47、高压设备自增强与旋转轴裂纹检测研究

高压设备自增强与旋转轴裂纹检测研究

1. 自增强工艺对厚壁圆筒结构的影响

1.1 径向与环向残余应力分布

自增强工艺是一种提升厚壁圆筒结构承压能力的有效方法。在不同的自增强压力下，厚壁圆筒的径向和环向残余应力分布会发生显著变化。以不同自增强压力（如 145 MPa、150 MPa、155 MPa）为例，径向残余应力曲线呈现出特定的规律。而环向残余应力分布与自增强压力密切相关，从相关图表可以看出，低自增强压力下的残余环向应力小于高自增强压力下的情况。具体数据如下：
| 自增强压力（MPa） | 环向残余应力范围（MPa） |
| — | — |
| 130 | -57.01 至 7.6 |
| 140 | -94.16 至 24.2 |
| 145 | -112.85 至 41.177 |
| 155 | -87.15 至 91.115 |

随着自增强压力的增加，环向残余应力增大，这有助于提高厚壁圆筒结构的爆破压力，增强其承压能力。

1.2 自增强工艺对铝制圆筒结构的影响

对铝 6351 圆筒结构进行自增强处理后，其内径从 25.5 mm 变为 27.84 mm，变化百分比为 9.176%。同时，圆筒结构沿圆周方向的厚度减小，而相同径向厚度方向上的残余环向应力增加。实验计算得到的外表面环向应力比通过 Abaqus 6.14 计算的结果更显著，实验和分析结果的差异在 2% 至 7% 之间。

1.3 自增强工艺的关键要点

为了提高圆筒结构的强度和疲劳寿命，自增强压力必须高于工作压力。在自增强过程中，控制残余应力与压力的关系起着主导作用。