壓力容器在制造過程中會產生焊接殘余應力，焊接殘余應力對焊接構件的疲勞強度、脆性斷裂、耐應力腐蝕及裂紋擴展均有明顯的影響。本次研究是對壓力容器錯邊和不錯邊的焊接接頭進行了殘余應力測試，確定了焊接殘余應力的大小及方向，并在加載的條件下，對各焊接接頭測點進行了綜合應力測試，給出受載條件下的應力分布。

測點選擇

測試的兩個試件用Φ325*8的無縫鋼管焊接而成，預先控制錯邊量，使錯邊焊縫遠離約束，以求減少對測試的影響，焊接與檢驗規范按GB150-1998進行。使用兩個試件是為驗證測試數據的重復性，殘余應力測試采用盲孔法。試件尺寸及結構見圖1，容器編號及焊縫代號見表1。

測點的選擇是考慮在測試載荷應力時，應力方向為已知，可等距布置90°直角應變花；對焊接殘余應力測試采用45°應變花，既可以測出應變，又可測出焊接殘余應力的方向。殘余應力的測點布置在焊縫上，與載荷測試應變片距離相等。每個測點布置的距離間隔為50mm。坐標選定為，沿容器軸線為x方向，沿焊接接頭方向為y方向。

應力測試

焊接殘余應力測試

測試焊接殘余應力的應變花標距為2*4mm，三軸，每條焊縫布置兩片。儀器采用JHMK殘余應力測試儀，由JHYC靜態應變儀和JHZK殘余應力鉆孔裝置組合而成，鉆孔裝置鉆孔邊緣距絲柵2mm，孔徑2mm，孔深2.5mm。標定材料用20g鋼板，標定系數A=3.34*10^-6，B=1.87*10^-6。

載荷應力測試

測量載荷應力的試驗介質為水，1#和2#兩個試件分別在P=3.0MPa和P=2.0MPa加載進行試驗。

數據結果分析

1. 焊接殘余應力的分布不均勻，焊縫錯邊量大的區域焊接殘余應力也大，焊接殘余應力的方向與焊縫軸線均存在一個夾角，角度范圍大多在10°~20°之間，形成主應力方向分散的原因是與約束程度有關，此試件是用鋼管焊成，無縱焊縫，約束程度與有縱焊縫的容器相比相對小些。

2. 殘余應力的值δ_x大于δ_y，且多處于拉應力狀態，結合焊接裂紋出現的情況來看，大多數焊接裂紋與焊縫大致平行，主要是δ_x作用的結果。

3. 加載測試的過程中，測試值中焊接殘余應力與載荷應力疊加后的數值不是很大，這可能是殘余壓應力與載荷應力作用的結果。

4. 錯邊量大的焊縫載荷應力數值高應該是錯邊焊縫引起的附加彎曲應力所致。置于焊接殘余應力作用的影響有待進一步探討。

5. 從T2和T3焊縫測試結果看出；殘余應力在載荷應力中體現不甚明顯，但焊接殘余應力確實存在于焊接接頭中，它對容器的脆性斷裂，低周疲勞斷裂，以及應力腐蝕開裂的影響是明顯的。

總結上述分析，有必要對壓力容器的焊接殘余應力進行控制和消除。