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某2500m3高爐工程熱風爐拱頂部分20-26帶,為熱風爐高濕帶,根據設計要求,應進行消除應力處理。20-23帶板厚為50mm,24-26帶板厚為32mm,材質均為Q345B。各帶均熱成型后焊接而成,其中20、23、24帶分四塊板組成,21、22、25、26帶由16塊板組成,各帶之間的連接采用焊接方法。其鋼板厚、液壓成型拼接焊縫的量多,因此焊后存在較大的殘余應力,而殘余應力會嚴重影響熱風爐的使用壽命,所以有必要對其進行消除應力。本文采用振動時效工藝對其進行消除應力,并在振動前后采用盲孔法檢測殘余應力數值,定量判斷振動時效工藝的有效性。
振動時效工作原理
振動時效的實質是通過振動的形式給工件施加一個動應力,當動應力與工件本身的殘余應力疊加后,達到或超過材料的微觀屈服極*時,工件就會發(fā)生微觀或宏觀的局部、整體的彈性塑性變形,同時降低并均化工件內部的殘余應力,最終達到防止工件變形與開裂,穩(wěn)定工件尺寸與幾何精度的目的。
振動時效實施方案
振動時效系統(tǒng)由構件、激振器、拾振器和支撐組成。激振器需與構件牢固把合。
熱風爐底部已經用地腳螺栓固定,上部已全部安裝完畢。根據此結構,只能選用懸臂振動,激振點選在上部法蘭,兩次按90°排列進行振動,拾振點選在遠離激振器的波峰處,振動時間為一次20分鐘。
為觀察振動時效效果,振前振后對其進行殘余應力測試。在拱頂外環(huán)縫及縱縫處選取九個點進行測試,測試方法采用盲孔法。在測點處,用砂輪打磨,其面積大約15*15mm2、貼一個三向應變片,在中間鉆一個2mm的孔,鉆孔深度與鉆孔直接相同,用電阻應變儀測取釋放應變,計算殘余應力,測取振動前后應力值,對比振動時效降低應力。
從表上可以看到,*大主應力振動后都發(fā)生了明顯變化,所以測試的三臺熱風爐拱頂振后應力都在200MPa左右,其下降率達到30%以上。
從熱風爐整體振動時效前后殘余應力測試結果表明,振后大主應力下降率平均達到36%,滿足GB/T25713-2010標準要求,說明對熱風爐采用振動時效工藝是有效。
振動時效工藝效果好,省時、省力、成本低、工藝簡單,可用于熱風爐殘余應力消除。
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