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振動時效設備消除異種鋼對接焊縫殘余應力的應用案例

放大字體  縮小字體 發布日期:2020-10-22  瀏覽次數:1
核心提示:異種鋼結構多應用于壓力容器和石油化工設備行業,由于受設備結構和制造工藝的限制,無法進行焊后熱處理以消除焊接產生的殘余應力
 異種鋼結構多應用于壓力容器和石油化工設備行業,由于受設備結構和制造工藝的限制,無法進行焊后熱處理以消除焊接產生的殘余應力。所以決定采用振動時效設備對這種焊縫結構試件進行消除焊接應力。

試件情況

采用Φ500*30mm,長為250mm兩節不同材料的圓筒組焊而成。其中一節圓筒材料為2.25CrlMo,在焊接坡口處堆焊ERNICr-3,并經690℃消應力處理;另一節圓筒材料為304不銹鋼,通過卷焊制成。兩圓筒采用對接焊結構,焊條牌號為ERNi-CrFe-3。

采用試驗設備

JH-200A3液晶全自動振動時效設備

最大激振力 30KN

最高工作轉速 8000r/min

額定功率 2.2KW

穩速精度 ±0.8r/min

適用工件重量范圍0.1t~50t

振動時效過程

振前掃頻

振前掃頻的目的是測量工件的固有頻率,確定振動時效處理的亞共振頻率。試驗時,激振器自動從低頻到高頻對工件進行掃頻并繪出掃頻曲線,測出工件的固有頻率和振動加速度。被測工件的a-n曲線,通過掃頻得出工件的固有頻率(轉速)n=3622r/min,加速度a=26.1m/s2。

振動時效處理

根據振前掃頻數據,儀器會自動尋找振動時效處理所需的參數,在該參數下振動一定的時間后,就完成了振動時效處理過程。工程的處理曲線(a-t曲線),主要振動參數為:振動加速度Gm=43.0m/s2,轉速n=3637rpm,激振時間t=16min。

振后掃頻

振后掃頻的目的是評定振動時效處理的工藝效果,一般全自動振動時效儀能自動進行振后掃頻,當振后掃頻曲線上的共振峰值高于振前峰值或峰值左移或帶寬變窄時,就可判定為達到振動時效工藝效果。

結論

1.試驗結果表明,采用振動時效設備可很好的消除異種鋼對接焊縫殘余應力,振后工件的固有頻率由振前的26.1m/s2提高到了振后的43m/s2,峰值左移,按照標準要求,符合判定試驗達到振動時效工藝效果的特征。

2.按JB/T10375-2002標準,用振前、振后的應力平均值來計算應力消除率,振前的應力平均值為σ1=280MPa,σ2=195MPa;振前的應力平均值為σ1=109MPa,σ2=100MPa。σ1的應力消除率達到61%,σ2的應力消除率達到48.7%,遠大于標準規定的焊接應力消除率應大于30%的要求。

3.采用振動時效設備消除異種鋼對接焊縫殘余應力,可以大大降低時效處理成本,節省處理時間,減少環境污染,具有明顯的經濟效益。

 
 
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