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蒸壓釜屬于壓力容器，焊接后需要消除應力處理。但熱處理耗能高，而且整體釜長20余米，難于入爐。所以熱處理工藝不適用，現急需其他消除應力方法。本文主要研究振動時效工藝對壓力容器的應用，通過試驗驗證其有效性。

試驗概況

對生產蒸壓釜的常用鋼材20g+20鍛鋼和16MnR+16Mn鍛鋼焊接試板進行了振動時效試驗和常規機械性能及疲勞試驗。試板焊接采用埋弧自動焊，焊絲為H10MnSi，焊接電流650A，電弧電壓27V。兩種材料各焊三塊試板，一塊用于振動時效，一塊用于熱處理，一塊保持焊態。熱處理參數為620℃*2h，爐冷。

對16MnR+16Mn鍛鋼和20g+20鍛鋼兩種材料的各三種狀態試板按GB2649-2654-81取樣加工，進行拉伸、彎曲、硬度和沖擊試驗，此外，還進行了接頭四點彎曲疲勞試驗，試驗條件為σ_max=397.38MPa，σ_min=88.73MPa，頻率f=350次/分。

釜圈釜蓋振動時效處理

在構件整體裝配之前，對各部件進行振動時效處理，是消除應力的有效途徑之一。釜圈釜蓋是蒸壓釜上的部件，剛性較大，如先做振動時效，會使焊接殘余應力得到更充分的松弛。此次處理的釜圈釜蓋材料為16MnR。選用JH-700A振動時效設備，采用四點軟支承，一個激振點，根據不同部件結構分別進行一階、二階共振。

用盲孔法測定1號釜圈和Fb-24號釜蓋振動處理前后的殘余應力及其拉應力下降率，測定了Fb-41號釜蓋退火后的殘余應力并與Fb-24號釜蓋振動處理后的殘余應力進行了比較。

整體釜振動時效處理

整體釜尺寸為Φ2000*2100mm，由20鍛鋼和20g鋼板焊接而成。該產品法蘭與筒體為不同厚度板的焊接件，有較高的殘余應力。

采用橡膠墊對稱支承，激振點選在法蘭上，進行兩次振動。

試驗結果與分析討論

從振動處理過程中得到幅頻曲線可以看出，選擇適當的振動處理工藝和參數，能使振后曲線較振前曲線左移或升高，從而定性的看到振動時效工藝的效果。定量的數據可以從殘余應力測試數據得到。焊縫及其拉應力下降了43%-70%。這些實驗結果說明，不論是在試板還是結構上，振動時效都可以使殘余應力降低。從試板試驗中可以更清楚的看出，獲得較高殘余應力下降率的動應力為60MPa左右。

此外，從16MNR+16Mn鍛鋼焊接試板試驗結果可知，經熱處理的試板與振動處理的試板其殘余應力值相當。從釜蓋殘余應力值也可看出，振動處理結果與退火處理結果差距也不大。

16MnR+16Mn鍛鋼、20g+20鍛鋼試板所作的拉伸、沖擊、彎曲和硬度實驗，其結果說明振動處理不會使焊接接頭的力學性能降低。由兩種材料的試板的疲勞結果可見振動處理不會使疲勞壽命降低。

結論

1. 通過本文的焊接試板、分部件和整體結構試驗表明，振動處理可以降低蒸壓釜的焊接殘余應力，這為低壓容器消除焊接殘余應力處理開辟了一條新路，本試驗處理的蒸壓釜已用于生產。

2. 在本文的試驗條件下，振動處理使得焊縫區的高殘余拉應力下降了43-70%。

3. 本文的焊接試板試驗結果也說明，振動處理不會使焊接接頭的力學性能降低，也不會導致疲勞壽命降低。