Влияние ультразвуковой ударной обработки на остаточные сварочные напряжения в листе с врезкой первого пояса стенки резервуара

Разработана технология ультразвуковой ударной обработки (УУО) для снятия остаточных сварочных напряжений в высоконагруженном узле – зоне врезки патрубка в первый пояс стенки вертикального цилиндрического резервуара из низколегированной стали 09Г2С. Исследование проведено на натурном образце, моделирующем реальный конструктивный элемент. Магнитоанизотропный контроль фиксировал эволюцию напряженно-деформированного состояния после ключевых технологических операций: вальцовки листа, вырезки отверстия, сборки в жестком стапеле, сварки и последующей УУО. Установлено, что сварка приводит к критическому росту ОСН, в 2,6–8 раз превышающему исходный уровень, с пиковыми значениями до 438 МПа. Применение УУО с оптимальными режимами (частота – 22 кГц, усилие прижима – 20–50 Н, время на точку – 10 с) обеспечило эффективное снижение напряжений – до 84,5 %. Максимальный эффект достигнут при обработке в свободном состоянии, что подтверждает возможность замены традиционной, ресурсоемкой термообработки на более гибкую и экономичную технологию ультразвуковой ударной обработки для повышения надежности и долговечности резервуарных конструкций. A technology for ultrasonic impact treatment has been developed to relieve residual welding stresses in a highly stressed structural detail – the nozzle-to-shell junction in the first ring of a vertical cylindrical tank fabricated from 09G2S low-alloy steel. The study was carried out on a full-scale specimen simulating an actual structural element. Magneto-anisotropy measurements were used to track the evolution of the stress-strain state following key manufacturing stages: plate rolling, hole cutting, rigid fixture assembly, welding, and subsequent ultrasonic impact treatment (UIT). Welding was found to cause a critical increase in residual stresses, reaching 2.6–8 times the initial level with peak values up to 438 MPa. Application of UIT with optimized parameters (frequency: 22 kHz, clamping force: 20–50 N, dwell time: 10 s) provided effective stress reduction up to 84.5 %. The maximum effect was achieved during free-state processing, confirming that the conventional, resource-intensive heat treatment can be replaced with a more flexible and cost-effective ultrasonic impact treatment technology to enhance the reliability and durability of tank structures.