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残余应力测试研究筒体校形后是否需要消除应力

分类:残余应力检测    关键词:残余应力测试

某厂生产了1台丙烯精馏塔,根据GB150-98要求,设备壳体椭圆度应不大于断面内径D11%,且不大于25mm。在消除应力前di一、二段筒体开口端的椭圆度经检测在此范围内。但在消除应力后,运到现场后发现,设备筒节椭圆度超标。于是厂家制作了特殊工装,利用油顶等进行了校形,以保证椭圆度达到要求。

由于对筒节进行了强制变形,考虑到设备的使用工况及设计要求,用户对是否重新进行消除应力提出了疑问。由于无法从容器制造规范上找到是否重新消除变形应力的依据,故决定采用盲孔法对筒体进行残余应力测试,从而确定是否需要重新进行消除应力热处理。

设备结构简介

该设备主体材料为16MnR,塔体由厚46mm的钢板制作,直径5200mm,设备总高85100mm,塔内共装有153层塔盘。因设备超长无法整体运输,按合同规定,将该设备筒体分成6段交货,由安装公司现场组焊。

盲孔法残余应力测试方法

盲孔法残余应力测试是通过机械钻孔使孔周围应力释放而产生相应的位移和应变的一种测试方法。采用粘贴应变片方式测量这些位移和应变。仪器采用JH-30残余应力检测仪。它能给够通过应变片在钻孔前后的电流变化自动计算出应变值的变化,并自动记录和打印出来,据此可方便地计算出各点残余应力的变化值。为了进行分析对比,分别在经矫正正筒节和未经矫正筒节上都进行残余应力测试,若二者的应力值并无太大差异,则说明在现场进行强制校形所产生的应力很小,不需要重新进行消应力处理。

筒体残余应力测试

分别在已矫正筒节的筒口距边缘200mm处一周等距分布8个残余应力测试点A1-A8,在未经矫正筒节的筒口距边缘200mm处一周等距分布4个残余应力测试点B1-B4。在残余应力区域中心钻一直径为3mm左右的孔进行应力释放,钻孔深度为钻孔直径的1.2-2.0倍。并在钻孔前距孔心处表面粘贴45°应变花。在测试时需要精确获得各孔的直径、深度、应变计孔心距以及孔口各方向应变的变化大小。

结论

根据测试结果可知,在精馏塔筒口校正变形处zui大残余应力平均值为28.20MPa,而未经矫正变形的筒壁内zui大残余应力平均值为26.88MPa,相差不大,仅为1.32MPa。附加残余应力只是筒体母材屈服强度的0.45%,可见影响非常小,完全可以忽略不计。因此,无需对校形后的筒节进行消除应力处理。

试验证明盲孔法残余应力测试非常有效,特别是在有对比试验的情况下,排除了自身的不确切性,较真实也较直观地反应出各被测处的应力差距,从而为zui终确定处理方案提供了强有力的依据。


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