[发明专利]一种管内壁残余应力旋转高能声束调控方法

说明书

本申请提供了一种管内壁残余应力旋转高能声束调控方法，在管内中轴位置固定安装高能声束激励器，并在所述高能声束激励器的激励头连接旋转声束调控盘；所述方法包括：通过所述高能声束激励器沿管内中轴线方向激励出高能声束；通过所述旋转声束调控盘将所述高能声束沿径向方向反射到所述管内壁的待调控区域，对所述管内壁的残余应力进行调控。本申请可实现对管内残余应力进行消减、均化和调控，使调控后的管具有持久的完整性、抗腐蚀能力和保持形状的能力。

技术领域

本申请涉及残余应力消除技术领域，尤其涉及一种管内壁残余应力旋转高能声束调控方法。

背景技术

火炮身管是提供火炮内弹道过程的基础部件，工作条件十分恶劣，最大膛压可达200-400Mpa，最高温度可达3300°K(开氏度)。由于制备过程中的不均匀温度场、材料塑性去除加工和不均匀相变热处理等工艺，破坏了胚料内部初始残余应力的平衡状态，使其内部产生和驻留了具有不同数值和分布的残余应力集中，成为导致身管变形及开裂的主要诱因，将导致整体构件的完整性遭到破坏，直接威胁到服役期间构件运行的稳定性与安全性。

因此，为保证身管具有足够的强度、使用寿命及良好的可靠性，需要对管内残余应力进行消减和均化，但是传统的残余应力调控方法，比如热时效法耗能高、周期长，锤击法则是一种有损的方法，这类方法均因其有一定局限性而不适合用于对身管进行有效、快速和无损的调控。

专利号CN1548265A公开了一种现场快速消除小直径管道焊接接头残余应力的方法。该方法采用局部退火原理，利用温差形变处理造成加热区与焊缝部位的温差，降低焊接接头拉应力。该方法施工简便，适合环向焊缝的焊接接头应力消除，但因管结构复杂，长径比大，难以进行局部温差处理，因此不适用于管的内壁残余应力消减与均化。

专利号CN104854390A公开了一种减少管道焊接区域应力腐蚀开裂的内部机械应力改进方法。该方法通过驱动径向可动工具，在管内壁施加较大径向力以产生微小膨胀，从而在管内表面上形成残余压应力来减轻焊缝的应力腐蚀开裂。该方法是有损的，且施加的径向力难以有效控制，容易在内壁产生凹坑损伤甚至产生新的裂缝或微小裂纹，针对结构复杂且精密度要求较高的火炮身管难以进行高效、无损的残余应力调控。

发明内容

有鉴于此，本申请的主要目的在于提供一种管内壁残余应力旋转高能声束调控方法，对管内残余应力进行消减、均化和调控，使调控后的管具有持久的完整性、抗腐蚀能力和保持形状的能力。

本申请提供了一种管内壁残余应力旋转高能声束调控方法，在管内中轴位置固定安装高能声束激励器，并在所述高能声束激励器的激励头连接旋转声束调控盘；所述方法包括：

通过所述高能声束激励器沿管内中轴线方向激励出高能声束；

通过所述旋转声束调控盘将所述高能声束沿径向方向反射到所述管内壁的待调控区域，对所述管内壁的残余应力进行调控。

由上，本申请通过在管内中轴位置固定安装高能声束激励器，并在该高能声束激励器的激励头连接旋转声束调控盘，从而使得该高能声束激励器的激励头沿中轴方向输出高能声束，并通过该旋转声束调控盘对该高能声束进行反射，使高能声束沿径向方向注入到管内壁的待调控区域，从而对管内壁的残余应力进行消减、均化和调控，使得调控后的管具有持久的完整性、抗腐蚀能力和保持形状的能力。

可选的，所述旋转声束调控盘以360°全环绕的方式无损反射所述高能声束。

由上，旋转声束调控盘对高能声束进行反射时，可通过旋转的方式，以360°全环绕的方式将高能声束均匀、无损的反射到管内壁的待调控区域。

可选的，还包括：在所述调控过程中，检测所述管内壁的残余应力的状态，并根据所述残余应力的状态调整所述高能声束的能量。