振动时效工艺在热风炉工程中的应用

某2500m³高炉工程热风炉拱顶部分20-26带，为热风炉高湿带，根据设计要求，应进行消除应力处理。20-23带板厚为50mm，24-26带板厚为32mm，材质均为Q345B。各带均热成型后焊接而成，其中20、23、24带分四块板组成，21、22、25、26带由16块板组成，各带之间的连接采用焊接方法。其钢板厚、液压成型拼接焊缝的量多，因此焊后存在较大的残余应力，而残余应力会严重影响热风炉的使用寿命，所以有必要对其进行消除应力。本文采用振动时效工艺对其进行消除应力，并在振动前后采用盲孔法检测残余应力数值，定量判断振动时效工艺的有效性。

振动时效工作原理

振动时效的实质是通过振动的形式给工件施加一个动应力，当动应力与工件本身的残余应力叠加后，达到或超过材料的微观屈服极限时，工件就会发生微观或宏观的局部、整体的弹性塑性变形，同时降低并均化工件内部的残余应力，最终达到防止工件变形与开裂，稳定工件尺寸与几何精度的目的。

振动时效实施方案

振动时效系统由构件、激振器、拾振器和支撑组成。激振器需与构件牢固把合。

热风炉底部已经用地脚螺栓固定，上部已全部安装完毕。根据此结构，只能选用悬臂振动，激振点选在上部法兰，两次按90°排列进行振动，拾振点选在远离激振器的波峰处，振动时间为一次20分钟。

为观察振动时效效果，振前振后对其进行残余应力测试。在拱顶外环缝及纵缝处选取九个点进行测试，测试方法采用盲孔法。在测点处，用砂轮打磨，其面积大约15*15mm²、贴一个三向应变片，在中间钻一个2mm的孔，钻孔深度与钻孔直接相同，用电阻应变仪测取释放应变，计算残余应力，测取振动前后应力值，对比振动时效降低应力。

从表上可以看到，最大主应力振动后都发生了明显变化，所以测试的三台热风炉拱顶振后应力都在200MPa左右，其下降率达到30%以上。

从热风炉整体振动时效前后残余应力测试结果表明，振后大主应力下降率平均达到36%，满足GB/T25713-2010标准要求，说明对热风炉采用振动时效工艺是有效。

振动时效工艺效果好，省时、省力、成本低、工艺简单，可用于热风炉残余应力消除