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振动时效设备消除异种钢对接焊缝残余应力的应用案例

分类:消除残余应力    关键词:振动时效设备

异种钢结构多应用于压力容器和石油化工设备行业,由于受设备结构和制造工艺的限制,无法进行焊后热处理以消除焊接产生的残余应力。所以决定采用振动时效设备对这种焊缝结构试件进行消除焊接应力。

试件情况

采用Φ500*30mm,长为250mm两节不同材料的圆筒组焊而成。其中一节圆筒材料为2.25CrlMo,在焊接坡口处堆焊ERNICr-3,并经690℃消应力处理;另一节圆筒材料为304不锈钢,通过卷焊制成。两圆筒采用对接焊结构,焊条牌号为ERNi-CrFe-3。

采用试验设备

JH-200A3液晶全自动振动时效设备

最大激振力 30KN

最高工作转速 8000r/min

额定功率 2.2KW

稳速精度 ±0.8r/min

适用工件重量范围0.1t~50t

振动时效过程

振前扫频

振前扫频的目的是测量工件的固有频率,确定振动时效处理的亚共振频率。试验时,激振器自动从低频到高频对工件进行扫频并绘出扫频曲线,测出工件的固有频率和振动加速度。被测工件的a-n曲线,通过扫频得出工件的固有频率(转速)n=3622r/min,加速度a=26.1m/s2

振动时效处理

根据振前扫频数据,仪器会自动寻找振动时效处理所需的参数,在该参数下振动一定的时间后,就完成了振动时效处理过程。工程的处理曲线(a-t曲线),主要振动参数为:振动加速度Gm=43.0m/s2,转速n=3637rpm,激振时间t=16min。

振后扫频

振后扫频的目的是评定振动时效处理的工艺效果,一般全自动振动时效仪能自动进行振后扫频,当振后扫频曲线上的共振峰值高于振前峰值或峰值左移或带宽变窄时,就可判定为达到振动时效工艺效果。

结论

1.试验结果表明,采用振动时效设备可很好的消除异种钢对接焊缝残余应力,振后工件的固有频率由振前的26.1m/s2提高到了振后的43m/s2,峰值左移,按照标准要求,符合判定试验达到振动时效工艺效果的特征。

2.按JB/T10375-2002标准,用振前、振后的应力平均值来计算应力消除率,振前的应力平均值为σ1=280MPa,σ2=195MPa;振前的应力平均值为σ1=109MPa,σ2=100MPa。σ1的应力消除率达到61%,σ2的应力消除率达到48.7%,远大于标准规定的焊接应力消除率应大于30%的要求。

3.采用振动时效设备消除异种钢对接焊缝残余应力,可以大大降低时效处理成本,节省处理时间,减少环境污染,具有明显的经济效益。


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