲部位。分析試驗數(shù)據(jù)后我們認(rèn)為，端部屈服強度、抗拉強度下降較大，導(dǎo)致管壁提前塑性變形而開裂。而未回火鋼管在端部爆破則是由于中部彎曲管段因為加工硬化強度提高，端部直管段抗拉強度不如中部而首先造成斷裂。總的來說，回火溫度應(yīng)不影響彎管的屈服強度和抗拉強度為宜。那么上述鋼管當(dāng)結(jié)合其力學(xué)性能來綜合分析，應(yīng)該選擇回火溫度350℃較好。

總的來說，使用盲孔法測量殘余應(yīng)力對生產(chǎn)彎管起到良好的技術(shù)指導(dǎo)作用。

結(jié)論

1. 通過實踐證明，采用盲孔法對彎管進(jìn)行殘余應(yīng)力檢測是可行的，測量結(jié)果準(zhǔn)確。

2. 回火溫度越高，彎管周向殘余應(yīng)力越小。但綜合考慮選擇力學(xué)性能的影響，采用350℃回火溫度較好。