某供水工程在輸水線路上設置兩座配水站，站內有七件大型鋼制管件。管件在加工過程中不可避免地會產生殘余應力，殘余應力一定程度上會降低構件的實際強度、疲勞極限，造成應力腐蝕和脆性斷裂，也會由于殘余應力的松弛產生變形，嚴重影響尺寸精度和使用壽命。為保證管件的結構精度和運行安全，了解構件內部的殘余應力值，掌握殘余應力分布情況就變得尤為重要。

殘余應力測試方法

目前工程上應用較為廣泛的殘余應力測試方法是盲孔法，就是在被測點上鉆一小孔，使被測點的應力得到部分或全部釋放，并由事先貼在小孔周圍的應變片測得釋放的應變量，然后根據(jù)彈性力學原理計算出殘余應力。這種方法殘余應力測量結果精度較高。因此，該工程采用盲孔法，對三通、四通、三岔管焊縫進行殘余應力檢測。

殘余應力檢測儀器介紹

儀器采用南京聚航科技有限公司的JHMK殘余應力測試系統(tǒng)，由JHYC靜態(tài)應變儀和JHZK殘余應力精密鉆孔裝置組成。儀器軟件操作，自動實時計算殘余應力，并實時顯示和保存應力應變數(shù)值，精度高，測量結果準確。應變片采用三軸應變片，可同時檢測0°、45°、90°等三個方向的應力數(shù)據(jù)。

管件上應力應變測試點的設置

為了保證測量數(shù)據(jù)的準確性，真實反應應力分布情況，在大型鋼制管件的每條焊縫上均布有測點，鋼制四通構件一般布設14-16個點，三通構件布設11-12個點。

殘余應力檢測

該工程大型鋼件管件母材厚度為28-30mm，應變片打孔半徑1-1.5mm、深度2.5-3mm。布設點位置首先進行拋光，再用JH-496膠水將應變片貼牢，按順序將六根導線與應變儀連接，調平應變儀后進行打孔并測得數(shù)據(jù)。

應力測試結果及分析

以鋼制四通為例，采用盲孔法測得構件內部應力大小。

表1 某四通構件內部應力實測值

從表上可以看出，測得大型鋼制四通管件殘余應力為259.59MPa，最大應力為379.29MPa，點號為12點，與之對應的構件布設測試點號為C/E3，若把整條橢圓焊縫按照時鐘點位均布，此位置處于時鐘的8-10點范圍。

對7件大型鋼制管件殘余應力最大值統(tǒng)計得出，其中有5個關鍵最大應力分布在焊縫時鐘8-10點或者2-4點范圍，分布在此位置的幾率為7.14%。其中最大應力點也分布在8-10點或者2-4點上下較近區(qū)域。

表2最大應力分布位置統(tǒng)計表

總結

1. 大型鋼制管件殘余應力最大值，集中在焊縫時鐘的8-10點和2-4點范圍，其余也分布在8-10點和2-4點上下較近區(qū)域，說明通過焊接起焊位置、焊接順序、焊接方向等工藝方法，可以一定程度上解決殘余應力集中的問題。

2. 雖然控制焊接工藝、方法能在一定程度上，避免應力集中在管件結構、受力復雜的區(qū)域，但為保證最終整體管件的結構精度和使用壽命，對于焊縫內部殘余應力的消除，仍是不可或缺的重要工序。