在管線工程中，電銲銲接與冷作彎管是兩種常見的連接與成形工法，兩者在應力集中的表現上存在顯著差異。以下將針對這兩種工法進行應力集中分析比較：
應力集中來源與機制
- 電銲銲接工法：
- 應力來源：銲接過程中的高溫加熱與冷卻會導致金屬材料在局部區域產生不均勻的熱膨脹與收縮，從而形成殘留應力。此外，銲道本身與母材的材質、微觀結構差異，以及可能存在的銲接缺陷（如未熔合、氣孔、裂紋等），都會在受力時造成應力集中。
- 應力集中區：應力集中主要發生在銲道與母材的交界處（銲趾）、銲道內部以及熱影響區。這些區域的幾何形狀不連續、材料性質不均勻，容易在管線承受內壓或外部載荷時，產生應力峰值。
- 冷作彎管工法：
- 應力來源：冷作彎管是透過機械力對管件進行塑性變形。在彎曲過程中，管件內壁側受到壓縮應力，外壁側受到拉伸應力。由於彎管的半徑與管徑尺寸不同，這些應力在管件橫截面上分佈不均勻。
- 應力集中區：應力集中主要發生在彎管的內側（壓縮區）和外側（拉伸區）。這些區域的應力分佈不均勻，特別是在曲率半徑較小的彎管中，應力集中現象會更為明顯。
應力集中程度與影響
- 電銲銲接工法：
- 應力集中程度：銲接引起的應力集中通常較為顯著。殘留應力與工作應力疊加後，可能導致局部區域的應力遠超過材料的屈服強度，加速疲勞裂紋的產生與擴展。
- 影響：應力集中點是管線失效的潛在源頭。銲接缺陷與應力集中的結合，會降低管線的疲勞壽命，並增加應力腐蝕開裂的敏感性，對管線的長期安全運行構成威脅。
- 冷作彎管工法：
- 應力集中程度：冷作彎管引起的應力集中雖然存在，但若彎管工藝控制得當，通常比銲接造成的應力集中來得小。冷作變形產生的應力分佈相對較為平滑，且可以透過後續的熱處理工藝（如回火,退火）來消除或降低。
- 影響：冷作彎管的應力集中主要是由於幾何形狀的改變，若能嚴格控制彎曲半徑與彎曲角度，並選擇適當的管材，可以有效減少應力集中的影響。此外，冷作彎管沒有銲接缺陷的風險，其完整性與一致性通常更高。
結論與比較
| 特性 | 電銲銲接工法 | 冷作彎管工法 |
| 應力來源 | 殘留熱應力、銲接缺陷、材料不連續 | 塑性變形應力、幾何形狀改變 |
| 主要應力集中區 | 銲道與母材交界處、銲道內部、熱影響區 | 彎管內側（壓縮）與外側（拉伸） |
| 應力集中程度 | 通常較高，特別是有缺陷時 | 通常較低，可透過工藝控制 |
| 長期可靠性 | 易受銲接缺陷與殘留應力影響，疲勞壽命較低 | 完整性高，可靠性較高 |
總結：
1. 在沒有銲接缺陷的前提下，冷作彎管工法在應力集中方面通常優於電銲銲接工法。
2. 冷作彎管產生的應力分佈相對均勻，且可透過工藝控制來降低應力集中，這使得其長期可靠性更高。
3. 實際應用中需要根據管線的具體設計、材料、工作環境和經濟成本等多方面因素進行綜合考量。例如，在無法進行彎管或需要現場修改時，電銲銲接仍是不可或缺的工法。無論採用哪種方法，嚴格的工藝控制與品質檢測都是確保管線安全運行的關鍵。