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盲孔法對轉爐爐體焊接應力測試研究

分類:殘余應力檢測    關鍵詞:應力測試

轉爐爐殼是一大型的殼體結構,由于爐體存在焊接殘余應力,會使其在使用過程中工作應力與殘余應力疊加,實際應力提高,進而影響到爐殼強度、疲勞、抗腐蝕能力等性能,對轉爐安全構成了潛在危險。所以精確檢測殼體的殘余應力對于轉爐的安全性有很重要的意義。

廠家通常都是采用盲孔法檢測爐體殘余應力,但是這一方法仍存在不足,測量時易受鉆孔的切削用量的選擇、孔距的合理選擇、孔邊塑性變形和孔徑等影響,為了提高檢測的精確度和準確度,廠家找到了南京聚航,希望我們能夠提出改進方法并證明其有效性。

改進方法

根據ASTM標準E837-81對盲孔法測量時要求,孔深應為1-1.2倍的孔直徑,同時考慮為減少切削量,減少附加應變,應控制鉆孔進刀量等因素,我們對傳統盲孔法進行了以下改進,以提高測量精度。取一塊試件進行殘余應力測量,首先在每一測點,粘貼應變片、接線、調試完備后測取初讀數,然后先鉆直徑為1.2mm,深度為1.5mm的盲孔,再用直徑1.5mm的鉆頭擴張,深度為1.8mm,然后換用直徑1.8mm鉆頭第2次擴張,深度為2.0mm,最后用直徑為2.0mm的鉆頭擴孔,深度仍為2.0mm,測取每次鉆孔后的應變值,每一孔徑的釋放應變為該次測讀值,這樣,標定值也有4組,即不管是標定還是實際測量,在每一待測點都要測取5次讀數。

試驗儀器

試驗工件為SM400ZL焊接板,尺寸為700mm*300mm*80mm,試件焊后未經熱處理,采用JHZK精密鉆孔裝置,儀器為JH-30殘余應力檢測儀,采用三向應變花。

標定試驗

標定試驗是預先在標定試件上粘貼好應變片,并對試件施加一定外載,再鉆一定深度的盲孔,通過應變計在鉆孔前后讀數變化推算出應變釋放系數。實驗中試樣為SM400ZL鋼,厚度為12mm,根據文獻盲孔與邊界最小距離要求,取試件工作部分寬為60mm,在試件正反兩面對應位置粘貼相同的應變片已校正加載偏心和時間的扭轉。

對于孔深方面的控制,大量試驗研究表明,當孔深大到孔徑的1~1.2倍時,對測點的測量應變不再起作用。若在試驗中按同義孔深進行擴孔,則對測點進行前兩種孔徑的應力測試時,應變片無法充分感應到深層的應力釋放,必然會引起試驗誤差,使得測試結果和傳統測量法不具可比性。

總結

試驗證明,采用擴孔同時增加孔深的方法進行測量可有效地減少切削力和切削熱對測量結果的影響,從而更準確地獲得殘余應力,提高測試精確度,改進的應力測試方法相對傳統法測得應力值降低約10%


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