[發(fā)明專利]用于降低全場(chǎng)焊接殘余應(yīng)力的高壓水射流噴嘴及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010210306.5
• 申請(qǐng)日: 2020-03-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111270060B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅云;蔣文春;鄭紅祥;胡效東;楊濱;張玉財(cái);宋明;周凡;陳建飛;任林昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): C21D7/06
• 分類號(hào): C21D7/06;C21D9/50;C22F1/00
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

本發(fā)明提供了一種用于降低全場(chǎng)焊接殘余應(yīng)力的高壓水射流噴嘴及裝置。高壓水射流噴嘴包括進(jìn)水段、空化段和出水段，進(jìn)水段包括進(jìn)水端口和上部空化腔，進(jìn)水端口為上寬下窄的錐形筒狀，通過(guò)進(jìn)水端收縮端口與上部空化腔相通；空化段包括下部空化腔、夾持端和最終引入端上部，最終引入端上部的上段為上寬下窄的錐形筒狀，下段為最終引入端口；空化段的上端與進(jìn)水段的下端相連，將上部空化腔與下部空化腔相接形成完整的空化腔，空化腔直徑為進(jìn)水端收縮端口直徑的3～5倍；出水段與夾持端可拆卸相連，將最終引入端上部與最終引入端下部相接形成完整的最終引入端；出口為上窄下寬的橢圓形錐形筒狀，出口端半長(zhǎng)軸距離為出口端半短軸距離的3～5倍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及降低全場(chǎng)焊接殘余應(yīng)力技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于降低全場(chǎng)焊接殘余應(yīng)力的高壓水射流噴嘴及裝置。

背景技術(shù)

焊接是壓力容器制造過(guò)程中一種重要的連接工藝，然而焊接完成后，由于壓力容器在焊接熱過(guò)程中由于焊接溫度場(chǎng)的連續(xù)加熱和冷卻產(chǎn)生拉伸和收縮變形，從而使壓力容器焊縫受到約束而產(chǎn)生的殘留在焊接接頭中的殘余應(yīng)力。焊接殘余應(yīng)力的存在對(duì)壓力容器的結(jié)構(gòu)完整性有很大的影響，尤其是殘余拉應(yīng)力的存在能加速焊接接頭的疲勞失效和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂失效。因此，采用合理的殘余應(yīng)力調(diào)控方法降低焊接接頭處的殘余拉應(yīng)力對(duì)保障壓力容器的安全運(yùn)行具有重要意義。

高壓水射流噴丸是一種新型的降低焊接殘余應(yīng)力的表面處理方法，它具有操作方便、節(jié)能、環(huán)保、能實(shí)現(xiàn)死角位置焊接接頭殘余應(yīng)力消除操作的優(yōu)點(diǎn)，目前越來(lái)越受到眾多研究學(xué)者和技術(shù)人員的重視。已有研究表明，經(jīng)高壓水射流噴丸處理后的焊接接頭表面殘余拉應(yīng)力能降低為殘余壓應(yīng)力。但是，目前的高壓水射流噴丸處理裝置大多經(jīng)清洗和切割用的高壓水射流裝置改進(jìn)而來(lái)，其水射流噴嘴直徑往往較小，導(dǎo)致在受噴丸構(gòu)件上形成的水射流噴丸處理面積較小。而壓力容器焊縫數(shù)量多，水射流噴丸處理的面積極大，若采用傳統(tǒng)水射流噴嘴處理壓力容器焊接殘余應(yīng)力則效率太低，不符合目前現(xiàn)代制造工業(yè)的高效率要求。若單純?cè)龃笏淞鲊娮熘睆剑瑒t導(dǎo)致水射流壓力低，不能產(chǎn)生很好的殘余應(yīng)力消除效果。因此，有待于開(kāi)發(fā)一種可實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)焊接殘余應(yīng)力的高壓水射流噴嘴結(jié)構(gòu)，以此提高壓力容器焊接殘余應(yīng)力消除工藝的工作效率。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述背景技術(shù)，為了提高高壓水射流噴丸降低壓力容器焊接殘余應(yīng)力的工作效率，本發(fā)明的目的是提供一種用于降低全場(chǎng)焊接殘余應(yīng)力的高壓水射流噴嘴；本發(fā)明的另一目的是提供一種用于降低全場(chǎng)焊接殘余應(yīng)力的高壓水射流裝置。

本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

作為其中的一個(gè)方面，一種用于降低全場(chǎng)焊接殘余應(yīng)力的高壓水射流噴嘴，包括進(jìn)水段、空化段和出水段，所述進(jìn)水段包括進(jìn)水端口和上部空化腔，所述進(jìn)水端口為上寬下窄的錐形筒狀，其尾端為進(jìn)水端收縮端口，進(jìn)水端口通過(guò)進(jìn)水端收縮端口與上部空化腔相通；

所述空化段包括下部空化腔、夾持端和最終引入端上部，最終引入端上部的上段為上寬下窄的錐形筒狀，下段為最終引入端口；

空化段的上端與進(jìn)水段的下端相連，將上部空化腔與下部空化腔相接形成完整的空化腔，空化腔直徑為進(jìn)水端收縮端口直徑的3～5倍；

所述出水段包括位于其上段的最終引入端下部和位于其下段的出口，出水段與所述夾持端可拆卸相連，將最終引入端上部與最終引入端下部相接形成完整的最終引入端；所述出口為上窄下寬的橢圓形錐形筒狀。

上述技術(shù)方案中，高壓水進(jìn)入水射流噴嘴進(jìn)水端口，而后經(jīng)進(jìn)水端收縮端口進(jìn)入上部空化腔，進(jìn)而進(jìn)入空化腔，使水射流產(chǎn)生自空化效應(yīng)，以此增強(qiáng)水射流的打擊壓力。

高壓水自下部空化腔進(jìn)入最終引入端上部，進(jìn)而進(jìn)入最終引入端，到達(dá)水射流噴嘴出口。

不同水射流噴嘴所具有的出水段不一致，具體表現(xiàn)在出口端半長(zhǎng)軸距離a和水射流噴嘴出口端半短軸距離b不一致，在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整。