DE3436445A1 - Verfahren zur verbesserung mechanischer spannungen - Google Patents
Verfahren zur verbesserung mechanischer spannungenInfo
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Description
Verfahren zur Verbesserung mechanischer Spannungen
Die Erfindung betrifft ein mechanisches Verfahren zum Beseitigen von Rest-Schweißspannungen im Schweißmetall, der Übergangszone
("heat-affected zone", HAZ) und im benachbarten Grundmetall von Schalen, Rohren und dergleichen Konstruktionsteilen.
Beim Schweißen von Rohren, Schalen und anderen Konstruktionsteilen
entstehen Zug-Restspannungen. Diese Zugspannungen verstärken
die Bildung von Spannungskorrosionsrissen, die Materialermüdung sowie die Ausbreitung von Kriechrissen. Es wäre daher
von Vorteil, diese Restschweißspannungen beseitigen zu können.
Das IHSI-Verfahren der Spannungsbeseitigung durch Induktionsheizung
ist eines der derzeit zum Verbessern der Restschweiß-
Spannungen angewandten Verfahren. Beim IHSI-Verfahren, das bei
Rohren und Schalen angewandt wird, können jedoch in Axial- oder Umfangsrichtung keine Druck-Summenkräfte erzeugt werden- Das
Gleichgewicht der Axialdruckspannungen beim IHSI-Verfahren führt zu axialen Zugspannungen derart, daß die axiale Summenkraft
in jedem Querschnitt null ist. In der Tat entstehen beim IHSI-Verfahren erhebliche Biegespannungen, die durch die Wand
wirken. An Schweißfehlern wie Einschlüssen, Porosität, unzureichendem
Durchschmelzen usw. sowie Spannungskorrosions- oder
Ermüdungsrissen treten daher während des Verfahrens hohe Zugspannungen auf. Die resultierende verstärkte Bildung von Spannungskorrosionsrissen,
Ermüdungsschäden sowie Fortpflanzung von Kriechrissen verringern die Restfestigkeit und Dauerhaftigkeit
der Wand und erhöhen die Wahrscheinlichkeit von Leckverlusten.
Das hier vorgeschlagene Verfahren der mechanischen Spannungsverbesserung
(MSIP = "Mechanical Stress Improvement Provess") stellt dahingehend eine Verbesserung dar, daß im Rohr bzw. der Schale
während der Durchführung keine hohen Zugspannungen auftreten, so daß die potentiell schädlichen Auswirkungen dieser Zuspannungen
entfallen.
Es hat sich herausgestellt, daß sich die Restspannungen im Schweißmetall, in der Übergangszone und im angrenzenden Grundmetall
von Schalen, Rohren und anderen Konstruktionsteilen durch die Anwendung eines Verfahrens verbessern lassen, beidem man im
Schweißmetall, der Übergangszone und im angrenzenden Grundmetall Druckspannungen erzeugt, die höher als die jeweilige Streckgrenze
sind, aber die jeweilige End-Druckfestigkeit nicht überschreiten. Nachdem diese Druckspannungen erzeugt worden sind,
ist deren weitere Erzeugung nicht mehr erforderlich, der Voryang läßt sich daher dann sofort abschließen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren übersteigen die Druckspannungen,
die sich zu den ursprünglichen Restspannungen addieren, die Streckgrenze ("yield strength") des Werkstoffs im Schweißnietall,
der Übergangszone und im angrenzenden Grundmetall. Dies führt zu einem bleibenden plastischen Fließen des Werkstoffes
dort, wo die Spannungen die Streckgrenze übersteigen. Entfallen danach die Verfahrensspannungen, sind die Restzugspannungen
niedriger als zuanfang.
Die zum Erreichen des oben genannten Ziels angewandten mechanischen
Mittel sind nicht kritisch. In einer für die Anwendung beispielsweise an Rohren und Schalen bevorzugten Ausführungsform
verwendet man Spaltringe, deren Innenflächen entsprechend der Außenfläche des Rohrs oder der Schale entsprechend konturiert
sind, sowie eine Einrichtung, mit der man eine kontrollierte Druckverformung durch die Spaltringe auf die Außenfläche des
Rohrs bzw. der Schale aufbringt. Zum Einstellen der Umfangsdruckverformung
entlang der Länge des Rohrs oder der Schale kann man die aneinandergrenzenden Enden der Spaltringe mit fluchten-
den öffnungen sowie einem durch diese verlaufenden Bolzen versehen.
Erwünschterweise'wirdder^.anfängliche Spalt zwischen den
aneinandergrenzenden Enden der-Spaltringe durch Boilegscheiben
auf die erforderliche Breite gebracht. Zum Einstellen der gewünschten axialen Druckverformung kann man zwei Paare von Spaltringen
verwenden, wobei die aneinandergrenzenden Enden jedes der Ringpaare mit fluchtenden Öffnungen sowie Bolzen in jedem
von diesen ausgerüstet sind.
Claims (2)
1. Verfahren zum Verbessern der Restspannungen im Schweißmetall,
der Übergangszone und im angrenzenden Grundmetall von Schalen, Rohren und dergleichen Konstruktionsteilen, dadurch
gekennzeichnet, daß man im Schweißmetall, in der Übergangszone und im angrenzenden Grundmetall mechanisch Druckspannungen erzeugt,
die höher als deren jeweilige Streckgrenze sind, aber deren jeweilige Druck-Endfestigkeit nicht übersteigen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man die Druckspannungen danach abnimmt.
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