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振動時效設備消除熱風爐穹頂的焊接殘余應力

分類:消除殘余應力    關鍵詞:振動時效設備

熱風爐在投入使用后要在酸性氣體環境下承受高溫和交變高壓應力作用,工況惡劣,在此情況下焊縫易出現應力腐蝕裂紋。而穹頂殼體是由多塊殼體瓣分片組裝焊接而成,穹頂殼體鋼板最大厚度為50mm。由于體積大,鋼板厚,穹頂殼體焊縫殘余應力值高,最大實測值近400MPa,所以設計要求要對穹頂進行消除應力處理。

傳統的消除應力方法是采用電加熱方式,但此方法存在很大的弊端。所以熱風爐生產廠家找到南京聚航,希望我們能夠提供更有效地方法,經過雙方商討后,決定采用振動時效設備消除熱風爐穹頂的殘余應力。

根據熱風爐穹頂情況選型

高爐系統熱風爐整體高度為49.5m,直徑為10-11.34m,重量為404t,材質分為兩種,直通段殼體為Q235B,穹頂(即高溫帶)材質為Q345B。

高溫帶殼體位于38.6m以上的高空,重量達110t,因受吊裝能力所限,無法在地面焊接并消除應力處理完成后整體吊裝,必須在分辨吊裝到位并與直筒段焊接為一整體后,對整個殼體進行消除應力處理,熱風爐殼體總質量達404t,確定使用JH-700振動時效設備,選擇多點激振和多頻率工藝處理。

工藝參數的確定

1. 多點激振、多頻率工藝:由試振得出殼體的共振頻率有4個,根據其振動形式優化選擇最佳頻率組,確定兩個(4659HZ和5915HZ)處理頻率。

2. 處理時間為每個頻率處理25-35min。

3. 激振點應選擇剛性較大的厚板處,以便能帶動殼體產生共振。由于殼體質量和形體較大,為使殼體各部分都能產生共振,焊接殘余應力均勻降低,激振點選擇在殼體頂部正中的Φ1800mm人孔法蘭,法蘭位于殼體對稱中心點,與殼體焊接連接,可使殼體各部分都能產生振幅基本一致的共振,焊接殘余應力能均勻降低。考慮到結構軸對稱的特點,選擇2個激振點分別位于法蘭邊沿直徑兩端點。

4. 拾振點選在遠離激振器且在振幅較大處,熱風爐穹頂時效振動按懸臂時效方式考慮,選在穹頂下沿,與殼體焊接連接,見下圖。

5.支撐點選取。一般情況下,穹頂通過橡膠墊和枕木支撐在支架上進行振動時效作業,由于熱風爐穹頂位于38.6-50m的高空,為防止振動過程出現跌落,將熱風爐直筒段與穹頂焊接完成形成整體,對穹頂按懸臂時效方式進行處理。熱風爐殼體底部通過地腳螺栓與混凝土承臺連接,通過試振,得出熱風爐殼體振動波形,底部螺栓連接對38m高度以上的高溫帶殼體的振幅不影響消除應力效果,故對底部固定螺栓只做一般性緊固,以防止振動過程中熱風爐發生水平位移即可。

工藝實施

按照試振確定的處理頻率,對熱風爐進行主振,觀測振中時效曲線(a-t曲線)。振動時間控制,根據時效曲線(a-t曲線)出現上升后變平或上升后下降然后變平情況后,再振動3min,結束時效。實際振動時間,在激振點1,振動37min,在激振點2,振動時間32min。

數據分析

總的應力水平(即平均應力)從振前的333.2MPa下降至29.6MPa,下降率為91.1%,超過國家機械行業標準中固定的指標,說明振動時效工藝效果顯著、可靠。

采用振動時效設備消除熱風爐穹頂殘余應力效果更均勻,避免了電加熱處理時部分電加熱毯易損壞,加熱不均勻,容易出現局部無效果的問題,而且比電加熱處理更節能環保。

以上就是振動時效設備對熱風爐穹頂的應用案例,如果您還想了解振動時效設備更多信息,可直接咨詢南京聚航,我們歡迎您的選購!



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