某2500m³高爐工程熱風(fēng)爐拱頂部分20-26帶，為熱風(fēng)爐高濕帶，根據(jù)設(shè)計要求，應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力處理。20-23帶板厚為50mm，24-26帶板厚為32mm，材質(zhì)均為Q345B。各帶均熱成型后焊接而成，其中20、23、24帶分四塊板組成，21、22、25、26帶由16塊板組成，各帶之間的連接采用焊接方法。其鋼板厚、液壓成型拼接焊縫的量多，因此焊后存在較大的殘余應(yīng)力，而殘余應(yīng)力會嚴(yán)重影響熱風(fēng)爐的使用壽命，所以有必要對其進(jìn)行消除應(yīng)力。本文采用振動時效工藝對其進(jìn)行消除應(yīng)力，并在振動前后采用盲孔法檢測殘余應(yīng)力數(shù)值，定量判斷振動時效工藝的有效性。

振動時效工作原理

振動時效的實質(zhì)是通過振動的形式給工件施加一個動應(yīng)力，當(dāng)動應(yīng)力與工件本身的殘余應(yīng)力疊加后，達(dá)到或超過材料的微觀屈服極限時，工件就會發(fā)生微觀或宏觀的局部、整體的彈性塑性變形，同時降低并均化工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，最終達(dá)到防止工件變形與開裂，穩(wěn)定工件尺寸與幾何精度的目的。

振動時效實施方案

振動時效系統(tǒng)由構(gòu)件、激振器、拾振器和支撐組成。激振器需與構(gòu)件牢固把合。

熱風(fēng)爐底部已經(jīng)用地腳螺栓固定，上部已全部安裝完畢。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，只能選用懸臂振動，激振點選在上部法蘭，兩次按90°排列進(jìn)行振動，拾振點選在遠(yuǎn)離激振器的波峰處，振動時間為一次20分鐘。

為觀察振動時效效果，振前振后對其進(jìn)行殘余應(yīng)力測試。在拱頂外環(huán)縫及縱縫處選取九個點進(jìn)行測試，測試方法采用盲孔法。在測點處，用砂輪打磨，其面積大約15*15mm²、貼一個三向應(yīng)變片，在中間鉆一個2mm的孔，鉆孔深度與鉆孔直接相同，用電阻應(yīng)變儀測取釋放應(yīng)變，計算殘余應(yīng)力，測取振動前后應(yīng)力值，對比振動時效降低應(yīng)力。

從表上可以看到，最大主應(yīng)力振動后都發(fā)生了明顯變化，所以測試的三臺熱風(fēng)爐拱頂振后應(yīng)力都在200MPa左右，其下降率達(dá)到30%以上。

從熱風(fēng)爐整體振動時效前后殘余應(yīng)力測試結(jié)果表明，振后大主應(yīng)力下降率平均達(dá)到36%，滿足GB/T25713-2010標(biāo)準(zhǔn)要求，說明對熱風(fēng)爐采用振動時效工藝是有效。

振動時效工藝效果好，省時、省力、成本低、工藝簡單，可用于熱風(fēng)爐殘余應(yīng)力消除