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外力作用下厚壁管的變形和內應力

(a)內應力

當不銹鋼厚壁管中沒有外力時,儲存在厚壁管中的應力稱為內應力。內應力經常出現在焊接鋼管中。

在金屬結構和不銹鋼厚壁管的焊接過程中,經常會發生各種焊接變形和焊縫斷裂,影響焊接質量。焊接變形是由內應力引起的。

內應力根據形成原因可分為初始內應力和殘余內應力。

(2)變形

所謂變形是指物體受到外力作用后不銹鋼焊接管,形狀的變化。

不銹鋼厚壁管的變形可分為彈性變形和塑性變形(或永久變形)。

彈性變形:物體在外力作用下變形,外力消除后,物體仍能恢復原狀。

塑性變形:也稱為永久變形,外力消除后,物體不能恢復到原來的形狀。

變形和內應力通常同時存在于物體中。304不銹鋼焊管下面是一個例子來說明內應力和變形的原因。例如,有一根水平放置在支點上的鋼棒可以自由移動。然后,將整個不銹鋼厚壁管均勻加熱。隨著鋼棒因受熱而膨脹,它變得越來越厚越來越長。厚壁管的支點也隨著鋼棒的伸長而自由移動。此時,在鋼棒中不產生內應力。當鋼棒被均勻冷卻時,由于冷卻收縮,鋼棒恢復到其原始形狀,并且鋼棒不會產生塑性變形。

如果不銹鋼厚壁管兩端固定,鋼管仍然受熱均勻,受熱后鋼管膨脹變粗變長;由于厚壁管的兩端是固定的,不能伸長,所以在厚壁管中產生內應力,導致彎曲鹽和鋼棒的扭曲變形。如果內部應力超過鋼的屈服點,鋼棒將產生塑性變形,鋼棒將變得更厚,其橫截面將增加。同樣,當鋼棒冷卻時,會產生由拉引起的內應力,而由不銹鋼厚壁管加熱引起的彎曲和扭曲變形也會相應減少。然而,由于加熱過程中鋼棒的塑性變形,厚壁管的長度不能恢復到其原始形狀。如果拉的內應力大于鋼的極限應力值,鋼棒就會斷裂。


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