Saviez-vous que le soudage peut laisser des tensions cachées qui affaiblissent les structures ? Cet article présente six méthodes efficaces pour éliminer les contraintes résiduelles dues au soudage et garantir ainsi la durabilité et la sécurité des appareils à pression. Des traitements thermiques aux techniques mécaniques, ces stratégies s'attaquent aux contraintes internes qui peuvent entraîner des défaillances dues à la fatigue et à la corrosion sous contrainte. Découvrez des solutions pratiques pour améliorer l'intégrité de vos structures soudées et prévenir des défaillances coûteuses. Lisez la suite pour savoir comment ces méthodes peuvent améliorer vos projets de soudage.
Après le soudage de la cuve sous pression, des contraintes résiduelles apparaissent dans la zone de soudure structurelle. Cela est dû au fait que le champ de température de chauffage inégal pendant le soudage provoque une contrainte interne qui atteint la limite d'élasticité du matériau, entraînant une déformation plastique dans des zones locales. Même lorsque la température revient à l'état uniforme d'origine, la contrainte interne demeure dans la structure, d'où le terme "contrainte résiduelle".
La valeur maximale et la répartition de la contrainte résiduelle de soudage ont un impact négatif direct sur la résistance à la traction. défaillance due à la fatigue et la fissuration par corrosion sous contrainte des navires.
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La recherche montre qu'une fois qu'un navire est soudé, contrainte résiduelle l'accompagnera inévitablement.
Bien que le mécanisme de génération des contrainte résiduelle dans les appareils à pression a été comprise de manière préliminaire, le niveau de contrainte résiduelle varie considérablement en raison des différences dans les dimensions externes, les procédés de soudage, les procédures de soudage et la taille des contraintes. En outre, la distribution des contraintes résiduelles peut être très complexe.
Il est donc nécessaire de développer des contre-mesures raisonnables pour éliminer ou réduire les contraintes résiduelles de soudage afin de garantir une qualité économiquement raisonnable et un fonctionnement sûr pendant le service, évitant ainsi les accidents.
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Dans des conditions contrôlées, appliquer une ou plusieurs fois à l'embarcation une charge externe légèrement supérieure à celle qu'elle subit dans ses conditions de fonctionnement.
La contrainte formée par la charge se superpose à la contrainte résiduelle de soudage existant localement dans la cuve.
Lorsque la contrainte résultante est inférieure à la rendement des matériaux le matériau est dans un état élastique et la relation entre la contrainte et la déformation est linéaire.
Lorsque la contrainte composite atteint la limite d'élasticité du matériau, une déformation plastique se produit localement.
Lorsque la valeur de la contrainte externe augmente, la plage de la contrainte composite atteignant la limite d'élasticité augmente également, et la plage de la déformation plastique augmente en conséquence, mais la valeur de la contrainte n'augmente pas ou très peu.
Comme le conteneur lui-même est continu, pendant l'élimination de la charge externe, la zone de déformation élastique et la zone de déformation élastique se rétablissent simultanément dans un état élastique. La contrainte résiduelle de soudage existant dans le conteneur est partiellement éliminée, et l'ampleur de la contrainte résiduelle éliminée est égale à la valeur de la contrainte générée par la charge externe.
L'ensemble du récipient soudé doit être chauffé à une température de 500℃~Ac1 à une vitesse de chauffage spécifique et maintenu à cette température pendant un certain temps pour permettre la recristallisation du métal déformé, ce qui entraîne la formation de nouveaux grains équiaxes.
Ce procédé permet d'éliminer tous les types de défauts cristallins, de réduire les émissions de gaz à effet de serre et d'améliorer la qualité de l'air. résistance des métauxet améliore la ténacité, ce qui, à son tour, détend et libère les contraintes résiduelles du soudage.
Les appareils sous pression étant généralement de grande taille, ils ne peuvent pas être traités thermiquement dans un four comme le sont les équipements ou les pièces mécaniques de plus petite taille.
Pour y remédier, la paroi extérieure du conteneur peut être recouverte d'une couche d'isolation thermique, ou bien le conteneur peut être traité thermiquement à l'aide d'un chauffage électrique ou en injectant du carburant pour créer une température élevée à l'intérieur du conteneur.
Le principe du traitement thermique local est similaire à celui du traitement thermique global. Actuellement, la zone de soudure est principalement chauffée à l'aide de plaques chauffantes infrarouges ou de résistances à chenilles.
En raison du chauffage localisé, l'élimination des contraintes résiduelles n'est pas aussi efficace que celle du traitement thermique global. Le traitement thermique local ne peut que réduire la valeur maximale de la contrainte résiduelle. stress interneLa répartition des contraintes est donc relativement douce, mais l'élimination des contraintes n'est pas totale.
Néanmoins, le traitement thermique local peut améliorer les propriétés mécaniques de l'acier. joints soudés. Il convient de noter que ce traitement est généralement limité aux joints soudés les plus simples.
L'effet thermique de la différence de température peut être utilisé pour éliminer les contraintes résiduelles dans les pièces. zone de soudure en formant un champ de contrainte inverse.
La clé du succès de cette méthode réside dans la sélection de la différence de température appropriée Δt, qui dépend de la limite d'élasticité du matériau σs, du module E et du coefficient de dilatation thermique β.
En choisissant la zone de chauffage et le Δt appropriés, cette méthode permet de réduire efficacement les contraintes sans provoquer de déformation plastique ou de perte de réserves plastiques, ni affecter la structure métallographique du métal.
L'effet de soulagement du stress peut être significatif, allant de 50% à 70%.
Cette méthode est particulièrement utile pour les structures en plaques et en coques avec des soudures régulières et une épaisseur modérée.
Lors d'un martelage rapide et uniforme, le métal soudé subit une extension plastique transversale qui peut, dans une certaine mesure, compenser le rétrécissement de la soudure. En outre, la déformation élastique causée par la contrainte résiduelle de traction dans cette zone peut être relâchée, éliminant ainsi partiellement la contrainte résiduelle de soudage.
En faisant exploser la ceinture d'explosifs disposée au niveau ou à proximité du cordon de soudureL'onde de choc de l'explosion instantanée interagit avec la contrainte résiduelle dans le métal, ce qui entraîne une déformation plastique et une relaxation de la contrainte résiduelle dans la zone du cordon de soudure.
Le traitement par explosion permet non seulement d'éliminer efficacement les contraintes résiduelles de soudage, mais aussi de générer une certaine quantité de contraintes de compression dans la zone de traitement, améliorant ainsi la résistance à l'endommagement du joint soudé soumis à une contrainte de traction.
Le traitement thermique est donc inefficace pour obtenir ce résultat.
La méthode d'explosion est unique en ce qu'elle permet d'éliminer les contraintes résiduelles dans les techniques de réparation des soudures lors de l'inspection des appareils sous pression en service.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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