摘 要 本文介绍了国内外有对压力容器残余应力分析研究的各种方法，分析了这些方法在实际应用中的优缺点，同时也展望了未来压力容器残余应力测试与评价的发展趋向。
关键词 定量测试；残余应力；压力容器
1 概述
在焊接过程中，由于不均匀的加热和冷却使得焊缝及其附近金属产生非均匀的膨胀和收缩而引起焊接残余应力和各类焊接变形的产生。残余应力在材料加工和处理过程中都是难以避免的，是影响焊接结构使用性能和寿命的重要因素。当焊缝和热影响区附近应力发生很大的变化时，这些部位容易产生裂纹，设备零部件发生损坏的主要原因通常是由残余应力导致的应力腐蚀和疲劳裂纹等缺陷。因此，明确变化部位对判断和防止裂纹缺陷很有必要[1]。
2 研究的必要性
每年压力容器失效造成的损失巨大，据统计美国达700 亿美元，日本高达25000 亿日元，中国也达到200 亿元。全国现有在用压力容器233.59万台，锅炉60.73 万台，这些设备多数在高温、高压、低温、疲劳、腐蚀性介质下运行，安全寿命长的20 年以上，短的几年甚至几个月，主要由设备的原始缺陷和使用缺陷决定。材料内部结构不连续性、焊接过程中过大的温度梯度造成了应力集中，在介质、温度和压力的共同作用下诱发裂纹、疲劳损伤和腐蚀开裂的产生，最终导致设备失效。利用测试技术有效检测出材料由焊接产生的残余应力集中区，将极大程度的预防压力容器缺陷的产生并能对运行中的设备进行细微缺陷的监控，对设备的安全有效运行意义重大[2]。
3 现状分析
对于压力容器的容许残余应力，现阶段还没有系统而规范的标准进行评价，因此压力容器残余应力的研究有待深入，且变得格外引人注目。目前，国内外对压力容器残余应力的研究主要包括：
3.1 对残余应力定量分析方法的研究
对残余应力的测量方法主要分有损和微损两种，有损的分析方法如削磨面积法和小孔法，需要对检测对象进行破坏取样，在实际工程应用中受到很大限制。微损的分析方法，包括X 射线衍射法、光弹性法、超声波法和磁力耦合应力检测法。对于光弹性法、超声波法和磁力耦合应力检测法目前只能定性的分析残余应力的分布情况，定量计算还很困难。X 射线衍射法通过测量材料晶格畸变大小可以定量计算残余应力的大小。刘国伟等对XRSA 测试前表面处理测序进行了较详细的实验，说明由于表面加工应力层的存在对测试结果有很大影响，而且在测试中材料的成分、组织、晶粒尺寸、织构（择优取向）等都会对测量结果产生影响，Ruibin Guo 等运用XRSA 对焊接残余应力进行了定量分析，但是都未对XRSA 的测量误差和精度进行实验验证分析，也未说明测量时表面预处理时所采用的方法是否将表层加工应力完全去除，且对于材料成分、组织、晶粒尺寸、织构的影响也都未考虑。
另外，目前对于内部残余应力的测量较准确只有剥层法和中子衍射法，但是剥层法属于破坏性分析方法在实际工程运用中被禁止，而中子衍射法虽然属于无损分析方法，但受实验条件、仪器设备和昂贵费用的限制，很难在工程中应用。所以现场目前还没有有效的方法对内部残余应力进行分析，但是对厚板焊接过程的模拟分析显示最大残余应力基本都分布在近表面，所以通过对接近最大值的表面残余应力进行评价也是可以达到判定现行热处理工艺效果的目的。
3.2 对大型压力容器残余应力的现场定量测试
部分研究对大型球罐残余应力进行了实际测量，如张亦良等通过X 射线应力测定仪对1500m3乙烯球罐的热处理前后残余应力进行了定量计算，表明所采用的整体热处理效果明显。同时对另一使用一年之后的2000m3液化气球罐进行开罐检查，表明虽然经过热处理，但是经过一年使用之后有些测试点的残余应力仍达到0.9δS，这些部位极易出现新的缺陷。这些研究在测试部位的选择上带有一定的随机性，缺乏直接的依据，且未对研究对象进行跟踪分析，研究残余应力在实际使用过程中的变化情况，也未对测试的残余应力对大型球罐裂纹产生和发展的影响进行评价。
3.3 对大型压力容器残余应力的评价
目前的研究中较多利用ANSYS、ABAQUS 等有限元软件，在考虑球罐自身重力、内压、操作介质、雪压、风压及地震载荷的因素下，分析压力容器的应力水平，这些研究的有限元分析大都未考虑残余应力的存在。很大一部分研究考虑了焊缝残余应力对裂纹发展的影响，但是很少进行实际残余应力数据的测量，且大部分研究主要集中在评价残余应力对在用压力容器中已有裂纹的影响，但是这种评价对新建压力容器安全性能的提高意义不大。因为新建压力容器的焊缝都要经过无损检测，如果检测出裂纹是不允许存在的，必须要经过返修。然而，受检测方法和现场条件的限制，无损探伤很难检测出微米量级的缺陷，而这些微缺陷在拉应力集中部位将成为裂纹源，当应力水平达到一定程度就会扩展形成大裂纹，从而危害到压力容器安全。所以研究残余应力对裂纹的形成就显得尤为重要[3]。
4 发展方向
目前国内外的研究均取得了不同程度的研究结果，但是都未能对新建压力容器残余应力进行合理而有效的评价。金属磁记忆检测法（MMMT）通过检测金属的漏磁场，可以快速地定性判断压力容器的缺陷和焊接残余应力集中区域，利用这一点可以分析新建大型压力容器热处理前后残余应力的整体分布情况。而结合X 射线应力测定仪则可以对焊接残余应力集中区域有针对性地进行定量测量。依据现场测试所得的真实数据，结合有限元计算和试验研究方法评价其对新建大型球罐中微缺陷形成裂纹的影响，确定最大容许残余应力的门槛值，为后期残余应力调控提供依据。
參考文献
[1] 张定铨，何家文.材料中残余应力的X 射线衍射分析和作用[M].西安：西安交通大学出版社，1999：77.
[2] 刘智，杨林，车磊，等.塑性变形T8 碳素钢中渗碳体相的残余应力[J].机械工程材料，2007，（31）：12-16.
[3] 张定铨.X射线应力测定基本知识[J].理化检验，2007，43（4）： 211-213.
推荐访问： 应力 残余 焊接 展望 压力容器XX委高度重视党校的建设和发展，出台《创建全省一流州市党校（行政学院）实施方案》及系列人才培养政策，为党校人才队伍建设提供了有力的政策支撑。州委党校在省委党校的悉心指导下、州委的正确领导下，深入贯彻落
为推动“不忘初心、牢记使命”主题教育常态化，树牢“清新简约、务本责实、实干兴洛”作风导向，打造忠诚干净担当、敢于善于斗争的执纪执法铁军，经县纪委常委会会议研究，决定在全县纪检监察系统开展“转变作风工作
为进一步发展壮大农村集体经济，增强村级发展活力，按照中共XXX市委抓党建促乡村振兴工作领导小组《关于印发全面抓党建促乡村振兴四个工作计划的通知》要求，工作队与村“两委”结合本村实际，共同研究谋划xx村
今年来，我区围绕“产城融合美丽XX”总体目标，按照“城在林中，水在城中，山水相连，林水相依”以及“城乡一体、景城一体、园城一体”的建设思路，强力推进城市基础设施建设、棚户区改造、房地产开发和城市风貌塑
同志们：新冠疫情发生至今已有近三年时间。三年来，在广大干群的共同努力下，我们坚决打好疫情防控阻击战，集团公司范围内未发生一起确诊病例，疫情防控工作取得了阶段性胜利。当前国际疫情仍在扩散蔓延，国内疫情多
我是毕业于XX大学的定向选调生，当初怀着奉献家乡、服务人民的初心回到XX，在市委的关心关爱下，获得了这个与青年为友的宝贵历练机会。一年感悟如下。一要对党忠诚，做政治坚定的擎旗手。习近平总书记指出，优秀
同志们：今天召开这个会议，主要任务是深入学习贯彻习近平总书记重要指示批示精神，以及李克强总理批示要求，认真落实全国安全生产电视电话会议和全省、全市安全生产电视电话会议精神，研究我县安全生产和安全隐患大
2022年市委政研室机关党的建设工作的总体要求是：坚持以XXX新时代中国特色社会主义思想为指导，全面贯彻党的XX届X中X会和省、市第十二次党代会精神，自觉运用党的百年奋斗历史经验，弘扬伟大建党精神，深
同志们：今天，我们在这里召开市直机关基层党建示范点工作会议，一方面是对各示范点单位进行表彰授牌，另一方面是想通过这种会议交流的方式，给大家提供一个相互学习、取长补短的平台和机会。市直工委历来把创建基层
新冠疫情暴发以来，学校党委坚决贯彻习近平总书记关于疫情防控工作的指示要求和党中央的决策部署，严格执行×××部、×××厅关于疫情防控的系列要求，认真落实驻地防疫部门的工作举措，继承发扬优良传统，以最高标