焊接拘束应力测试方法和焊接拘束应力测试装置制造方法

摘要

本发明涉及焊接件的焊接拘束应力测试领域，公开一种焊接拘束应力测试方法，包括：提供焊接拘束应力测试装置，该焊接拘束应力测试装置包括模拟实际焊接条件进行焊接的待焊接件；根据待焊接件的偏转量和/或待焊接件的尺寸大小，测试所述焊接拘束应力测试装置中待焊接件的焊接残余应力。该焊接拘束应力测试方法能够模拟实际的焊接条件，研究在较大拘束条件下，焊接工艺对焊接接头的组织和性能的影响以及焊接裂纹形成的机制，从而优化焊接工艺参数，减少和避免焊接接头由于裂纹而产生的泄漏。

权利要求

1.一种焊接拘束应力测试装置制造方法，其特征在于，包括：

提供固定基础(3)；

将第一待焊接件(1)和第二待焊接件(2)分别固定在所述固定基础(3)上，并将所述第二待焊接件(2)的焊接端与所述第一待焊接件(1)的焊接端错开，以使所述第二待焊接件(2)的焊接端处于初始位置；

在所述第二待焊接件(2)的弹性变形范围内，以所述第二待焊接件(2)与所述固定基础(3)的固定处为支撑点，向所述第二待焊接件(2)其他部分施加外力，以将所述第二待焊接件(2)从所述初始位置偏转至焊接位置，在所述焊接位置，将所述第二待焊接件(2)的所述焊接端与所述第一待焊接件(1)的所述焊接端轴向对齐并进行焊接，以使得所述第一待焊接件(1)和所述第二待焊接件(2)处于焊接连接状态。

2.根据权利要求1所述的焊接拘束应力测试装置制造方法，其特征在于，提供固定基板(4)以形成所述固定基础(3)，在所述固定基板(4)上形成有贯通板体厚度的焊接开口(5)，在所述初始位置，将所述第一待焊接件(1)的焊接端位于所述焊接开口(5)内；

在所述焊接位置，将所述第二待焊接件(2)的焊接端置于所述焊接开口(5)内并和所述第一待焊接件(1)的焊接端轴向对齐进行焊接。

3.根据权利要求2所述的焊接拘束应力测试装置制造方法，其特征在于，对所述第二待焊接件(2)的焊接端和所述第一待焊接件(1)的焊接端制作焊接坡口，然后进行焊接。

4.根据权利要求2所述的焊接拘束应力测试装置制造方法，其特征在于，所述第一待焊接件(1)和所述第二待焊接件(2)为柱状件，其中，在所述初始位置，将第一待焊接柱状件(6)的中心轴线与第二待焊接柱状件(7)的中心轴线成夹角布置，将所述第二待焊接柱状件(7)偏转至所述焊接位置，使所述第二待焊接柱状件(7)的中心轴线与所述第一待焊接柱状件(6)的中心轴线成一条直线布置并对两者的焊接端进行焊接连接。

5.根据权利要求4所述的焊接拘束应力测试装置制造方法，其特征在于，在所述固定基板(4)的板面上形成基准直线，并将所述第一待焊接柱状件(6)与所述基准直线对齐平行，在所述初始位置，将第二待焊接柱状件(7)的中心轴线与所述基准直线成所述夹角布置，在所述焊接位置，将第二待焊接柱状件(7)的中心轴线与所述基准直线对齐平行。

6.根据权利要求1所述的焊接拘束应力测试装置制造方法，其特征在于，在所述固定基础(3)上设置固定座(8)，并将所述第一待焊接件(1)和所述第二待焊接件(2)分别焊接至各自的固定座(8)；或者，在所述固定基础(3)上设置连接座，并将所述第一待焊接件(1)和所述第二待焊接件(2)分别可释放地固定连接至各自的连接座。

7.根据权利要求1所述的焊接拘束应力测试装置制造方法，其特征在于，在所述第二待焊接件(2)的所述焊接端与所述第一待焊接件(1)的所述焊接端焊接之前，对各自的焊接端进行预热；或者，在所述第二待焊接件(2)的所述焊接端与所述第一待焊接件(1)的所述焊接端焊接之后，对焊接端和焊缝进行热处理。

8.根据权利要求1所述的焊接拘束应力测试装置制造方法，其特征在于，使用定位的千斤顶向所述第二待焊接件(2)其他部分施加外力，以使所述第二待焊接件(2)偏转。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的焊接拘束应力测试装置制造方法，其特征在于，所述第一待焊接件(1)和第二待焊接件(2)为直管。

10.一种焊接拘束应力测试方法，其特征在于，所述焊接拘束应力测试方法通过根据权利要求1-9中任意一项所述的焊接拘束应力测试装置制造方法制造得到的焊接拘束应力测试装置进行，其中，根据待焊接件的偏转量和/或待焊接件的尺寸大小，测试所述焊接拘束应力测试装置中待焊接件的焊接残余应力。

说明书

焊接拘束应力测试方法和焊接拘束应力测试装置制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及焊接件的焊接拘束应力测试技术领域，具体地，涉及一种焊接拘束应力测试方法，和一种焊接拘束应力测试装置制造方法。

背景技术

[0002] 目前，国内在超临界、超超临界机组中大量引进使用T/P91(92)、Super304H和T23耐热钢，这些钢材在锅炉机组的水冷壁、过热器、再热器管中都有使用。例如，P91钢管是亚临界主蒸汽管道、联箱、超临界机组主蒸汽和再热段管道、联箱的首选材料，在超超临界锅炉中间联箱和联络管道上也使用P91钢管。

[0003] 又例如，在T23等钢的使用中，发现在现场焊接实施中易产生裂纹，而大多数则为焊接裂纹。经过分析发现，这些裂纹的形成与实际焊接过程中工艺的控制、尤其是焊接应力较大有关，也就是，这些裂纹多为由于应力(结构应力和焊接接头残余应力)为主要作用而导致的冷裂纹，另外，在结构应力大且工艺欠合理的情况下，也可能产生再热裂纹，例如，刚性过渡梁与水冷壁管之间的角焊缝处，或者是密封盒处的垫板与管之间的角焊缝处。另外，工地焊接，也就是现场施工焊接也会产生较多的裂纹。

[0004] 为此，虽然在前期工作中采取了一些措施，例如加大了场内焊接的比例，以尽量减少现场焊接。但随着机组的投入运行，现场焊接的量必然增加。现场焊接的主要问题是焊接结构限制，导致焊接接头较大的拘束，因而在焊接过程中形成大的焊接应力。不适当焊接工艺，则加大了这一作用的破坏程度。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种焊接拘束应力测试方法，该焊接拘束应力测试方法能够模拟实际的焊接条件，研究在较大拘束条件下，焊接工艺对焊接接头的组织和性能的影响以及焊接裂纹形成的机制，从而优化焊接工艺参数，减少和避免焊接接头由于裂纹而产生的泄漏。

[0006] 为了实现上述目的，本发明提供一种焊接拘束应力测试方法，该焊接拘束应力测试方法包括：提供焊接拘束应力测试装置，该焊接拘束应力测试装置包括模拟实际焊接条件进行焊接的待焊接件；根据待焊接件的偏转量和/或待焊接件的尺寸大小，测试所述焊接拘束应力测试装置中待焊接件的焊接残余应力。

[0007] 通过该技术方案，由于焊接拘束应力测试装置包括模拟实际焊接条件进行焊接的待焊接件，该待焊接件可以根据需求进行偏转，从而可以根据该待焊接件的偏转量来测试所述焊接拘束应力测试装置中待焊接件的焊接残余应力，或者，在保持偏转量不变的情形下，可以根据待焊接件的尺寸大小来测试所述焊接拘束应力测试装置中待焊接件的焊接残余应力，例如，待焊接件包括第一待焊接件和第二待焊接件，其中，由于第二待焊接件在自身的弹性变形范围内能够绕固定处从初始位置偏转至焊接位置，偏转位移为δ，而在初始位置，第二待焊接件的焊接端与第一待焊接件的焊接端错开，而在焊接位置，第二待焊接件的焊接端与第一待焊接件的焊接端轴向对齐而进行焊接，以处于焊接连接状态，这样，可以对该焊接拘束应力测试装置例如采用现有方法测试焊接残余应力，或者将该焊接拘束应力测试装置作为标准力学性能试样进行进一步的试验研究，例如，在不改变待焊接件尺寸(例如为管件时的管壁、管径、长度)时改变偏转位移δ的量，可以得到不同的拘束应力；而在不改变偏转位移δ的量时改变待焊接件尺寸(例如为管件时的管壁、管径、长度)，可以得到不同的拘束应力，从而，该焊接拘束应力测试装置能够模拟实际的焊接条件，研究在较大拘束条件下，焊接工艺对焊接接头的组织和性能的影响以及焊接裂纹形成的机制，从而优化焊接工艺参数，减少和避免焊接接头由于裂纹而产生的泄漏。

[0008] 另外，本发明还提供一种焊接拘束应力测试装置制造方法，该焊接拘束应力测试装置制造方法包括：提供固定基础；将第一待焊接件和第二待焊接件分别固定在所述固定基础上，并将所述第二待焊接件的焊接端与所述第一待焊接件的焊接端错开，以使所述第二待焊接件的焊接端处于初始位置；在所述第二待焊接件的弹性变形范围内，以所述第二待焊接件与所述固定基础的固定处为支撑点，向所述第二待焊接件其他部分施加外力，以将所述第二待焊接件从所述初始位置偏转至焊接位置，在所述焊接位置，将所述第二待焊接件的所述焊接端与所述第一待焊接件的所述焊接端轴向对齐并进行焊接，以使得所述第一待焊接件和所述第二待焊接件处于焊接连接状态。

[0009] 在该技术方案中，由于第二待焊接件在自身的弹性变形范围内能够绕固定处从初始位置偏转至焊接位置，偏转位移为δ，而在初始位置，第二待焊接件的焊接端与第一待焊接件的焊接端错开，而在焊接位置，第二待焊接件的焊接端与第一待焊接件的焊接端轴向对齐而进行焊接，以处于焊接连接状态，这样，可以对该焊接拘束应力测试装置例如采用现有方法测试焊接残余应力，或者将该焊接拘束应力测试装置作为标准力学性能试样进行进一步的试验研究，例如，在不改变待焊接件尺寸(例如为管件时的管壁、管径、长度)时改变偏转位移δ的量，可以得到不同的拘束应力；而在不改变偏转位移δ的量时改变待焊接件尺寸(例如为管件时的管壁、管径、长度)，可以得到不同的拘束应力，从而，该焊接拘束应力测试装置能够模拟实际的焊接条件，研究在较大拘束条件下，焊接工艺对焊接接头的组织和性能的影响以及焊接裂纹形成的机制，从而优化焊接工艺参数，减少和避免焊接接头由于裂纹而产生的泄漏。

[0010] 进一步地，提供固定基板以形成所述固定基础，在所述固定基板上形成有贯通板体厚度的焊接开口，在所述初始位置，将所述第一待焊接件的焊接端位于所述焊接开口内；在所述焊接位置，将所述第二待焊接件的焊接端置于所述焊接开口内并和所述第一待焊接件的焊接端轴向对齐进行焊接。

[0011] 更进一步地，对所述第二待焊接件的焊接端和所述第一待焊接件的焊接端制作焊接坡口，然后进行焊接。

[0012] 更进一步地，所述第一待焊接件和所述第二待焊接件为柱状件，其中，在所述初始位置，将第一待焊接柱状件的中心轴线与第二待焊接柱状件的中心轴线成夹角布置，将所述第二待焊接柱状件偏转至所述焊接位置，使所述第二待焊接柱状件的中心轴线与所述第一待焊接柱状件的中心轴线成一条直线布置并对两者的焊接端进行焊接连接。

[0013] 更进一步地，在所述固定基板的板面上形成基准直线，并将所述第一待焊接柱状件与所述基准直线对齐平行，在所述初始位置，将第二待焊接柱状件的中心轴线与所述基准直线成所述夹角布置，在所述焊接位置，将第二待焊接柱状件的中心轴线与所述基准直线对齐平行。

[0014] 另外，在所述固定基础上设置固定座，并将所述第一待焊接件和所述第二待焊接件分别焊接至各自的固定座；或者，在所述固定基础上设置连接座，并将所述第一待焊接件和所述第二待焊接件分别可释放地固定连接至各自的连接座。

[0015] 另外，在所述第二待焊接件的所述焊接端与所述第一待焊接件的所述焊接端焊接之前，对各自的焊接端进行预热；或者，在所述第二待焊接件的所述焊接端与所述第一待焊接件的所述焊接端焊接之后，对焊接端和焊缝进行热处理。

[0016] 另外，使用定位的千斤顶向所述第二待焊接件其他部分施加外力，以使所述第二待焊接件偏转。

[0017] 此外，所述第一待焊接件和第二待焊接件为直管。

[0018] 本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

[0019] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

[0020] 图1是本发明的焊接拘束应力测试装置一种简易结构示意图。

[0021] 附图标记说明

[0022] 1-第一待焊接件，2-第二待焊接件，3-固定基础，4-固定基板，5-焊接开口，6-第一待焊接柱状件，7-第二待焊接柱状件，8-固定座，9-焊缝。

具体实施方式

[0023] 以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

[0024] 在本发明的焊接拘束应力测试方法中，该焊接拘束应力测试方法包括：提供焊接拘束应力测试装置，该焊接拘束应力测试装置包括模拟实际焊接条件进行焊接的待焊接件；根据待焊接件的偏转量和/或待焊接件的尺寸大小，测试焊接拘束应力测试装置中待焊接件的焊接残余应力。

[0025] 这样，该焊接拘束应力测试方法中，由于焊接拘束应力测试装置包括模拟实际焊接条件进行焊接的待焊接件，该待焊接件可以根据需求进行偏转，从而可以根据该待焊接件的偏转量来测试所述焊接拘束应力测试装置中待焊接件的焊接残余应力，或者，在保持偏转量不变的情形下，可以根据待焊接件的尺寸大小来测试所述焊接拘束应力测试装置中待焊接件的焊接残余应力，例如，待焊接件包括第一待焊接件和第二待焊接件，其中，由于第二待焊接件在自身的弹性变形范围内能够绕固定处从初始位置偏转至焊接位置，偏转位移为δ，而在初始位置，第二待焊接件的焊接端与第一待焊接件的焊接端错开，而在焊接位置，第二待焊接件的焊接端与第一待焊接件的焊接端轴向对齐而进行焊接，以处于焊接连接状态，这样，可以对该焊接拘束应力测试装置例如采用现有方法测试焊接残余应力，或者将该焊接拘束应力测试装置作为标准力学性能试样进行进一步的试验研究，例如，在不改变待焊接件尺寸(例如为管件时的管壁、管径、长度)时改变偏转位移δ的量，可以得到不同的拘束应力；而在不改变偏转位移δ的量时改变待焊接件尺寸(例如为管件时的管壁、管径、长度)，可以得到不同的拘束应力，从而，该焊接拘束应力测试装置能够模拟实际的焊接条件，研究在较大拘束条件下，焊接工艺对焊接接头的组织和性能的影响以及焊接裂纹形成的机制，从而优化焊接工艺参数，减少和避免焊接接头由于裂纹而产生的泄漏。

[0026] 相应地，本发明提供一种焊接拘束应力测试装置制造方法，图1显示了该焊接拘束应力测试装置的一种结构，但需要理解的是，图1的结构仅用于说明解释的目的，并不对该焊接拘束应力测试装置构成限制。因此，该焊接拘束应力测试装置制造方法包括：提供固定基础3；将第一待焊接件1和第二待焊接件2分别固定在固定基础3上，并将第二待焊接件2的焊接端与第一待焊接件1的焊接端错开，以使第二待焊接件2的焊接端处于初始位置；在第二待焊接件2的弹性变形范围内，以第二待焊接件2与固定基础3的固定处为支撑点，向第二待焊接件2其他部分施加外力，以将第二待焊接件2从初始位置偏转至焊接位置，在焊接位置，将第二待焊接件2的焊接端与第一待焊接件1的焊接端轴向对齐并进行焊接，以使得第一待焊接件1和第二待焊接件2处于焊接连接状态。

[0027] 这样，由于第二待焊接件2在自身的弹性变形范围内能够绕固定处从初始位置偏转至焊接位置，偏转位移为δ，而在初始位置，第二待焊接件的焊接端与第一待焊接件1的焊接端错开，而在焊接位置，第二待焊接件2的焊接端与第一待焊接件1的焊接端轴向对齐而进行焊接，以处于焊接连接状态，这样，可以对该焊接拘束应力测试装置例如采用现有方法测试焊接残余应力，或者将该焊接拘束应力测试装置作为标准力学性能试样进行进一步的试验研究，例如，在不改变待焊接件尺寸(例如为管件时的管壁、管径、长度)时改变偏转位移δ的量，可以得到不同的拘束应力；而在不改变偏转位移δ的量时改变待焊接件尺寸(例如为管件时的管壁、管径、长度)，可以得到不同的拘束应力，从而，该焊接拘束应力测试装置能够模拟实际的焊接条件，研究在较大拘束条件下，焊接工艺对焊接接头的组织和性能的影响以及焊接裂纹形成的机制，从而优化焊接工艺参数，减少和避免焊接接头由于裂纹而产生的泄漏。

[0028] 当然，在发明的焊接拘束应力测试装置制造方法中，固定基础3可以具有多种结构形式，例如，固定基础3可以为框架或支架结构，而第一待焊接件1和第二待焊接件2可以分别固定在该框架或者支架结构上，从而便于第二待焊接件2偏转，以及两者的焊接端的焊接。

[0029] 在固定基础3的优选结构中，为了便于制造并降低成本，可以提供固定基板4以形成固定基础3，例如可以切割板状件来形成固定基础3，此时，固定基础3设置为固定基板4，而第一待焊接件1以及第二待焊接件2在固定基板4的板面内延伸，此时，可以利用固定基板4的板面的支撑定位作用，以对第一待焊接件1和第二待焊接件2实现稳定可靠地定位，避免第二待焊接件2在偏转到焊接位置进行焊接时发生摆动或晃动，以确保焊接端焊接连接的可靠性。进一步地，在该固定基板4的基础上，为了便于第一待焊接件1和第二待焊接件2的焊接端的焊接，优选地，如图1所示，在固定基板4上形成贯通板体厚度的焊接开口5，该焊接开口5可以为圆形或者为方形，同时，焊接开口5可以根据实际需求来设定位置，图1的结构中优选地设定在中部位置，在所述初始位置，将第一待焊接件1的焊接端位于焊接开口5内；
在所述焊接位置，将第二待焊接件2的焊接端置于焊接开口5内并和第一待焊接件1的焊接端轴向对齐进行焊接。这样，第二待焊接件2的焊接端与第一待焊接件1的焊接端都位于焊接开口5内，从而在该焊接开口5的开口范围内，可以对第一待焊接件1和第二待焊接件2的焊接端进行完整的周向焊接，提高两者之间焊接连接的可靠性，从而更进一步模拟实际焊接过程中焊接工艺对焊接接头的组织和性能的影响以及焊接裂纹形成的机制，从而更优化焊接工艺参数。

[0030] 进一步地，对第二待焊接件2的焊接端和第一待焊接件1的焊接端制作焊接坡口，然后进行焊接。这样，可以更确切地模拟实际的焊接作业，同时，制作焊接坡口，可以更好地将第二待焊接件2的焊接端和第一待焊接件1的焊接端进行焊接，以更准确地测试待焊接件的焊接拘束应力。

[0031] 另外，由于实际作业中，待焊接件大多为管状件，因此，为了更符合实际焊接工艺，优选地，第一待焊接件1和第二待焊接件2为柱状件，例如，其中，第一待焊接件1和/或第二待焊接件2设置为管状件，在所述初始位置，将第一待焊接柱状件6的中心轴线与第二待焊接柱状件7的中心轴线成夹角布置，随后，将第二待焊接柱状件7偏转至所述焊接位置，使第二待焊接柱状件7的中心轴线与所述第一待焊接柱状件6的中心轴线成一条直线布置并对两者的焊接端进行焊接连接。例如，在第一待焊接件1和第二待焊接件2都为管状件的情形下，可以沿着管接缝的圆周在焊接开口5内进行焊接以形成焊缝9，从而更易于贴近实际焊接作业来形成该焊接拘束应力测试装置，从而能够更进一步地优化焊接工艺参数，为实际的焊接作业提供更可靠的技术参数支撑。

[0032] 更进一步地，在管状件的情形下，该管状件可以根据实际需求为弯管或者直管，如图1所示，第一待焊接件1和第二待焊接件2设置为直管，其中，在初始位置，第一待焊接直管6的中心轴线与第二待焊接直管7的中心轴线成夹角布置，如图1所示，而在焊接位置，第一待焊接直管6的中心轴线与第二待焊接直管7的中心轴线成一条直线，此时，第二待焊接直管7的偏转位移为δ，该偏转位移δ可以根据第二待焊接直管7的偏转角度和长度来确定。这样，通过直管件，可以更进一步模拟实际焊接过程中焊接工艺对焊接接头的组织和性能的影响以及焊接裂纹形成的机制，从而更优化焊接工艺参数。

[0033] 更进一步地，如图1所示，在初始位置和偏转位置，第一待焊接直管6的一端固定于固定基板4，另一端伸入到固定基板4的焊接开口5内以形成焊接端；第二待焊接直管7的一端固定于固定基板4，另一端伸入到固定基板4的焊接开口5内以形成焊接端。这样，在初始位置，由于第二待焊接直管7的另一端伸入到焊接开口5内，从而在该焊接开口5的范围内，作业人员可以利用驱动工具例如千斤顶在焊接开口5的范围内向第二待焊接直管7施加外力，即，使用定位的千斤顶向第二待焊接件2其他部分施加外力，以使第二待焊接件2偏转。例如，千斤顶的一端固定于焊接开口5的内周面，千斤顶的另一端作用于第二待焊接直管7的另一端，从而动作以驱动第二待焊接直管7从初始位置偏转到焊接位置，这样，通过该焊接开口5，更易于第二待焊接直管7的偏转定位。

[0034] 可选择地，为了便于第一待焊接直管6和第二待焊接直管7的定位，确保两者在焊接位置处于对准状态，优选地，固定基板4的板面上形成有基准直线(未图示)，而第一待焊接直管6与基准直线对齐平行，也就是，在固定基板4的板面上形成基准直线，并将第一待焊接柱状件6与基准直线对齐平行，优选地，第一待焊接直管6的中心轴线在固定基板4的板面上的投影与该基准直线重合，其中，在初始位置，将第二待焊接柱状件7(第二待焊接直管7)的中心轴线与基准直线成夹角布置，而在焊接位置，将第二待焊接柱状件7(第二待焊接直管7)的中心轴线与基准直线对齐平行，优选地，第二待焊接直管7的中心轴线在固定基板4的板面上的投影与该基准直线重合，从而通过该基准直线作为参考系，可以确保两者在焊接位置的对准，以确保形成良好的焊缝9。

[0035] 另外，如图1所示，为了便于将待焊接件固定至固定基础3，优选地，在固定基础3上设置有固定座8，并将第一待焊接件1和第二待焊接件2分别焊接至各自的固定座8。通过固定座8，可以实现第一待焊接件1和第二待焊接件2便捷可靠的定位。优选地，为了便于测试不同尺寸的第一待焊接件1和第二待焊接件2，固定座8可拆卸地紧固于固定基础3上，例如通过紧固螺栓紧固连接。

[0036] 或者，可选择地，在固定基础3上设置有连接座，将第一待焊接件1和第二待焊接件2分别可释放地固定连接至各自的连接座，例如，第一待焊接件1和第二待焊接件2分别通过各自的紧固件比如螺栓紧固连接至连接座，以根据实际需求来更换不同的待焊接件，从而可以模拟不同条件下待焊接件的焊接作用，并获得良好的焊接工艺参数，减少和避免焊接接头由于裂纹而产生的泄漏。

[0037] 另外，在本发明的焊接拘束应力测试装置制造方法中，在第二待焊接件2的焊接端与第一待焊接件1的焊接端焊接之前，对各自的焊接端进行预热，从而更便于良好地焊接，减少焊缝内部的应力变化；或者，在第二待焊接件2的焊接端与第一待焊接件1的焊接端焊接之后，对焊接端和焊缝进行热处理，以减少焊缝9内的焊接残余应力。

[0038] 以下通过焊管的具体实施例说明通过本发明的制造方法得到的焊接拘束应力测试装置的原理：

[0039] 基于弹性力学的基本原理，当结构产生一定的位移时，结构内形成的应力与位移成正比，即σ＝Kδ。为了模拟实际焊接过程中焊接管的拘束应力，将一端焊管固定在钢板上，另一端与之转动一定角度，形成相对偏转位移δ，根据焊管长度、偏转角度，即可计算出位移量，从而得出相对应力，此即对应焊接时的拘束应力。

[0040] 在不改变焊管尺寸(管壁、管径、长度)时改变位移δ的量，可以得到不同的拘束应力。

[0041] 在不改变位移δ的量时改变焊管尺寸(管壁、管径、长度)，可以得到不同的拘束应力。

[0042] 拘束应力与应变量之间遵循胡克定律，σ＝K·ε，而ε＝f(δ,D,t,L)。这里，σ为拘束应力，ε为应变量，K为弹性系数，D为管直径，t为管壁厚，L为管长度。

[0043] 偏转位移δ必须保证使管的变形在弹性变形范围内。

[0044] 按照弹性力学的基本理论，可以把待焊焊管作为简单悬臂梁处理，将截面对称轴视为中性轴，当管件端部位移为δ时，可将其视为在此条件下的最大挠度yB，根据挠度计算公式(1)(2)可得在管自由端施加的力F：

[0045]

[0046] δ＝yB    (2)

[0047] 其中E——管件材料的弹性模量；

[0048] Iz——管件环形截面对中性轴的惯性矩；

[0049] l——管件长度。

[0050] 根据弯曲梁横截面上任一点处正应力计算公式：

[0051]

[0052] Mz＝Fl    (4)

[0053] 其中Mz——截面上的弯矩；

[0054] y——截面上任一点到中性轴的距离。

[0055] 由公式(1)(2)(3)(4)联立可求得截面处任一点在受外力拘束条件下的正应力值。

[0056] 因此，改变位移δ的大小，即可改变拘束应力值，实现模拟实际焊接拘束的目的。

[0057] ε＝f(δ,D,t,L)的关系可以用有限元分析方法直接计算。

[0058] 以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

[0059] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

[0060] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。