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旋压后0Cr18Ni9不锈钢管固溶处理前后的残余应力对比分析

采用钻孔法测试旋压后的0Cr18Ni9不锈钢管内外表面的残余应力,还测试了采用旋压后经固溶处理管材表面的残余应力大小。测试方法参照ASTM标准E837-81及我国标准GB3395-92,在薄壁管上选定的位置钻孔,通过测量电阻应变片在残余应力释放时产生的应变,根据弹塑性原理计算残余应力。

    旋压后残余应力结果及分析

    旋压后0Cr18Ni9不锈钢管轴向各位置沿壁厚由内到外的平均残余应力分布如图3所示,图中数据以拉应力为正,图中壁厚零点为管材内表面。

    由图3可知, 0Cr18Ni9不锈钢管旋压后的内部有较大的残余应力,从宏观上看,薄壁管外表面的残余应力在数值上大于内表面的应力使,其轴向残余应力均大于其切向残余应力。薄壁管的内表面表现为残余拉应力,其轴向残余应力位为1065MPa,切向残余应力值为4.525MPa,而外表面变现为残余压应力,其轴向残余应力位为50110MPa,切向残余应力位为4060MPa。在旋压过程中,旋轮的压力由外向内传递,使得工件外层除了有轴向形变外还有切向形变,而内层金属基本是轴向变形,因此,外层金属的变形量要大于内层金属,这种变形的不均匀性导致了旋压工件的外表面产生压应力,内表面产生拉应力。

    固溶处理后残余应力结果及分析

    旋压后经固溶处理的0Cr18Ni9不锈钢管轴向各位置沿壁厚由内到外的平均残余应力分布如图4所示。

    由图4可知,旋压态的0Cr18Ni9不锈钢管经固溶处理后内部残余应力值显著降低,内表面轴向残余应力值为25MPa,与固溶前相比,残余应力值平均下降了85%以上,内表面切向残余应力值为12.5MPa,平均下降了80%以上;外表面轴向残余应力值在28MPa,平均下降了90%以上,切向残余应力镇在1.53MPa,平均下降了95%以上。

    由此可以得出,通过固溶处理可以有效消除经旋压变形后0Cr18Ni9不锈钢管内的残余应力,且沿壁厚方向残余应力分布趋向于平稳分布。残余应力水平的降低能有效改善0Cr18Ni9不锈钢管的抗应力腐蚀能力,提高旋后管材的形状精度和尺寸稳定性。

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