湖南不銹鋼焊管

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不銹鋼焊管疲勞大都起因于局部區(qū)域的應(yīng)變集中。如果應(yīng)變能分散在較大不銹鋼焊管體積上，就可大大延長疲勞壽命。但是，因?yàn)閼?yīng)變是集中的，即使平均應(yīng)變低也會引起較大的范性應(yīng)變。應(yīng)變集中（由于是局部的）可能以微觀尺度出現(xiàn)，例如在某些不連續(xù)區(qū)域內(nèi)的滑移面上；或者以宏觀尺度出現(xiàn)，如在機(jī)加工缺口的限定區(qū)域內(nèi)。避免這樣的應(yīng)變集中雖不一定可能，但是只要有可能這樣作對延長疲勞壽命卻是有效的。這個(gè)課題很廣泛，不可能在這樣有限的討論中全部概括。因此，僅將設(shè)計(jì)、加工或使用者范圍內(nèi)的特點(diǎn)，分別給以扼要的論述。

設(shè)計(jì)方面：機(jī)械設(shè)備總免不了使用孔、圓角、螺紋和引起不銹鋼焊管局部體積應(yīng)變集中的許多其它幾何形狀的斷續(xù)。面對這些幾何形狀斷續(xù)的需要，設(shè)計(jì)者總是可以規(guī)定幾何形狀的某些細(xì)節(jié)，以減輕它們的有害影響。避免背上應(yīng)變集中因子的累積迭加，按實(shí)際可能使圓角半徑盡量地大；增添或去除不銹鋼焊管以使應(yīng)力從一個(gè)區(qū)域向另一區(qū)域平滑地“流動(dòng)”，這些不過是擺在設(shè)計(jì)人員面前把應(yīng)變集中減到限度的幾個(gè)辦法。參考文獻(xiàn)中對設(shè)計(jì)人員提供了不少有益的論文，并且?guī)缀趺科P(guān)于疲勞的文章都包括了許多這方面的內(nèi)容。從參考文獻(xiàn)中選出的一個(gè)實(shí)例，從圖中可看到若干設(shè)計(jì)的建議。關(guān)于小的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)（圓角半徑的變化）所測出的不同的疲勞壽命實(shí)例。大的齒根半徑不僅不會妨礙帶螺紋零件的有效功能；而且能使壽命提高四倍。壽命改善的一部分，雖歸于滾壓螺紋所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，這個(gè)問題以后在有關(guān)殘余應(yīng)力部分討論；可是，部分壽命的改善卻由于消除了尖銳的圓角半徑的結(jié)果。這種效果的實(shí)例還可以舉出許多來。

有時(shí)應(yīng)力集中因子不是實(shí)際設(shè)計(jì)的需要，而僅是一種完全可以避免的疏忽。為在渦輪盤上斜向鉆孔，由于有應(yīng)力集中引起了疲勞失效。用另一種固定方案，只須將不銹鋼焊管絲繞在渦輪盤凸緣的邊緣上就能起同樣的作用，而不致引起任何應(yīng)力集中。ｗｗｗ．ｙｉｍｉｎｇｂｘｇ．ｃｏｍ

控制凝固對不銹鋼焊接管拉伸強(qiáng)度的影響。雜亂的多晶組織(PWA659)和定向凝固組織厚壁鋼管的拉伸強(qiáng)度相比較，后者至少到1700°F (927℃)還具有較高的強(qiáng)度。單晶組織(PWA1409)在室溫和較低溫度下卻得到了高得多的強(qiáng)度。定向凝固厚壁管，甚至在其形變特征方面也表現(xiàn)出好得多的相對優(yōu)越性。這個(gè)不銹鋼焊接管的三種組織的拉伸延伸率，而且也容易看到，晶界在逐漸移動(dòng)中所提高延伸能力，特別在應(yīng)力集中存在的情況下，這種延伸能力對疲勞性能是所希望。為了抵抗熱應(yīng)力，低彈性模量是所希望的，由于一定的應(yīng)變（由熱約束所施加的）本身引起的熱應(yīng)力較低。兩種定向凝固材料比普通304不銹鋼焊接管有較低的彈性模量。由于厚壁管較高蠕變斷裂性能和熱疲勞性能，可以看到定向凝固材料在使用中的主要優(yōu)點(diǎn)。為PWA659、PWA664和PWA1409厚壁管在三種溫度3400°F、1600°F和1800°F和三個(gè)應(yīng)力水平的情況下的持久塑性和持久壽命的比較。對于在所有三種試驗(yàn)條件下的定向凝固材料在持久壽命和持久塑性方面都取得了顯著的改善。三種材料間的差異隨溫度增加而減少。ｗｗｗ．ｙｉｍｉｎｇｂｘｇ．ｃｏｍ

令人注意的是：與雜亂多晶組織相比，借助于控制凝固已獲得了室溫強(qiáng)度和塑性的顯著增加。因此，消除晶界和適當(dāng)選擇保持單晶或柱狀晶的結(jié)晶取向已改善了性能。前面討論的關(guān)于低溫晶界的強(qiáng)化特性似乎與這些結(jié)果相矛盾。然而，只要認(rèn)識到：一直到中溫，晶界所能夠強(qiáng)化的晶粒，由于結(jié)晶方向?qū)λΒ驊?yīng)力方向的不利而變?nèi)?，那?shí)際就不矛盾了。當(dāng)然必須進(jìn)一步認(rèn)識到，如果不是由于不銹鋼焊接管多晶體結(jié)構(gòu)而帶來的雜亂晶粒取向，就不會出現(xiàn)這些弱化晶粒。顯然，由適當(dāng)控制結(jié)晶取向的定向凝固鑄造所得到的強(qiáng)度要比由普通鑄造而來的雜亂多晶體結(jié)構(gòu)的晶界所得到的強(qiáng)度更大些。

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