實例淺析焊接應力消除中的拉應力與壓應力

更新時間：2022/6/30  點擊數：1051

什么是拉應力？什么是壓應力？

材料受到的外力稱為外載荷，材料內部產生的反作用力稱為應力。物體兩端受到指向它的兩個共線的力，該物體截面上受到的是壓應力，為負。物體兩端受到背向它的兩個共線的力，該物體截面上受到的是拉應力，為正。

分析一個應力是為拉應力，還是為壓應力，主要看作用在物體上的力的反作用力的效果，即外界施加在物體上的力的效果，是使物體的尺寸有變大的趨勢，還是變小的趨勢，變小即為壓應力，變大即為拉應力。

拉應力和壓應力的好壞

通常拉應力是造成金屬零部件疲勞的“有害應力”。拉應力會逐漸造成金屬翹曲、表面開裂甚至斷開等等隱患。我們常說的消除殘余應力，主要針對的就是拉應力。
而壓應力通常是有益的。壓應力提高原材料的變形能力。金屬原料在擠壓變形區中處于強烈的三向壓應力狀態,可以充分發揮其塑性,獲得大變形量。提高原材料的變形能力。壓應力能夠增加微裂紋閉合力，阻滯裂紋擴展；能夠抵抗服役狀態下外載荷引起的部分拉應力，從而延長疲勞壽命。

焊接殘余應力中的拉應力與壓應力

焊接結構的疲勞強度與殘余應力密切相關，由于焊接部位存在較大的殘余拉應力，造成焊接部位疲勞開裂，裂紋擴展的速度和長度和拉應力的大小成正比。所以針對金屬焊接件，消除焊接殘余應力是非常必要的一道工序。

消除焊接殘余應力的案例

華云科技承接的某特大型項目，管道所用材質為304L奧氏體不銹鋼，厚度約30mm，岔管高度在10m以上，焊腳尺寸約20m，項目總噸位約四萬噸，經檢測焊趾區域殘余應力為300MPa以上的拉應力，如對應力不進行處理，設備在使用過程中將必然產生應力腐蝕。

華云公司采用豪克能焊接應力消除設備對焊縫進行消應力處理，處理完后經檢測殘余應力為100MPa左右，且為壓應力，大大提升了焊縫的強度和疲勞壽命。