自增强超高压不锈钢弯管的最佳超应变研究

 为了提高超高压设备的弹性承载能力及疲劳寿命，最有效的且最常用的措施就是自增强处理。自增强处理又叫超应变处理或预应力处理，其原理是在服役前先施加很高的内压力，使器壁产生弹塑性变形，然后卸载，弹性变形可以恢复而塑性变形不能恢复，故卸载后在器壁上形成有利的残余应力分布，内壁面为压应力，外壁面为拉应力。最佳超应变的确定则是自增强技术的理论关键。为此，国内外学者进行了大量的理论分析和实验研究，但这些研究大多数是以设备承受内压（静强度）而进行的,对超高压设备、容器和管道的失效形式进行了大量的统计分析后可知，大约有75%的失效是属于疲劳失效。因此，分析超高压设备的最佳超应变时应该从静强度和疲劳强度两个方面分别进行。

 对于超高压不锈钢弯管，在静强度条件下，弯管1-1截面上的C点是危险点，自增强所形成的残余应力会使C点的相当应力下降而使D点的相当应力升高，当二者相等时（即等静强度）所对应的超应变为最佳。对于超高压不锈钢弯管的疲劳强度，影响疲劳寿命的最主要因素是相当应力幅，其值由内压波动范围确定，平均应力对疲劳寿命也有很大的影响。设备的自增强处理所形成的残余应力起到改变相当平均应力的作用。在内壁面使C点的平均应力降低，从而减小了等效相当应力幅，在外壁面使D点的平均应力增加，从而使D点的相当应力幅升高。最佳超应变则应使内、外壁面的等效相当应力幅尽量相等（即等疲劳强度），若二者不可能相等，则应使危险部位的等效相当应力幅降到最低，所对应的最佳超应变压力即为最佳超应变压力。下面将以规格为Dxt=78mmx22mm,R=3D的弯管为例，对其最佳超应变进行研究。