某生產液氨貯罐廠家采用熱處理工藝消除殘余應力，現在想要了解熱處理工藝效果。他們找到聚航科技，希望我們能夠為其提供方案。經過雙方討論研究后，決定采用盲孔法分別對未經熱處理的液氨貯罐和經整體焊后熱處理后的液氨貯罐進行焊接殘余應力測試，分析其殘余應力大小和分布狀況。
液氨貯罐簡況
罐體材料為16MnR，采用手工電弧焊和埋弧自動焊焊接而成，有8條環焊縫和4條縱焊縫。內壁先由手工電弧焊焊接4層，焊條為T507。然后外壁進行碳弧氣刨清根，最后，外壁以埋弧自動焊蓋面。焊縫經超聲探傷后，對不合格處進行返修補焊。其中一臺未經熱處理，焊后露天放置6個月自然時效；另一臺焊后經整體消除應力熱處理，由于罐體較長，分兩段進爐熱處理，其熱處理工藝過程為：升溫24小時，到350℃，保溫3小時，再升溫到600℃，保溫6小時，然后隨爐冷卻到250℃，出爐空冷，第二段罐體熱處理工藝過程同第一段。
焊接殘余應力測試方法與布片方案
本次主要采用的是盲孔法測量殘余應力，測試時，先在被測部位貼上電阻應變花，然后按有關要求在應變花處打出規定的小孔，釋放焊接殘余應力以及相應產生的應變，再由應變儀將釋放的應變量進行測試和記錄。根據釋放應變量即可算出殘余應力值，所用儀器設備為聚航科技生產的JHYC靜態應變儀，JHZK專用鉆孔裝置以及箔式應變花。測點均布在罐體外表面，位置力圖在可能產生高的殘余應力處。主要布片位置為：
1. 筒體、封頭連接環焊縫與封頭拼板焊縫相交處，該處是丁字焊縫，殘余應力相對而言比較高。經焊后整體熱處理的貯罐測點至焊縫距離與未經熱處理的貯罐完全相同，以便對比。
2. 筒體上最后一道環焊縫，該焊縫組焊時自由度小，殘余應力較大。
3. 未經熱處理的貯罐液面計接管與筒體連接的封閉焊縫，拘束度大，產生的殘余應力也較大。
4. 焊后經整體熱處理的貯罐人孔加強圈附近的筒體環焊縫與加強圈封閉焊縫相交處，此處接近鞍座，應力較復雜。
測試結果及分析
由測得殘余應力值和殘余應力分布曲線可知
1. 罐體上的對接焊縫，在焊縫金屬和近縫熱影響區內，均具有拉伸焊縫殘余應力，且沿焊縫方向的縱向殘余應力σx均遠大于垂直于焊縫方向的橫向殘余應力σy。除罐體上最后焊接的環焊縫其*大殘余應力位于焊縫金屬中心外，其余所測焊縫的*大殘余應力均位于焊縫熔合線處。
2. 對于未經熱處理的貯罐，其*大殘余應力值接近母材的強度極限，表明該貯罐存在的*大殘余應力值很高。焊后經整體消除應力熱處理的貯罐，其殘余應力有了明顯的下降，降低幅度為50%-90%，但*大殘余應力降低則偏下限，其降低量約為40-50%，*大縱向殘余拉應力σx仍接近母材的屈服極限，表面該貯罐的消除應力熱處理的效果不佳。
3. 焊縫經返修補焊處、丁字接頭處，小直徑接管連接焊縫等處，原估計由于約束條件和焊接熱作用等因素，其殘余應力會更大些，但測試表明，其殘余應力大小與一般正常部位焊縫并無明顯差別，其分布規律也基本一致。
上述分析顯示，即使容器在露天放置半年以上，其焊接殘余應力仍接近母材屈服極限。因此，對于具有應力腐蝕傾向介質的容器，應充分注意焊接殘余應力問題，并采取相應措施消除或降低應力。本文實測液氨貯罐消除焊接殘余應力效果不佳，這可能是由于熱處理工藝不當所致，因此要取得理想效果，還應嚴格控制熱處理工藝。