焊接薄壁钢管纵向残余应力测试

焊接薄壁钢管构件多用于土木、建筑、海洋结构等领域，构件大多是由平板冷弯成圆筒形状，然后在接缝处施焊从而形成完整的筒体。在焊接过程中，由于焊缝附近的钢材处于600℃以上的高温而呈现完全塑性，这部分材料和其它部分构件截面因不均匀的升、降温而引起不均收缩，从而产生了纵向残余应力。纵向残余应力的存在对焊接薄壁钢管构件受载时的变形情况和极限承载力均有着较大的影响。因此，焊接薄壁钢管纵向残余应力测试是对其进行全面稳定承载力研究的必要前提之一。

残余应力测试步骤

仪器采用聚航科技生产的JHMK残余应力测试系统，由JHYC静态应变仪和JHZK专用钻孔装置组成。多点测量，软件式操作。

试验所用的焊接钢管试件截面尺寸为D*t=800mm*8mm，钢材为Q235。试验在焊接圆钢管圈周边均匀布设了8个测点，其中第1个测点设在焊缝处，测点采用三向应变片，沿0°、45°、90°三个方向排列有敏感栅。

步骤

1. 将待测点位置刨平磨光，并用乙醚清洗干净，然后用胶水将应变片粘贴好，将导线接入残余应力专用应变片。

2. 调平后，读出各测点的应变初读数；

3. 用盲孔法专用钻孔装置在指定位置以平稳速度钻孔；

4. 读出各测点应变值；

5. 计算每个测点残余应力值及其沿截面分布情况。

表1给出了本次试验8个测点的实测纵向残余应力，图1所示为由此方法确定的焊接钢管沿圆周的纵向残余应力近似分布模式。

结论

由上述表1和图3的试验结果可以看出，用钻孔法测定焊接薄壁钢管的纵向残余应力是可行的，其纵向残余应力沿圆周截面呈不均匀分布，在焊缝附近，其值最大，可达到钢材屈服强度的70%左右，主要为拉应力。但是由于影响测定结果的因素很多，我们测点数也有限，因此本次实验所测应力仅是沿钢管圆周有代表性的几个截面的纵向残余应力。