용접 도중 불균형 열 입출력 때문에, 내부 온도 필드, 스트레스 필드, 구성 요소의 미세 구조는 급격한 변화를 겪습니다.유연성-플라스틱 변형의 불균형으로 쉽게 이어질 수 있습니다.따라서 용접 기술을 사용하여 가공된 작업 조각은 다른 가공 방법에 비해 잔류 스트레스에 더 많이 영향을 받는다.

01용접 스트레스의 종류

용접 된 구조물에 존재하는 스트레스는 원인과 특성에 따라 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다.

열압력:용접 과정 중 불균형 히팅 및 냉각에 의한 스트레스. 용접 과정 중 변경되는 순간적 스트레스입니다.

단계 전환 스트레스:용접 과정에서 관절 부위의 불규칙한 조직 변형으로 인한 스트레스는 종종 탄소 동등이 높거나 프로세스가 부적절하면 발생합니다.

제한된 스트레스:용접 과정에서 구조 자체 또는 외부 제약으로 인한 스트레스

수소로 인한 스트레스:용접 후 미세 결함에서 분산 수소 축적로 인해 용접 된 관절 부위의 지역 스트레스는 수소 함량이 높으면 쉽게 생성됩니다.

용접 잔류 스트레스

용접 후 구조 내에서 존재하는 스트레스는, 때로는 용접 잔류 스트레스로도 불립니다. 구조 내의 모든 가로단에서 자기 균형을 이루는 내부 스트레스입니다.

각종 용접 스트레스의 크기와 분포는 용접 재료와 철강의 특성 (강도 및 팽창 계수와 같은), 용접 공정 방법,열 입력, 프로세스 매개 변수, 용접 조립 순서 및 작동 방법뿐만 아니라 구조 자체 또는 외부 제약, 용접 환경 조건 등.그들은 종종 조합과 중첩으로 나타납니다..

02 용접 스트레스 의 위험

용접 균열을 일으키는

온도, 조직 및 구조적 경직성 제약의 상호 작용 하에서, 용접 스트레스가 특정 값에 도달하면, 그것은 다양한 뜨거운 균열의 주요 원인이 될 것입니다.차가운 균열, 등, 구조물의 품질에 영향을 미치고 잠재적인 위험을 초래하고, 수제 된 부품의 수리 또는 폐기로 이어집니다.

구조물의 부하 운반 능력을 줄이십시오

(1) 용접된 부품에 잔류 스트레스와 작업 스트레스가 쌓여 있기 때문에 부품이 견딜 수 있는 스트레스가 증가합니다.하지만 실제로는 구조물의 부하를 지탱하는 능력을 줄이거나 구조물의 강도 안전 범위를 낮춰줍니다..

(2) 스트레스 수준이 재료의 양력 한도를 초과하면 관절 영역에서 팽창성 플라스틱 변형이 발생하여 재료의 유연성의 일부를 소비합니다.

(3) 두꺼운 벽 구조물의 용접 부지에서는 3차원 교차 용접 또는 용접의 결함이 삼축 팽창 스트레스를 유발할 수 있습니다.플라스틱 변형에 노출되는 재료의 능력을 줄이세요, 그리고 낮은 스트레스의 깨지기 쉬운 골절의 기원이 될 수 있습니다.

(4) 낮은 주기 피로 부하 하에서 더 높은 팽창 잔류 스트레스는 오랫동안 사용 된 구조물에 특정 수준의 변형을 일으킬 수 있습니다.

스트레스로 인한 부식

잔류 팽창 스트레스의 존재는 부식 매체에서 작업 조각의 구조에서 스트레스 진열 균열을 유발하여 스트레스 진열과 낮은 스트레스 부서지기 쉬운 골절을 유발합니다.

구조 차원의 안정성에 영향을 미칩니다.

특히 용접 후 가공해야 하는 구조물에서는 가공 후 내부 스트레스 균형이 깨지고 구조 변형이나 불안정한 가공 크기를 유발합니다.

03 용접 스트레스에 영향을 미치는 요인

구조적 형태의 영향

(1) 태블릿 도킹: 수직 및 가로 용접에서 잔류 스트레스의 분포는 그림 1에 나타납니다.

(2) 압력 용기 실린더 둘레 매듭. 길쭉한 용접에서 잔류 스트레스의 크기와 분포는 실린더의 지름과 관련이 있습니다.실린더 벽의 두께, 그리고 압축성 플라스틱 변형 구역의 너비 (그림 2에서 보여진 바와 같이), 그리고 실린더 지름의 증가와 함께 증가,플라스틱 변형 구역의 확장과 함께 감소하는 동안.

그림 1 평면판의 부트 관절에 잔류 스트레스의 분포

그림 2 실린더형 둘레 톱니의 길쭉한 용접에서 잔류 스트레스의 분포

딱딱한 제약의 영향

(1) 태블릿 도킹: 두 개의 철판은 용접 전에 가로 방향으로 딱딱하게 고정되어 있으며 용접 후 길쭉한 스트레스에 큰 영향을 미치지 않습니다.두 가로 면은 하나의 팽창 스트레스가 있습니다 (그림 3에서 보여진 바와 같이)좁은 판은 높은 제약 스트레스, 넓은 판은 제약 스트레스 감소로 이어집니다. 긴 용접에 대한 경우, 첫 번째 용접 끝의 스트레스는 상대적으로 작습니다.외부 제약 제거 후, 제약 스트레스는 제거되고 잔류 스트레스는 재분배됩니다.

(2) 임베디드 블록 연결의 닫힌 용접 매듭. 껍질 구조에 파이프 소켓 또는 삽입이 있으며, 강력한 딱딱한 제약을 제공합니다.내부 스트레스가 커질수록융합 블록의 길쭉한 스트레스 (즉, 접착 스트레스 σ t) (그림 4) 는 용접 매듭 근처의 팽창 스트레스이며, 이는 σ s까지 도달 할 수 있습니다.선광 스트레스 σ r) 는 또한 웰드 매듭 근처에 팽창 스트레스입니다. 인레이의 중심에 σ t = σ r, 양방향 스트레스 필드가 있습니다. 인레이의 지름이 작을수록 양방향 스트레스 값이 높습니다.인수 용접의 스트레스는 합동 형태와 관련이 있습니다, 그리고 외부 좌석 유형의 스트레스는 작습니다; 플러그인 유형은 높은 경직성과 높은 스트레스가 있습니다.

그림 3: 단단한 제약이 용접 스트레스에 미치는 영향

그림 4 디스크 삽입 블록의 닫힌 용접 매듭의 용접 스트레스

판 두께와 굴곡 모양의 영향

잔류 스트레스의 분포는 판의 두께에 따라 변하며, 용접축에 수직 인 가로 스트레스는 무시 할 수 없습니다.2의 다층 잠수 활 용접에서 잔류 스트레스의 측정 값.25Cr-1Mo 초 두꺼운 판. 표면 근처의 잔류 스트레스가 최고에 도달한다는 점에 주목할 필요가 있습니다.그리고 이 양방향 또는 삼축적 스트레스는 이 유형의 강철 용접에 가로 균열의 발생의 중요한 이유입니다V 모양의 갈라지는 두 개의 V 모양의 갈라지로 변경되면 두 개의 V 모양의 갈라지는 뿌리에서 압축 스트레스가 발생하여 용접 균열을 피하는 데 유용합니다.그림 6에서 보여진 바와 같이a) 시험제품 b) 55mm 두께의 판: c) 100mm 두께의 판

그림 6 두 개의 V 모양의 구획의 대칭 용접 과정에서 잔류 스트레스 분포

용접 과정 매개 변수의 영향

용접 열 입력 증가와 함께, 난방 너비와 잔류 스트레스가 증가하고, 팽창 잔류 스트레스의 너비도 증가합니다.

용접 방향의 영향

양측 잔류 스트레스는 용접 매듭과 그 인접한 플라스틱 변형 구역의 길쭉하고 가로 수축으로 인한 스트레스 합성입니다.그 크기와 분포는 판 길이와 용접 방향과 관련이 있습니다. 중부에서 양쪽 끝으로 용접할 때, 중심은 압축 스트레스입니다. 양쪽 끝에서 중부로 용접할 때, 그림 7에서 보이는 것처럼 양쪽 끝에 압축 스트레스가 있습니다.a) 중부에서 양쪽 끝까지 용접; b) 중심을 향해 양쪽 끝을 용접

그림 7: 양측 잔류 스트레스 분포에 대한 용접 방향의 영향

단계 전환의 영향

고탄소 적재로 고강도 강철을 용접할 때, HAZ와 용접 미시 구조는 오스텐라이트에서 마르텐라이트로 변환되며, 그 결과 특정 부피가 증가합니다.이 과도기 온도에서, 물질은 탄력을 회복하여 단계 전환 스트레스가 발생합니다. 불규칙한 플라스틱 변형으로 인한 용접 스트레스가 덮여 있습니다.단계 전환 구역에서 압축 스트레스가 될 수 있습니다., 및 부피 (삼축) 팽창은 또한 특정 영역에서 중요한 가로 팽창 단계 전환 스트레스를 유발할 수 있으며 이는 차가운 균열로 이어지는 주요 요인 중 하나입니다.

04 용접 스트레스 예방 및 감소 방법

합리적인 용접 순서와 방향을 채택

기본 원리는 평면 상에 톱니를 굽는 경우, 길쭉한 수축과 가로 수축이 비교적 자유로워야 한다는 것입니다.구조에서 가장 큰 수축을 가진 용접은 먼저 용접해야합니다, 예를 들어, 먼저 부트 용접을 용접하고, 그 다음 필레 용접을 용접합니다.용접 순서는 교차 지점이 결함으로 인해 손상되지 않고 낮은 경직성을 보장해야합니다.그림 8에서 보이는 것처럼 ABC는 합리적이고 D는 불합리합니다.

그림 8 십자 용접의 용접 순서

가능한 한 작은 용접 열 입력을 사용하려고 노력

작은 용접 열 입력은 불규칙한 난방 영역의 범위와 용접 수축의 양을 줄일 수 있습니다.다층 및 다번접속 용접, 낮은 전류 빠른 비 스윙 용접 및 집중 용접 열 소스는 세분 용접 및 세분 역 용접에 대한 간층 온도를 제어하는 데 사용됩니다.열 공급량을 줄이기 위해.

전체 전열을 채택

전체 사전 난방은 용접 관절 면적과 전체 구조 사이의 온도 차이를 줄일 수 있습니다.용접 열 주기에서 불규칙한 팽창과 수축으로 인한 불규칙한 플라스틱 변형을 줄이고 용접 스트레스를 줄이기 위해예를 들어, 금속의 뜨거운 용접 방식에서는 600 °C까지 가열됩니다.

망치

용접 후, 용접 구슬을 빠르고 균등하게 찌르는 것은 용접 금속의 플라스틱 변형을 유발할 수 있으며, 이는 용접 변형과 용접 스트레스를 줄일 수 있습니다. 일반적으로 평평하고 긴그리고 둥근 머리의 망치 (작작으로 변형될 수 있다), 그러나 밋밋한 끝은 아닙니다) 는 2mm 범위에서 영향을 미치기 위해 온건한 힘으로 순차적으로 타격하는 데 사용해야합니다.용접 진주 길이와 망치 온도는 재료 특성에 따라 선택되어야 합니다일반적으로, 뿌리 용접 껍질은 균열을 피하기 위해 찔러서는 안되며, 커버 용접 껍질은 외모에 영향을 미치지 않기 위해 찔러서는 안 됩니다.

수소의 영향을 줄이세요

특히 차가운 크래킹에 대한 경향이있는 고강성 합금강의 경우 수소의 영향을 줄이는 데 주의가 필요합니다.낮은 수소 용접 막대와 알칼리 플럭스를 사용하는 경우, 그리고 건조하고 규정에 따라 건조 실린더에 저장, 그들은 습도, 기름, 썩기 등을 제거 할 필요에 따라 가져갈 수 있습니다용접 환경 온도를 제어, 그리고 필요에 따라 수분화 처리를 수행합니다. 즉, 상황에 따라 용접 후 2-3 시간 동안 250 °C 또는 350 °C까지 1-2 시간 동안 즉시 열합니다.

스트레스 완화 치료

용접 잔류 스트레스 제거는 용접 부위에 가까운 팽창성 플라스틱 변형을 유발하고 잔류 플라스틱 변형의 정도를 줄임으로써 달성됩니다.
(1) 스트레스 완화 열처리 (스트레스 완화 소화) 가열 된 구조를 전체적으로 또는 소용돌이를 위해 철강의 단계 전환점 아래로 20-30 °C 로 로컬로 가열합니다.방열 중에 미끄러짐을 통해 스트레스 완화를 위해 필요한 플라스틱 변형을 생성하기 위해약 1 시간 동안 특정 온도에서 유지하는 것은 스트레스를 효과적으로 제거 할 수 있으며 두꺼운 벽 구조물의 열 처리에 필요한 대부분의 시간은 난방 및 냉각에 사용됩니다.이 방법은 일반적으로 70%에서 90%의 잔류 스트레스를 완화 할 수 있습니다.동시에, 그것은 또한 대부분의 강철 용접 부위의 물질을 향상 시켰습니다.가열 속도와 단열 온도를 신중하게 선택하는 것이 중요합니다..

(2) 로딩 방법: 가접 결합의 잔류 스트레스 구역에서 기계적 원리를 사용하여 로딩하고 플라스틱 변형을 유발합니다.그리고 부하 감소 후 관절 영역에서 팽창력을 느슨하게이 방법은 상대적으로 낮은 양력 강도를 가진 플라스틱 재료에만 적용됩니다.그리고 물 온도가 재료의 깨지기 쉬운 전환 온도 이상에 주의를 기울여야 합니다찌르는 방법 또한이 원칙을 따라야합니다. 최근 몇 년 동안 폭발 스트레스 완화 방법과 진동 스트레스 완화 방법이 개발되었습니다.

(3) 온도차 스트레칭 방법 (또는 낮은 온도 스트레스 완화 방법). 적절한 옥시아세틸렌 타치로 용접 매듭의 양쪽을 가열하십시오.배수 파이프로 물을 후방에서 일정 거리에 뿌리십시오 (그림 9 참조), 그리고 양쪽에 높은 온도 (약 200 °C) 와 용접 매듭에 낮은 온도 (약 100 °C) 를 갖는 온도장을 만들기 위해 동일한 거리를 유지합니다.이것은 양쪽에서 열 확장을 일으켜 용접 매듭의 팽창성 플라스틱 변형을 유발합니다.이 방법은 낮은 탄소 강철에 큰 문제가 아닙니다.그러나 합금강의 재료에 대한 온도의 영향에 특별한 주의를 기울여야합니다..

그림 9 온도 차이 스트레칭 방법