不銹鋼三通、不銹鋼管帽、不銹鋼彎頭等不銹鋼管件焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的根本原因是不均勻加熱和冷卻
不銹鋼管件產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形的根本原因，是由于不銹鋼彎頭、不銹鋼三通等不銹鋼管件的不均勻加熱和冷卻。
焊接不銹鋼彎頭、不銹鋼三通、不銹鋼管帽時，由于不均勻的加熱和冷卻，不銹鋼管件可產(chǎn)生三種類型的內(nèi)應(yīng)力，這些內(nèi)應(yīng)力都可能引起焊件的變形。
（一）焊接后不銹鋼彎頭的熱應(yīng)力
在焊接過程中，不銹鋼彎頭本身特別是焊縫和熱影響區(qū)不斷受到加熱和冷卻作用，由于焊接熱源具有熱量集中和不斷運動的特點，所以不銹鋼彎頭焊縫地區(qū)和熱影響區(qū)各部分的加熱與冷卻過程并不是均勻進行的，而是有很大差異，這就引起了焊縫和熱影響區(qū)各部分熱脹冷縮的程度不同，因而在不銹鋼管內(nèi)部產(chǎn)生了應(yīng)力和變形。通常把這種在焊接加熱和冷卻過程中產(chǎn)生的應(yīng)力稱為溫度應(yīng)力或熱應(yīng)力。
如在一個不銹鋼彎頭上進行堆焊，假若這個彎頭是由許多平行于焊縫并可以自由收縮的板條組成，當(dāng)彎頭受熱伸長時（伸長多少與溫度的高低成正比），彎頭中并不會產(chǎn)生應(yīng)力。可是實際上不銹鋼彎頭是一個整體，各小板條之間是互相結(jié)合、互相約束的，溫度高而伸長大的板條，要受到溫度低而伸長小的板條的壓縮；而溫度低伸長小的板條，要受到溫度高伸長大的板條的拉伸。堆焊部分的不銹鋼管伸長時，要受到附近不銹鋼對它的壓縮應(yīng)力。當(dāng)溫度繼續(xù)升高時，壓縮應(yīng)力繼續(xù)增加。另外不銹鋼彎頭隨溫度升高屈服強度不斷降低，在600℃左右屈服強度幾乎接近于零。因此，堆焊部分的不銹鋼管件在壓縮應(yīng)力作用下，就產(chǎn)生了塑性變形。冷卻的過程中，由于堆焊部分的金屬的收縮，而使內(nèi)部的壓縮應(yīng)力逐漸消失，但是在高溫下產(chǎn)生的壓縮變形卻被保留下來。即堆焊部分的不銹鋼管帽冷卻下來后比原來長度要縮短。可是在縮短過程中，受到了原來未被加熱部分的不銹鋼的約束，使堆焊部分的不銹鋼管件受到了拉伸應(yīng)力。從上面分析可以看出：不銹鋼管帽局部的不均勻加熱是管帽產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和變形的主要原因。
（二）熔池的凝縮應(yīng)力
不銹鋼管件焊接熔池在凝固和冷卻過程中，體積要發(fā)生收縮，但是這種收縮受到了原來未被加熱部分不銹鋼管帽的約束，這樣在管帽中就產(chǎn)生了應(yīng)力和變形。通常把這種由于焊接熔池冷凝收縮所引起的應(yīng)力稱為凝縮應(yīng)力。
（三）焊接接頭的組織應(yīng)力
在焊接過程中，不銹鋼管帽焊縫及熱影響區(qū)金相組織都要發(fā)生轉(zhuǎn)變。由于金相組織不同，它的密度便不同，所以就要發(fā)生體積的變化。這種體積的改變，當(dāng)受到阻礙時，便會在不銹鋼管件內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力。通常把這種應(yīng)力稱為組織應(yīng)力。
