inconel600是一種鎳-鉻-鐵基固溶強化鎳基合金，700℃以下具有良好熱強性、較高耐腐蝕性和高塑性等優(yōu)點，可避免硫蝕引起的脆化。但其液態(tài)金屬流動性較差，焊接過程中易產(chǎn)生熱裂紋，形成未熔合缺陷，且inconel600合金線膨脹系數(shù)大，焊接過程中不均勻溫度場會導致焊后產(chǎn)生較高的焊接殘余應力。本文采用振動時效消除inconel600焊接爐管焊接殘余應力，并采用盲孔法測量振動時效前后殘余應力，了解處理前后筒體殘余應力的變化特點。

焊接方法及參數(shù)

試驗爐管筒體內(nèi)徑為325mm，壁厚為8mm。爐管內(nèi)部分布6條筋板，中部在工作情況下要承受700℃的高溫，且處于腐蝕環(huán)境中。生產(chǎn)過程中，對處于嚴苛工作環(huán)境下的焊縫部位還需焊接包箍圈補強。筒體材料為inconel600，采用GTAW焊接方法焊接，整段爐管由6段拼焊完成，開V形坡口焊接。

振動時效工藝

振動時效是將激振器加持在工件上，用橡膠墊將工件支撐，通過控制器調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速。使工件處于共振狀態(tài)，讓工件需時效的部位產(chǎn)生一定幅度和一定周期的交變運動并吸收能量。使工件內(nèi)部發(fā)生微觀粘彈性力學變化，從而降低工件的局部峰值應力和均化工件的殘余應力場，達到防止工件變形與開裂，保證工件尺寸穩(wěn)定之目的。試驗設備采用南京聚航科技有限公司的JH-700A智能頻譜交流振動時效設備。   

振動時效前采用不同的速度和頻率測得焊接爐管存在4處共振點。對共振點振動時效15min后，再次對4處共振點檢測。

盲孔法測量爐管殘余應力

采用盲孔法測量爐管殘余應力。振動時效前測點主要分布在爐管環(huán)縫A上，測量點1,3,5位于熔合線處，測量點2,4位于焊縫中心處，其中2號點位于環(huán)縱焊縫相交處。為了對比振動時效前后應力狀態(tài)，振動時效后的檢測點選用同一條環(huán)焊縫，在原檢測點的對稱面選取測試點。

測試結(jié)果分析

對比振動時效前后加速度與轉(zhuǎn)速曲線圖，振后共振點部分略向左移，峰值變窄，加速度峰值比振前升高，達到了振動時效效果。

表1 爐管殘余應力測試數(shù)據(jù)

殘余應力測試結(jié)果見表1，振動時效前焊縫中心到熔合線10-15mm寬度都處于較高的拉伸應力狀態(tài)。3號測點最大主應力峰達750MPa。該筒體直徑與厚度比很大，可視為平板對接模型，焊縫中心是拉應力高點。從測試數(shù)據(jù)可以看出，振動時效后，各點殘余應力顯著降低，原最大應力峰值降低至194Mpa，測點3、4、5的應力均勻化程度較大。測點5的應力降幅最小，成為振動時效后應力最大點。

初始應力分布對振動后的應力重新分布有顯著影響，由于振動引起的應力均化作用，壓應力或低應力趨向正應力。但不大于實測峰值應力。由于爐管焊接結(jié)構(gòu)的復雜和特殊性，5個測試點都為較高的拉應力，振動時效可以有效降低并均勻爐管環(huán)焊縫上的焊接殘余應力，使焊后焊縫區(qū)至熔合線處的拉伸應力得以松弛。

經(jīng)過振動時效后，除測試點5之外，其余測試點的應力消除率都在70%以上，說明了振動時效對降低殘余拉應力起到了顯著的效果。

結(jié)論

1. 盲孔法殘余應力測試結(jié)果表明，inconel600爐管焊接后，環(huán)焊縫A由焊縫中心到熔合線約10-15mm寬度都處于較高的拉伸應力狀態(tài)。

2. 爐管環(huán)縫A焊后最高焊接殘余應力高達752MPa。振動時效使該點殘余應力降低至194MPa。

3. 振動時效降低并均勻了爐管環(huán)焊縫A上各點的殘余應力，處于較高拉應力的測試點，振動時效后的應力消除率都高于70%。