1 消应力原理

机械应力消除法是在焊接结构中施加外部压力，焊接残余应力和外部压力叠加，由于较高残余应力的地方不能再承受任何外部压力而产生塑性变形，当外部压力去除之后，导致焊接残余应力减小。

2 加载压力与时间的关系

全焊接阀体球阀的工作压力为10 MPa，机械应力消除法的外加压力为工作压力的1.5 倍，即15MPa。根据阀体结构的尺寸和日本《载油舱机械应力消除法及水压试验》说明，设计了阀体机械应力消除试验加载压力与时间的曲线图。从中可以看出，机械应力消除法试验需要进行四步。

(1) 首先以一定的加载速率将水压加载到设计压力，然后保持10 min 左右，接着继续以该加载速率将水压加到试验压力，然后将压力以一定的卸载速率逐渐降低到0 MPa。

(2) 再将水压以一定的加载速率加到试验压力，随后以一定的卸载速率逐渐降低到0 MPa。

(3) 以一定的加载速率增加水压到应力释放压力，在加压过程中分别在3 MPa、设计压力和密封试验压力三个地方各保持10 min，加到应力释放压力后，保持30 min，然后将压力以一定的卸载速率逐渐降低到0 MPa。

(4) 以一定的加载速率将水压加载到设计压

力，保持10 min 之后，以一定的卸载速率逐渐0MPa。

第一步和第二步是为了确保试验过程各部分受力均匀，第三步加载到应力释放压力降低焊接残余应力，第四部加载到试验压力保存10 min，检查阀体的密封性能。

3 加载方式

机械应力消除试验压力加载方式通常有三种。

(1) 在筒体内表面加载一个径向压力。

(2) 在筒体外表面加载一个径向压力。

(3) 在筒体端部加载一个轴向拉力。

研究表明：在筒体内表面加载一个径向压力对残余应力降低效果最好。因此，根据加载压力与时间的关系，在阀体内表面加载一个径向压力，采用有限元计算和试验测量的方法分别研究了阀体的机械应力消除试验对外表面焊接残余应力的影响 。