专利名称：一种调质钢厚板焊接结构残余应力的消除方法
技术领域：
本发明涉及金属构件的残余应力消除技术，特别提供了一种调质钢厚板焊接结构残余应力的消除方法。
焊接结构广泛应用于机械、冶金、能源、化工等许多行业。由于焊接接头自身的弱点，焊接结构往往从此处破坏。焊接结构破坏的形式有多种，如疲劳、脆断、应力腐蚀开裂、蠕变、失稳等，这些失效形式多与焊接残余应力有关，而焊接残余应力始终伴随着焊接过程产生。因此消除焊接残余应力对于保证产品结构的安全运行具有重要意义。
对于采用调质钢、不锈钢、异种钢等材料制造的大型焊接构件，采用传统的退火热处理方法难以达到有效消除焊接残余应力的目的，而近30年来出现的爆炸法消除应力技术是一个好方法。它采用爆炸冲击波作为能量，采用爆炸法消除残余应力的思想已出现30年左右，其不使用其它能源，操作简单，成本低，效果好，在国内外已有相当的研究和应用。但是，从所有的研究和应用及其有关专利报道的情况看，还没发现在采用调质钢厚板制造的大型焊接构件上成功应用的实例，以下给出两个分别在日本和美国申请的专利。
专利1 Japanese Patent No 53-48188只是针对管道焊缝消除应力方法的一个设想，采用的是通用的工业导爆索，以后未见在此国家中的其它应用报道。专利2 U.S.Patent No.3,282,743提出了同样一个消除金属结构中残余应力的方法(或称思想)，也没有达到工程应用的地步，以后也未见该方法的具体研究和应用的报道。
本发明的目的在于提供一种调质钢厚板焊接结构残余应力的消除方法，操作简单，成本低，效果好，特别适用于大型工件。
本发明提供一种调质钢厚板焊接结构残余应力的消除方法，适用板厚为40-80mm，屈服强度400-600Mpa的调质钢厚板，采用炸药作为能量在钢板表面爆轰以引入压应力波，使整个截面中的焊接残余应力得到释放，其特征在于所用炸药为板条状橡胶炸药，爆速为3500-4500m/s，密度0.9～1.1g/cm3，药条截面尺寸为(8-12)mm厚×(10-15)mm宽；爆炸时药条下采用1-2mm厚的防烧蚀隔离垫；将2-4条药条沿焊缝高应力区集中均匀布置，药条间距5-15mm。考虑到钢板厚度较厚，焊缝两面可以分别布药进行爆炸处理。由于采用了焊缝两面分别布药进行爆炸处理的工艺，在实际爆炸施工中，每条焊缝可以分时分段进行处理，即一次处理长度可根据现场情况灵活调整，可以在一天中的任何时间里间断地进行。对于与环向焊缝相交的纵向焊缝，可以随环向焊缝一起爆炸处理，从而使焊接结构得到最好的消除应力效果。本发明采用本发明工艺，可以彻底解决40-80mm厚的调质钢厚板或其他钢板的消除焊接残余应力难题，消除效果可达到50-100％，远远超过局部热处理的方法，从而可以有效避免结构过早发生疲劳、脆断等形式的破坏。该工艺实施简单，工效高，操作灵活，很适合于水电站工地等超大型焊接构件的应用。
附
图1焊缝两侧布药方式示意。
实施例11991-1993年在湖北清江隔河岩水电站工程压力钢管焊接中成功采用了此工艺技术，为工程提前半年并网发电做出了贡献。该工艺于97年通过中科院沈阳分院组织的科研成果鉴定。该工程压力钢管消除应力的厚度为40-46mm，材料为SM-58Q调质钢，巴西生产。爆炸处理皆在夜晚施工以避免与其他现场施工干扰，配合钢管制造进度进行分时分段爆炸处理。爆炸时采用里侧3条药，外侧2条药沿焊缝均匀布置的工艺，药条截面为10×10mm，药间距为10-15mm，分别爆炸，一次处理焊缝长度约10米。最终整体达到消除应力60％的目的，达到了设计指标的要求。
实施例21999年至今在湖北三峡工程压力钢管制造中采用本发明的爆炸工艺，成功地消除了日本进口的60mm厚、强度高达600MPa的NKK-HITEN610U2调质高强钢厚板中的焊接残余应力，达到了消除50％屈服应力的设计要求，目前仍在进行中。爆炸时采用里侧4条药、外侧3条药的工艺。附图焊缝两侧采用不同布药方式的爆炸工艺。
权利要求
1.一种调质钢厚板焊接结构残余应力的消除方法，适用板厚为40-80mm，屈服强度400-600Mpa的调质钢厚板，采用炸药作为能量在钢板表面爆轰以引入压应力波，使整个截面中的焊接残余应力得到释放，其特征在于所用炸药为板条状橡胶炸药，爆速为3500-4500m/s，密度0.9～1.1g/cm3，药条截面尺寸为(8-12)mm厚×(10-15)mm宽；爆炸时药条下采用1-2mm厚的防烧蚀隔离垫；将2-4条药条沿焊缝高应力区集中均匀布置，药条间距5-15mm。
2.按照权利要求1所述调质钢厚板焊接结构残余应力的消除方法，其特征在于焊缝两面分别布药进行爆炸处理。
全文摘要
一种调质钢厚板焊接结构残余应力的消除方法,采用炸药作为能量在钢板表面爆轰以引入压应力波,使整个截面中的焊接残余应力得到释放,其特征在于:所用炸药为板条状橡胶炸药,爆速为3500－4500m/s,密度0.9～1.1g/cm
文档编号C21D9/50GK1331349SQ0011057
公开日2002年1月16日 申请日期2000年6月28日 优先权日2000年6月28日
发明者陈怀宁, 谭胜禹, 林泉洪, 陈静, 马耀芳, 祝时昌, 陈亮山, 黄春玲, 刘贺全, 潘兴 申请人:中国科学院金属研究所