不銹鋼管帽的強度和剛度,對管道的整體穩(wěn)定和正常使用均有重要影響。不銹鋼管帽是由不銹鋼管組成的空間結(jié)構(gòu),其構(gòu)件的結(jié)點并非固接。因此,精確地考慮立桿節(jié)點的邊界條件是較為復(fù)雜的問題。但是,不銹鋼管帽可以看成是一個具有等節(jié)間長度、等剛度的彈性支承壓曲桿件,是屬多支座(指各大橫桿、小橫桿和連墻桿)的連續(xù)性。在此情況下,立桿整體穩(wěn)定的臨界荷載值,可用歐拉公式簡化計算。式中值為立桿不同端點情況對臨界值的影響,該值系通過試驗求得。為確定不銹鋼管帽在不同連墻構(gòu)造情況下的臨界荷載值,曾進行多次的試驗研究。試驗結(jié)果列于表5。表5中由試驗計算所得出的值,可供施工單位在采用相應(yīng)構(gòu)造型式的不銹鋼管帽時,核算不銹鋼管桿臨界荷載值使用。至于冷加工在不銹鋼管件組織上對貫穿晶粒型應(yīng)力腐蝕裂縫的影響,可以舉出因加工不銹鋼管件而引起相變的馬氏體和晶?;诲e。這些都是對增加不銹鋼管件抗應(yīng)力腐蝕能力產(chǎn)生影響。例如,象18Cr-8Ni不銹鋼管件,在Md點比較高的(50~100℃左右)材料中,如圖3.13所示,在Md點以下的加工溫度越低,而且加工度越大,則對于相同附加應(yīng)力值的應(yīng)力腐蝕的斷裂時間就越長,這可以說與馬氏體量的增加有完全一致的關(guān)系。再有,在Ms點以上的溫度,例如當在100℃加工時,不管怎樣加工不銹鋼封頭,也不會引起馬氏體相變,斷裂時間也不會長。另一方面,如25Cr-20Ni不銹鋼管件,在Md點極低的材料中,例如,即使在-196℃低溫下進行加工,也不會引起馬氏體相變。但是,當含鎳量較高,層合缺陷能亦較高時,則就容易引起晶?;诲e,其程度是隨溫度越低,且加工度越大,則晶?;诲e程度就越大。其結(jié)果如圖3.14中可以看出,由于冷加工就使不銹鋼管件抗應(yīng)力腐蝕的斷裂時間增長。 此外,將18Cr-8Ni不銹鋼封頭在常溫下加工時,加工度為10%左右,但有一度容易產(chǎn)生裂縫的傾向,這是處于加工度較低未引起馬氏體相變的階段,可以解釋為由于加工,增加了位錯,在加工度較低的階段中,晶粒中成面狀分布,不銹鋼管件容易引起裂縫。
另一方面,從力學的角度來看,冷加工也對不銹鋼管件應(yīng)力腐蝕有影響。其一,因加工所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力是造成不銹鋼管件應(yīng)力腐蝕的直接原因。這種殘余應(yīng)力的大小是取決于加工的程度和種類,例如,取決于拉伸、壓縮、彎曲等等。同時也取決于產(chǎn)品的大小而有所不同,因此要建立起與加工度最密切的關(guān)系是困難的,就不同情況而言,可根據(jù)計算或?qū)崪y來求得,在與腐蝕介質(zhì)強弱的有關(guān)方面,應(yīng)該估計到其危險性。
其二,奧氏體類不銹鋼管件的加工硬化性較大,由于冷加工,就會促使材料的屈服點較大地上升。因焊接殘余應(yīng)力能上升到母材的屈服點程度,當將因加工而促使屈服點上升的不銹鋼管件進行焊接時,焊接殘余應(yīng)力能上升到已經(jīng)上升了的屈服點程度,對于應(yīng)力腐蝕有可能處于更危險的狀態(tài)。在圖3.15中,是表示厚度為6毫米的18Cr-8Ni不銹鋼管件在常溫下經(jīng)冷加工拉伸(以標距為150毫米的延伸率來表示)后,進行焊接時所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力分布的一個實例。再把該板浸漬到42% MgCl2沸騰液中,直到產(chǎn)生裂縫時間列于表3.1023),該表充分地證實了上述之點。
有時候,在不銹鋼封頭和簡體等方面卷壓加工后進行焊接,在這種場合下,或多或少地容易出現(xiàn)上述現(xiàn)象,故應(yīng)該加以注意。