焊接残余应力,是焊接工程研究领域的重点问题。涉及焊接的各种工程应用中,都十分关注残余应力的影响。
由于焊接应力将会直接影响焊接结构焊后的承载能力或抵抗破坏的能力,为了防止与减小焊接残余应力,可从设计和工艺两个方面着手。本文介绍了几种焊缝残余应力的消除方法,比较了几种方法在生产中的实际应用价值,提高了后续生产中塔架的强度。
通过近年来各风电塔架生产厂家的实际应用来看,热处理设备如加热炉等设备投资大、时效周期约在8h 以上,能耗大,并且需要专用的炉体或大容量电源,这势必会受到场地的限制。另外,热处理还有燃料废气的排放,在如今严格要求环保的社会环境下,使用成本过高。振动时效周期只有0.5 个小时左右,其能耗只有热时效的5% 左右,在生产场地只需要有380V 的电源即可使用,除了有些许噪声污染外并无其他污染源,相对较为友好。因此,近年来大多使用振动时效来消除塔架、塔架与法兰焊缝处的残余应力。
豪克能是新兴的一种金属加工技术,它利用激活能和冲击能对金属零件进行加工,一次加工即可使零件表面达到镜面并实现改性的创新性能量加工技术。豪克能焊接华体设备的原理是利用大功率能量推动冲击工具以每秒2 万次以上的频率冲击金属物体表面,由于豪克能的高频、高效和聚焦下的大能量,使金属表层产生压塑性变形;同时豪克能冲击波改变了原有的应力场,产生一定数值的压应力,并使冲击部位得以强化。通过外部的高频冲击,将能量输入到焊缝金属内部,使内部金属晶粒发生滑移,增加了位错,从而增加了由于内部应力导致金属蠕变的难度,所以变形减少了,通过预制理想压应力,增加疲劳强度。在相对整体振动时效技术来讲,可以消除80% 以上的焊接应力并且有效预防应力腐蚀和焊接开裂现象的功用。
综上所述,豪克能消除应力是最彻底的消除焊接应力的方法。在风电乃至大型钢结构焊接领域,如能够正确地推广使用,将在很大程度上提高焊缝的疲劳强度,对整体结构性能也有更好的保障。