咨询热线:15951085283
--- 联系我们 ---

咨询热线:15951085283

联系电话:025-84312185

传真:025-84312185

网址:

邮箱:juhangvsr@163.com

地址:南京市光华路156号

您的位置:技术资讯 >> 消除残余应力 >> 浏览文章 技术资讯
 

锅炉冷水壁振动时效工艺应用

分类:消除残余应力    关键词:振动时效

超临界锅炉冷水壁采用耐热合金钢,主体材料为15CrMoC、12Cr1MoVG、SA213-T23、7CrMoVIB10-10。连接方法采用埋弧焊,焊后存在较大残余应力。行业通常采用热处理消除合金钢管排的焊接残余应力。但热处理工艺耗能大、污染大、周期长、工艺变形大、且受炉膛尺寸限制等影响,因此需要其他方法进行消除应力。

本文采用振动时效技术消除残余应力,对振动时效前后和热时效后分别测量焊接残余应力,通过与热时效效果对比全面评估振动时效工艺实用性。

振动时效工艺及效果评定

试件介绍

选择超临界锅炉水冷壁侧墙灰斗螺旋管屏进行振动时效试验,试验在3块管屏上进行,管屏编号分别为1、2和3号,管屏均由48根管子组成,管子节距为54mm,管屏材料由管子和扁钢组成,管子材料为15CrMoG,规格Φ38.1mm*7.2mm,扁钢材料为SA387-Gr12CL,规格Φ16.4mm*15.9mm。

振动时效工艺

3块水冷壁管屏分别进行了不同方案的振动时效工艺:1号管屏支撑点4个,激振器安装在水冷壁端部;2号管屏支撑点4个,激振器安装在水冷壁中部;3号管屏支撑点7个,激振器安装在水冷壁中部和端部,振动2次。

振动时效效果分析

1号水冷壁管屏振动时效前后的残余应力数据可以看出,振动时效可以明显的降低*大主应力,增加最小主应力。因此,1号水冷壁管屏采用的振动时效工艺是可行的。

2号水冷壁管屏振动时效前后残余应力数据可以看出,通过振动时效,水冷壁中部的2-1号——2-4号4个点的*大主应力降低,最小主应力增加,振动效果明显;但水冷壁端部的2-5号——2-7号3个点的*大和最小主应力都增加,振动效果不佳。主要是因为2号水冷壁管屏较长,采用4个橡胶垫支撑,整个结构的刚性较差。靠近激振器较近的中部,施加振动后,动应力能够很好的与残余应力进行叠加,从而降低残余应力。但是离激振器较远的端部,由于刚性差,施加的动应力容易传递走,从而造成振动效果差。

针对2号水冷壁管屏的振动时效效果,进行3号水冷壁管屏振动时效时,采用7个支撑点,激振器安装在水冷壁中部和端部,振动2次。从3号水冷壁管屏振动时效前后残余应力数据可以看出,振动时效可以明显地降低*大主应力,增加最小主应力。因此,对于较长的水冷壁,采用3号水冷壁管屏的振动时效方案是可行。

振动时效工艺与热时效消除率对比

1号水冷壁管屏,同时进行了热处理,热处理工艺参数为(660-700)℃*1h;比较焊态、振动时效及热处理3种情况下的焊接残余应力。从3种状态下的焊接残余应力比较可以看出,采用振动时效和热处理都可以明显的降低*大主应力。

综合力学性能试验

为了评估振动时效的可行性,比较了焊态、振动时效和热处理三种状态下焊接接头的侧弯性能、微观组织、显微硬度和拉伸性能。

侧弯试验

3种状态下焊接接头的侧弯性能的比较可以看出,3种状态下的侧弯性能都是合格的,即使弯曲角度达到180°,侧弯性能也合格。因此,振动时效后,焊接接头的侧弯性能满足要求。

拉伸试验

试样应按照GB/T228加工成板状拉伸试样,并在试验机上进行拉伸试验。从试验结果可以看出,所有试样的断裂位置都是在母材上。从3种状态下的力学性能比较可以看出,热处理和振动时效技术对材料的抗拉强度没有影响,但对屈服强度和断后伸长率有影响,振动时效稍微地增加了材料的屈服强度和断后伸长率,热处理可以显著地提高材料的屈服强度和断后伸长率。

显微硬度试验

焊缝和热影响区的组织都是索氏体,从3种状态下的显微硬度比较可以看出,3种状态下的最高显微硬度出现在焊接热影响区,焊态条件下显微硬度最高,达到260HV。热处理状态的显微硬度最低,在210HV以内。而振动时效可以降低焊接接头的显微硬度,最高值为246HV,最低值为195HV。振动时效工艺满足焊接接头硬度的要求。

结论

1. 采用振动时效工艺消除焊接水冷壁的焊接残余应力,可以明显地降低*大主应力,增加最小主应力,减小了结构的剪切应力,使焊接残余应力分布更加均匀,结构更加安全;可考虑采用振动时效工艺代替热时效消除1Cr-0.5Mo水冷壁管屏残余应力;

2. 对于较短水冷壁的振动时效工艺,可以按照1号水冷壁管屏的振动时效工艺进行,对于较长水冷壁的振动时效工艺,可以按照3号水冷壁管屏的振动时效工艺进行;

3. 15CrMoG水冷壁管屏采用振动时效工艺,焊接接头综合力学性能和显微硬度均满足焊接工艺评定的要求。振动时效工艺可以提高材料的屈服强度和断后伸长率,而对抗拉强度没有影响;但是热处理除了可以提高材料的屈服强度外,还对提高断后伸长率尤为显著。

4. 振动时效使被处理的工件产生亚共振,因此振动时效时的噪声较大,需要进行适当防护。


上一条:没有了 下一条:大型储油罐振动时效应用