某2500m³高爐工程熱風(fēng)爐拱頂部分20-26帶，為熱風(fēng)爐高濕帶，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力處理。20-23帶板厚為50mm，24-26帶板厚為32mm，材質(zhì)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(yīng)力，而殘余應(yīng)力會(huì)嚴(yán)重影響熱風(fēng)爐的使用壽命，所以有必要對(duì)其進(jìn)行消除應(yīng)力。本文采用振動(dòng)時(shí)效工藝對(duì)其進(jìn)行消除應(yīng)力，并在振動(dòng)前后采用盲孔法檢測(cè)殘余應(yīng)力數(shù)值，定量判斷振動(dòng)時(shí)效工藝的有效性。

振動(dòng)時(shí)效工作原理

振動(dòng)時(shí)效的實(shí)質(zhì)是通過(guò)振動(dòng)的形式給工件施加一個(gè)動(dòng)應(yīng)力，當(dāng)動(dòng)應(yīng)力與工件本身的殘余應(yīng)力疊加后，達(dá)到或超過(guò)材料的微觀屈服極*時(shí)，工件就會(huì)發(fā)生微觀或宏觀的局部、整體的彈性塑性變形，同時(shí)降低并均化工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，最終達(dá)到防止工件變形與開(kāi)裂，穩(wěn)定工件尺寸與幾何精度的目的。

振動(dòng)時(shí)效實(shí)施方案

振動(dòng)時(shí)效系統(tǒng)由構(gòu)件、激振器、拾振器和支撐組成。激振器需與構(gòu)件牢固把合。

熱風(fēng)爐底部已經(jīng)用地腳螺栓固定，上部已全部安裝完畢。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，只能選用懸臂振動(dòng)，激振點(diǎn)選在上部法蘭，兩次按90°排列進(jìn)行振動(dòng)，拾振點(diǎn)選在遠(yuǎn)離激振器的波峰處，振動(dòng)時(shí)間為一次20分鐘。

為觀察振動(dòng)時(shí)效效果，振前振后對(duì)其進(jìn)行殘余應(yīng)力測(cè)試。在拱頂外環(huán)縫及縱縫處選取九個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試方法采用盲孔法。在測(cè)點(diǎn)處，用砂輪打磨，其面積大約15*15mm²、貼一個(gè)三向應(yīng)變片，在中間鉆一個(gè)2mm的孔，鉆孔深度與鉆孔直接相同，用電阻應(yīng)變儀測(cè)取釋放應(yīng)變，計(jì)算殘余應(yīng)力，測(cè)取振動(dòng)前后應(yīng)力值，對(duì)比振動(dòng)時(shí)效降低應(yīng)力。

從表上可以看到，*大主應(yīng)力振動(dòng)后都發(fā)生了明顯變化，所以測(cè)試的三臺(tái)熱風(fēng)爐拱頂振后應(yīng)力都在200MPa左右，其下降率達(dá)到30%以上。

從熱風(fēng)爐整體振動(dòng)時(shí)效前后殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果表明，振后大主應(yīng)力下降率平均達(dá)到36%，滿足GB/T25713-2010標(biāo)準(zhǔn)要求，說(shuō)明對(duì)熱風(fēng)爐采用振動(dòng)時(shí)效工藝是有效。

振動(dòng)時(shí)效工藝效果好，省時(shí)、省力、成本低、工藝簡(jiǎn)單，可用于熱風(fēng)爐殘余應(yīng)力消除。