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彎管加工時(shí)，要在彎曲裝置上對(duì)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(shí)，發(fā)現(xiàn)凸面存在開(kāi)裂現(xiàn)象。擔(dān)心彎曲時(shí)變形應(yīng)力太大引起問(wèn)題，以及在彎曲完成回火后焊接殘余應(yīng)力過(guò)大，影響用戶(hù)的使用。所以委托聚航科技對(duì)樣品彎管采用盲孔法進(jìn)行殘余應(yīng)力檢測(cè)，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(hù)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(zhǎng)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(cè)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(cè)量得到A=-0.0582uε/MPa，B=-0.121uε/MPa。

根據(jù)彎管的實(shí)際情況，在彎管中間凸凹處一周，和管端一周各取8個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。

試驗(yàn)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(qiáng)度為545MPa，原始拉應(yīng)力*大達(dá)到屈服強(qiáng)度的79%，顯然會(huì)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(huì)越小。回火溫度為350°C時(shí)，中部周向殘余應(yīng)力平均降低約48%；回火溫度為500℃時(shí)，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(yàn)時(shí)，爆破部位往往是端部的未彎曲部位。分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)后我們認(rèn)為，端部屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度下降較大，導(dǎo)致管壁提前塑性變形而開(kāi)裂。而未回火鋼管在端部爆破則是由于中部彎曲管段因?yàn)榧庸び不瘡?qiáng)度提高，端部直管段抗拉強(qiáng)度不如中部而首先造成斷裂?？偟膩?lái)說(shuō)，回火溫度應(yīng)不影響彎管的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度為宜。那么上述鋼管當(dāng)結(jié)合其力學(xué)性能來(lái)綜合分析，應(yīng)該選擇回火溫度350℃較好。

總的來(lái)說(shuō)，使用盲孔法測(cè)量殘余應(yīng)力對(duì)生產(chǎn)彎管起到良好的技術(shù)指導(dǎo)作用。

結(jié)論

1. 通過(guò)實(shí)踐證明，采用盲孔法對(duì)彎管進(jìn)行殘余應(yīng)力檢測(cè)是可行的，測(cè)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。