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)域的應變集中。如果應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，因為應變是集中的，即使平均應變低也會引起較大的范性應變。應變集中（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)，如在機加工缺口的限定區(qū)域內(nèi)。避免這樣的應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，僅將設計、加工或使用者范圍內(nèi)的特點，分別給以扼要的論述。

設計方面：機械設備總免不了使用孔、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，設計者總是可以規(guī)定幾何形狀的某些細節(jié)，以減輕它們的有害影響。避免背上應變集中因子的累積迭加，按實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力從一個區(qū)域向另一區(qū)域平滑地“流動”，這些不過是擺在設計人員面前把應變集中減到限度的幾個辦法。參考文獻中對設計人員提供了不少有益的論文，并且?guī)缀趺科P于疲勞的文章都包括了許多這方面的內(nèi)容。從參考文獻中選出的一個實例，從圖中可看到若干設計的建議。關于小的設計細節(jié)（圓角半徑的變化）所測出的不同的疲勞壽命實例。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)生的殘余應力，這個問題以后在有關殘余應力部分討論；可是，部分壽命的改善卻由于消除了尖銳的圓角半徑的結果。這種效果的實例還可以舉出許多來。

有時應力集中因子不是實際設計的需要，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，而不致引起任何應力集中。ｗｗｗ．ｙｉｍｉｎｇｂｘｇ．ｃｏｍ

控制凝固對不銹鋼焊接管拉伸強度的影響。雜亂的多晶組織(PWA659)和定向凝固組織厚壁鋼管的拉伸強度相比較，后者至少到1700°F (927℃)還具有較高的強度。單晶組織(PWA1409)在室溫和較低溫度下卻得到了高得多的強度。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，晶界在逐漸移動中所提高延伸能力，特別在應力集中存在的情況下，這種延伸能力對疲勞性能是所希望。為了抵抗熱應力，低彈性模量是所希望的，由于一定的應變（由熱約束所施加的）本身引起的熱應力較低。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。為PWA659、PWA664和PWA1409厚壁管在三種溫度3400°F、1600°F和1800°F和三個應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度和塑性的顯著增加。因此，消除晶界和適當選擇保持單晶或柱狀晶的結晶取向已改善了性能。前面討論的關于低溫晶界的強化特性似乎與這些結果相矛盾。然而，只要認識到：一直到中溫，晶界所能夠強化的晶粒，由于結晶方向?qū)λΒ驊Ψ较虻牟焕內(nèi)?，那實際就不矛盾了。當然必須進一步認識到，如果不是由于不銹鋼焊接管多晶體結構而帶來的雜亂晶粒取向，就不會出現(xiàn)這些弱化晶粒。顯然，由適當控制結晶取向的定向凝固鑄造所得到的強度要比由普通鑄造而來的雜亂多晶體結構的晶界所得到的強度更大些。

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