談不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接疲勞
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摘要:不銹鋼復(fù)合板壓力容器應(yīng)用范圍廣，貯存、運(yùn)輸?shù)臍怏w存在危險(xiǎn)性，這就對不銹鋼復(fù)合板壓力容器質(zhì)量要求極高，但不銹鋼復(fù)合板壓力容器是由焊接接頭制作而成，是以焊接接頭的壽命對不銹鋼復(fù)合板壓力容器具有直接影響，為此提出不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭的疲勞分析。通過計(jì)算焊接接頭疲勞系數(shù)，從而判定不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭疲勞程度；通過實(shí)驗(yàn)論證分析，對比不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭疲勞分析方法與傳統(tǒng)方法分析焊接接頭實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的誤差率，從而證明本文提出的焊接接頭疲勞分析方法分析結(jié)果更準(zhǔn)確。
關(guān)鍵詞：焊接接頭；疲勞；系數(shù)；壓力容器；不銹鋼
復(fù)合板壓力容器是被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的一種容器，它密封程度高、抗壓能力強(qiáng)、具有極強(qiáng)的耐腐蝕性，基于不銹鋼復(fù)合板壓力容器這些特點(diǎn)，主要被應(yīng)用在化工和石油化工領(lǐng)域，用于貯存、運(yùn)輸有壓力的氣體或液化氣體[1]。像各類壓縮機(jī)和制冷壓縮機(jī)的輔機(jī)也都是應(yīng)用不銹鋼復(fù)合板壓力容器，由此可見不銹鋼復(fù)合板壓力容器的重要性。而在制作不銹鋼復(fù)合板壓力容器過程中，需要使用焊接工藝，然而不銹鋼復(fù)合板壓力容器作用極大，貯存、運(yùn)輸?shù)臍怏w危險(xiǎn)性極大，十分考驗(yàn)焊接接頭牢固程度，一旦焊接接頭出現(xiàn)問題，會造成難以挽回的損失，這就要求不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭工藝必須穩(wěn)定、安全[2]。是以提出對不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭的疲勞程度分析，保證不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭在使用的過程中出現(xiàn)任何問題，確定不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭壽命，從而及時(shí)對不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭進(jìn)行維修，或者對不銹鋼復(fù)合板壓力容器回爐重造，確保不銹鋼復(fù)合板壓力容器在使用過程中不會出現(xiàn)安全隱患。
1不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭疲勞分析
在制作不銹鋼復(fù)合板壓力容器過程中的焊接接頭會影響不銹鋼復(fù)合板壓力容器整體壽命，然而不銹鋼復(fù)合板壓力容器主要應(yīng)用于化工和石油化工行業(yè)，貯存、運(yùn)輸危險(xiǎn)氣體，對不銹鋼復(fù)合板壓力容器的安全要求極高，為保證不銹鋼復(fù)合板壓力容器使用安全，對不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭疲勞分析。通過分析不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭疲勞系數(shù)和疲勞程度，從而確定不銹鋼復(fù)合板壓力容器使用時(shí)間，從而保證不銹鋼復(fù)合板壓力容器使用安全。
1.1不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭疲勞系數(shù)
想要分析不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭疲勞程度，就必須先知道不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭疲勞系數(shù)，疲勞系數(shù)的準(zhǔn)確度將決定疲勞程度的準(zhǔn)確度[3]。其中焊接接頭疲勞系數(shù)與熱點(diǎn)應(yīng)力系數(shù)和缺口應(yīng)力系數(shù)有關(guān)。已知熱點(diǎn)應(yīng)力與焊接接頭腐蝕程度有關(guān)，焊接接頭被腐蝕出坑的深度和寬度與熱點(diǎn)應(yīng)力成正比關(guān)系，則有：式中tK代表熱點(diǎn)應(yīng)力，r代表焊接接頭被腐蝕出坑的深度，w代表焊接接頭被腐蝕出坑的寬度。已知焊接接頭缺口應(yīng)力與缺口半徑、缺口深度有關(guān)，缺口應(yīng)力與缺口半徑、深度成正比關(guān)系，則有：式中fK為焊接接頭缺口應(yīng)力，l為焊接接頭缺口半徑，a為焊接接頭缺口深度。由（1）式和（2）式可以得知熱點(diǎn)應(yīng)力和缺口應(yīng)力。而熱點(diǎn)應(yīng)力和缺口應(yīng)力與焊接接頭疲勞系數(shù)成正比關(guān)系，已知焊接接頭的疲勞系數(shù)為F，將（1）式和（2）式帶入，則有： 通過（3）式可以確定焊接接頭疲勞系數(shù)，焊接接頭的疲勞系數(shù)得出的質(zhì)量等級如表1所示。其中1質(zhì)量最差，7質(zhì)量最好。焊接接頭疲勞系數(shù)越高，焊接接頭疲勞程度越高[4]。
1.2判定不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭疲勞程度
由1.1的計(jì)算可知，不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭疲勞程度由焊接接頭疲勞系數(shù)決定，隨著循環(huán)次數(shù)增多，則有:其中是焊接接頭疲勞程度，是以可以確定不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭疲勞程度與焊接接頭疲勞系數(shù)和循環(huán)次數(shù)成正比。然而焊接接頭系數(shù)與熱點(diǎn)應(yīng)力和缺口應(yīng)力有關(guān)，由此可以確定不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭疲勞程度與熱點(diǎn)應(yīng)力和缺口應(yīng)力有關(guān)，也可以直接通過熱點(diǎn)應(yīng)力和缺口應(yīng)力直接判定不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭疲勞程度[5]。由（4）式可知，焊接接頭疲勞系數(shù)越高，不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭疲勞程度越高。
2實(shí)驗(yàn)論證分析
為保證本文提出的不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭疲勞分析方法有效性，進(jìn)行試驗(yàn)論證分析。通過判定實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的誤差率，對比論證本文提出的不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭分析方法與傳統(tǒng)分析方法。在實(shí)驗(yàn)過程中，保證實(shí)驗(yàn)使用的不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭位置、長度、缺陷一致。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。在圖1中可以發(fā)現(xiàn)，隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)的增加，本文提出的不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭疲勞分析方法隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)增加，得出的誤差率沒有明顯變化，而傳統(tǒng)分析方法隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)的增加，誤差率不斷隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)增高。做第一次實(shí)驗(yàn)室時(shí)，本文提出的分析方法產(chǎn)生的誤差率與傳統(tǒng)分析方法產(chǎn)生的誤差率相等，誤差率差為0，隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)增加，兩種方法之間誤差率差也在不斷增大，做第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)，本文提出的分析方法產(chǎn)生的誤差率與傳統(tǒng)分析方法產(chǎn)生的誤差率差為0.05，做第三次實(shí)驗(yàn)時(shí)，本文提出的分析方法產(chǎn)生的誤差率與傳統(tǒng)分析方法產(chǎn)生的誤差率差為0.1，做第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)，本文提出的分析方法產(chǎn)生的誤差率與傳統(tǒng)分析方法產(chǎn)生的誤差率差為0.15，做第五次實(shí)驗(yàn)時(shí)，本文提出的分析方法產(chǎn)生的誤差率與傳統(tǒng)分析方法產(chǎn)生的誤差率差最大，誤差率差為0.25。由此可見，本文提出的不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭疲勞分析方法比傳統(tǒng)分析方法產(chǎn)生的誤差率更小、結(jié)果更準(zhǔn)確，可以更精準(zhǔn)分析出不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭疲勞程度，從而確定不銹鋼復(fù)合板壓力容器使用時(shí)間，保證不銹鋼復(fù)合板壓力容器質(zhì)量安全。
3結(jié)束語
綜上所述，不銹鋼復(fù)合板壓力容器應(yīng)用廣泛，盛裝各種氣體和液體，承載著極強(qiáng)的壓力，是以對不銹鋼復(fù)合板壓力容器質(zhì)量要求極高，然而在制作過程中，不銹鋼復(fù)合板壓力容器存在焊接工藝，影響不銹鋼復(fù)合板壓力容器質(zhì)量安全，由此可見焊接接頭的壽命直接影響著不銹鋼復(fù)合板壓力容器的壽命。是以不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭疲勞分析具有十分重要的意義。因?yàn)橹挥写_定不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭的安全問題和壽命，才能保證不銹鋼復(fù)合板壓力容器的安全質(zhì)量，確定不銹鋼復(fù)合板壓力容器使用年限。由此可見必須不斷研究不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭疲勞分析方法，精確不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接接頭疲勞程度，從而保證不銹鋼復(fù)合板壓力容器質(zhì)量安全。
參考文獻(xiàn)
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[3]魏世同,姜海昌,陸善平.快捷貨車轉(zhuǎn)向架用Q345E鋼板焊接接頭疲勞性能研究[J].電焊機(jī),2020,50(01):105-108+113+129.
作者：袁紅 沈強(qiáng) 單位：大連鍋爐壓力容器檢驗(yàn)檢測研究院有限公司