一种消除低温容器残余应力的装置及方法 |
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| 申请号 | CN202311673716.3 | 申请日 | 2023-12-07 | 公开(公告)号 | CN117802307A | 公开(公告)日 | 2024-04-02 |
| 申请人 | 康硕(山西)低应力制造系统技术研究院有限公司; | 发明人 | 贺冠超; 茹学林; 陈余人; 李鑫; 崔奕超; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种消除低温容器残余应 力 的装置及方法，涉及残余 应力 消除领域。低温容器在低于转变 温度 的条件下使用时，容器中如存在因 缺陷 、残余应力、应力集中等因素引起的较高局部应力，就可能在没有出现明显塑性 变形 的情况下发生脆性破裂现象，低温容器在 焊接 后也容易引起残余应力过大。为了防止容器中存在危险的缺陷，本发明通过 超 声波 调控低温容器残余应力，可以在不损伤材料表面的情况下消除内部的残余应力，可以在较短的时间内完成调控消减从而节省生产时间和成本，可以适用于各种不同形状和类型的低温容器。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种消除低温容器残余应力的装置，其特征在于，包括超声波电源（1）、超声换能器（2）、快装夹具（3）、变幅杆（4）、磁吸固定座（5）、L型托盘（6）。 |
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| 说明书全文 | 一种消除低温容器残余应力的装置及方法技术领域背景技术[0002] 低温容器是贮存与运输低温液体的设备的统称,习惯上又分成小型杜瓦瓶，贮槽，槽车、槽船等,广泛应用于液化天然气、液氧、液氮、液氢、液氦、液氟等工业液化气体贮运。一般低温容器常用的铁素体钢在温度降低到某一温度时,钢的韧性将急剧下降，而显得脆化,通常称这一温度为脆性转变温度。压力容器在低于脆性转变温度的条件下使用时，容器中如存在因缺陷、残余应力、应力集中等因素引起的较高局部应力，容器就可能在没有出现明显塑性变形的情况下发生脆性破裂而酿成灾难性事故。为了避免在低温压力容器上产生过高的局部应力，在设计容器时应避免有过高的应力集中和附加应力；在制造容器时应严格检验，以防止容器中存在危险的缺陷。对于因焊接而引起的过大残余应力，应在焊后进行消除焊接残余应力处理。这些残余应力会降低容器的性能和使用寿命，甚至可能导致容器破裂。 [0003] 现常用消除低温容器残余应力的方法是将焊接好的整个容器按一定的加热速度加热到500℃ Ac1的温度，并保温一段时间，使变形金属再结晶形成新的等轴晶粒，各种晶~体缺陷基本消除，金属强度降低，韧性提高，使焊接残余应力得到松弛、释放而消除。 [0004] 这种消除残余应力的方法可能导致材料的机械性能下降。在低温环境中，材料的弹性模量和强度都会下降，因此，通过加热冷却方法消除残余应力可能会进一步降低材料的机械性能。还可能会影响容器的密封性能如果消除残余应力的过程中出现温度不均匀的情况，可能会产生额外的应力，导致密封性能下降。 发明内容[0005] 本发明提供一种消除低温容器残余应力的装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。 [0006] 本发明采用的技术方案为，包括超声波电源、超声换能器、快装夹具、变幅杆、磁吸固定座、L型托盘。超声换能器其形状为圆柱体，具体根据所述低温容器调控所需振幅频率选择。超声换能器电源根据超声换能器频率大小（Hz）设置，确保超声换能器运行稳定。 [0007] 优选的，本发明提出了一种实施消除低温容器残余应力的装置的方法，包括以下步骤： [0008] 步骤1：将磁吸固定座、超声换能器、变幅杆连接固定； [0010] 步骤3：在振动处理过程中，每振动3‑5分钟，对低温容器进行温度控制； [0011] 步骤4：同时监测低温容器的振动状态和温度变化； [0012] 步骤5：超声波高频振动处理10‑15分钟后，检测低温容器残余应力值是否降低到预定值或以下； [0013] 步骤6：如低温容器残余应力值没有降低到预定值或以下，重复步骤2‑5，直至低温容器残余应力值降低到预定值或以下。 [0014] 本发明提供了一种消除低温容器残余应力的装置及方法，与现有技术相比具备以下有益效果： [0015] 1、在使用超声波振动消除残余应力情况下，可以避免对材料产生损伤。由于超声波的振动能量可以深入到材料的内部，因此可以在不损伤材料表面的情况下消除内部的残余应力。 [0016] 2、超声波振动消除残余应力的效率非常高，通过在容器上施加超声波振动可以有效地消除容器内部的残余应力，而且可以在较短的时间内完成，从而节省了生产时间和成本。 [0018] 图1为调控装置总装示意图； [0019] 图2为调控装置示意图； [0020] 图3为快装夹具示意图； [0021] 图4为L型托盘示意图。 [0022] 其中:1.超声波电源；2.超声换能器；3.快装夹具；4.变幅杆；5.磁吸固定座；6.L型托盘。 具体实施方式[0023] 为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明作进一步的详细介绍。 [0024] 本发明提供一种技术方案为，一种消除低温容器残余应力的装置，包括超声波电源（1）、超声换能器（2）、快装夹具（3）、变幅杆（4）、磁吸固定座（5）、L型托盘（6）。超声换能器（2）底部设有螺纹孔与变幅杆（4）通过螺柱锁紧连接。快装夹具（3）内圈按圆周每60°均匀分布6个螺纹孔，用于固定变幅杆（4），外圈按圆每90°均匀分布4个通孔，固定在L型托盘（6）上。变幅杆（4）上方外圈按圆周每60°均匀分布6个通孔，与快装夹具（3）固定，中间设有螺纹孔。磁吸固定座（5）底部根据低温容器外型设计使用，L型托盘（6）一侧设有4个通孔，用于固定在磁吸固定座（5）上。一侧设有3个圆形孔，用于将变幅杆（4）穿出，每个圆孔外圈按圆每90°均匀分布4个螺纹孔，用于固定快装夹具（3），使超声换能器（2）、快装夹具（3）、变幅杆（4）、磁吸固定座（5）连接固定。 [0025] 超声换能器（2）其形状为圆柱体，具体根据低温容器调控要求选择所需振幅频率。超声波电源（1）根据超声换能器频率大小（Hz）设置，确保超声换能器（2）运行稳定。 [0026] 本发明实施例还提供了实施一种消除低温容器残余应力的装置的方法，具体方法包括以下步骤： [0027] 步骤1：调控前将超声换能器（2）与底部变幅杆（4）通过螺柱锁紧连接。连接好的超声换能器（2）和变幅杆（4）放入快装夹具（3），通过内圈6个螺纹孔锁紧连接。将L型托盘（6）固定在磁吸固定座（5）上，将连接好的3个超声换能器（2）、变幅杆（4）、快装夹具（3）放入L型托盘（6）上3个圆形孔中，通过快装夹具（3）外圈4个通孔和L型托盘（6）每个圆周边的4个螺纹孔锁紧连接。 [0028] 步骤2：组装完成的装置通过磁吸吸附在低温容器上，启动超声波电源（1）开始超声波高频振动，对低温容器进行应力消除，振动时长10‑15分钟。 [0029] 步骤3：在应力消除过程中，每超声波高频振动3‑5分钟，对低温容器进行温度控制。 [0030] 步骤4：同时监测低温容器的振动状态和温度变化。 [0031] 步骤5：超声波高频振动处理10‑15分钟后，检测低温容器残余应力值是否降低到预定值或以下。 [0032] 步骤6：如低温容器残余应力值没有降低到预定值或以下，将重复步骤2‑5，直至低温容器残余应力值降低到预定值或以下。 |
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