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冷旋壓制造壓力容器封頭是一種已被國內外確認和廣泛應用的工藝，旋壓法工裝簡單，適用范圍廣，可有效降低成本，提高利用率。但冷旋壓法加工的封頭會產生冷加工殘余應力，并且大型平管板封頭一般由兩塊鋼板拼焊而成，折邊部位半徑往往較小，采用冷旋壓法生產，其焊接殘余應力與折邊段冷加工殘余應力疊加，容易發生意外。因此，受廠家委托，我們需要對一塊冷旋壓法生產的平管板封頭進行殘余應力測量試驗。

試驗工件詳情

此工件是大型燃油鍋爐經拼板焊接和冷旋壓加工制造而成的平管板封頭，直徑大于2m，厚度為22mm。

管板材料符合規定和圖樣要求，外觀檢查下允許存在裂紋、氣泡、結疤、折疊、夾雜和分層等缺陷；外觀檢查合格后，在要經旋壓的圓環范圍內進行了超聲波探傷以確認此范圍沒有非金屬夾雜物、裂紋、氣泡、分層等缺陷才劃線開料，再經坡口加工、組隊焊接、磨平焊縫及修整光滑后將胚料在水壓機上壓鼓成型，后在旋壓機上采用冷旋壓翻邊方式加工制造而成實驗用管板。

試驗方法及儀器

采用盲孔法測殘余應力，儀器采用JHYC靜態應變儀，JHZK殘余應力鉆孔裝置，盲孔孔徑為2mm，孔深2.5mm。

測點布置及測量步驟

鉆孔測點布置重點應放在拼板焊縫上、冷旋壓的折邊部位及管子與管板焊接的根部。

測試分3次進行，第一次是將經拼焊、磨光、壓鼓及冷旋壓成型后的平管板封頭不經過應力消除，測點布片后進行殘余應力測量。第二次在此管板基礎上對半邊管板進行劃線、鉆孔及焊上Φ70*3的管子，在管子與管板的焊接部位及管橋處貼片，進行該處的殘余應力測量。上述兩次測試完畢后，將此管板進行應力消除，消除應力后再對此管板原測點的對稱位置進行殘余應力測量。

總結

• 拼焊平管板封頭在冷旋壓過程中，折邊形狀和直邊部位在旋壓的環向壓縮應變作用下形成，并經受了劇烈的應變，因此冷旋壓卸載后這兩個部位的殘余應力大，尤其在平管板拼焊縫與冷旋壓壓輥作用處，其殘余應力已超過材料的屈服點，要求制造廠主要備料，旋壓機要精心操作，焊縫一定要打磨光滑，達到成品封頭質量要求的標準，并考慮中間消除應力的必要性；
• 管子和管板焊接根部及管橋處，殘余應力普遍較高，當它們位于管板拼板焊縫上時，殘余應力成倍增加，說明鋼板經拼焊后進行消除應力的必要性。
• 消除應力后，殘余應力普遍降低，尤其是原來殘余應力較大處，應力消除效果非常明顯，管板折邊段及直邊段應力消除達96.2%；管子與管板焊接根部及管橋應力消除達40%~85%，說明冷旋壓后，尤其是焊管后進行消除應力是很有必要的。