某水電站設(shè)計(jì)庫(kù)容1.5億m3，正常蓄水位1305m，總裝機(jī)容量100MW，年平均發(fā)電量3.50億KW.H。該工程由瀝青混凝土心墻壩、表孔溢洪洞、導(dǎo)流兼泄洪洞、發(fā)電引水洞、地面廠房等建筑物組成。引水系統(tǒng)鋼岔管共3臺(tái)，在安裝現(xiàn)場(chǎng)采用振動(dòng)時(shí)效工藝消除殘余應(yīng)力，采用盲孔法對(duì)振動(dòng)時(shí)效前后岔管的焊接殘余應(yīng)力進(jìn)行測(cè)試，定量判斷振動(dòng)時(shí)效效果。
設(shè)備采用JH-700A交流振動(dòng)時(shí)效設(shè)備，采用高速變頻伺服電機(jī)，激振力大、壽命長(zhǎng)、時(shí)效效果好。激振電機(jī)的額定功率為2.2KW，轉(zhuǎn)速為1000-10000r/min。激振器通過(guò)夾具固定在工件上，拾振器通過(guò)磁鐵吸住工件。
振動(dòng)時(shí)效準(zhǔn)備
在鋼岔管主管上離兩端各一段距離的部位設(shè)置馬鞍形支座。在對(duì)岔管時(shí)效處理前，必須用橡膠墊與鋼支撐隔開(kāi)，以防止振動(dòng)能量傳入地面或洞壁。
振動(dòng)時(shí)效過(guò)程
一般情況下，做振動(dòng)時(shí)效處理時(shí)，首先通過(guò)時(shí)效系統(tǒng)掃描出的數(shù)個(gè)共振點(diǎn)。選出一個(gè)共振頻率作為主振頻率，另選1、2個(gè)共振頻率作為附振頻率進(jìn)行時(shí)效處理。時(shí)效處理的振動(dòng)頻率選在共振頻率前加速度約為共振點(diǎn)加速度的1/3-2/3處，振動(dòng)時(shí)間為20min左右。振動(dòng)過(guò)程中，注意觀察主要部位的振動(dòng)情況，如果有些主要部位未能充分時(shí)效，則更換激振器的安裝部位，重新掃描，根據(jù)掃描出的共振點(diǎn)進(jìn)行時(shí)效處理。
對(duì)引水鋼岔管而言，如果既有彎曲振動(dòng)，又有扭曲振動(dòng)，時(shí)效處理的效果會(huì)更好一些。所以振動(dòng)時(shí)效處理時(shí)必須考慮振型。這就要求試振，找出產(chǎn)生彎曲振動(dòng)和扭曲振動(dòng)的共振頻率來(lái)。然后，分別進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效處理。以1號(hào)鋼岔管為例，其振動(dòng)時(shí)效的主要參數(shù)為：掃頻時(shí)電機(jī)偏心角為30°時(shí)，第一、二、三、四共振頻率分別為82.2、90.8、102.5、122.7HZ，加速度分別為5.1g，8.6g，5.6g，2.2g；主振頻率為81.7Hz，加速度7.6-11.5g；附振1頻率為90HZ，加速度8.3g-14.7g，附振2頻率為100HZ，加速度為2.6g-5.5g。
鋼岔管振動(dòng)時(shí)效效果判定
目前振動(dòng)時(shí)效判定方法有兩種，一類(lèi)是定量測(cè)試，如：盲孔法、磁測(cè)法、切割法等。一類(lèi)是定性測(cè)試，如振動(dòng)參數(shù)曲線(xiàn)法、尺寸精度穩(wěn)定性法等。本文采用殘余應(yīng)力測(cè)試方法來(lái)定量判定振動(dòng)時(shí)效效果。
本次測(cè)試采用盲孔法，儀器采用JHMK殘余應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)，由JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀和JHZK鉆孔裝置組成。軟件進(jìn)行設(shè)置后，自動(dòng)實(shí)時(shí)計(jì)算殘余應(yīng)力，并實(shí)時(shí)顯示和保存應(yīng)力應(yīng)變數(shù)值，測(cè)量直觀明了，精度高。
選擇10個(gè)典型部位進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試，保證時(shí)效處理前后的測(cè)試位置盡量一致，同時(shí)以滿(mǎn)足盲孔法的測(cè)試要求為前提。在每個(gè)測(cè)試部位，原始應(yīng)力測(cè)1個(gè)點(diǎn)，時(shí)效處理后測(cè)1個(gè)點(diǎn)。
測(cè)試數(shù)據(jù)分析
測(cè)試數(shù)據(jù)表明，鋼岔管內(nèi)壁焊縫的原始?xì)堄鄳?yīng)力數(shù)值較高，普遍達(dá)到或接近材料的屈服強(qiáng)度，并呈典型的雙軸拉伸狀態(tài)。鋼岔管外壁焊縫的原始?xì)堄鄳?yīng)力數(shù)值較低。經(jīng)振動(dòng)時(shí)效處理后，原始應(yīng)力高的測(cè)點(diǎn)消除應(yīng)力效果比較理想，初始應(yīng)力較低的測(cè)點(diǎn)時(shí)效前后應(yīng)力測(cè)試值變化不大。簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)表明，1號(hào)鋼岔管平均消除效果達(dá)到60%，峰值消除效果達(dá)到80%，時(shí)效處理效果良好。
通過(guò)振動(dòng)時(shí)效處理，水電站引水鋼岔管的焊接殘余應(yīng)力峰值明顯降低，各部分應(yīng)力得到均化。振動(dòng)時(shí)效與傳統(tǒng)的熱時(shí)效對(duì)比，操作簡(jiǎn)單方便，適用性強(qiáng)，節(jié)省能源和費(fèi)用。
