喀臘塑克水電站鋼岔管振動(dòng)消應(yīng)技術(shù)

劉 涌

(新疆匯通水利電力工程建設(shè)有限公司 烏魯木齊 830000)

羅清萍

(新疆額爾齊斯河流域開(kāi)發(fā)工程建設(shè)管理局 烏魯木齊 830000)

1 工程概況

喀臘塑克水電站壓力鋼管的內(nèi)徑D=7600mm，板厚 δ=28mm，下平段長(zhǎng)為 347.019m;下彎角度44.767°，長(zhǎng)17.949m;斜坡段長(zhǎng)為24.455m;上彎角度45.00°，長(zhǎng)18.064m;上平段長(zhǎng)為6.00m;鋼管軸線總長(zhǎng)413.483m，主要材料采用16MnR，設(shè)計(jì)壓力1.4MPa。鋼岔管采用Y-卜型組合結(jié)構(gòu)，主岔為Y型，兩個(gè)支岔為卜型，兩個(gè)支岔分為四個(gè)支管同水輪發(fā)電機(jī)蝶閥相連接。Y型鋼岔管主管內(nèi)徑D=7600mm，支岔內(nèi)徑D=5200mm，公切球直徑 φ=8780mm，分岔角α=90°，岔管壁厚 32mm，肋板壁厚 60mm，重約71t，材質(zhì)為WH80QD鋼。卜型鋼岔管主管內(nèi)徑D=5200mm，支岔內(nèi)徑D=3400mm，公切球直徑φ=6100mm，分岔角α=71°，岔管壁厚28mm，肋板壁厚60mm，重約60t，材質(zhì)為WDB620D鋼。鋼岔管材料的力學(xué)性能見(jiàn)表1。

表1 高強(qiáng)鋼力學(xué)性能

2 振動(dòng)效應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

2.1 彈性支點(diǎn)準(zhǔn)備

在鋼岔管主管口及兩支管口500mm處各制作一個(gè)鋼支撐，鋼支撐與鋼岔管接觸面為相應(yīng)鋼岔管弧度的弧形托架，弧形支撐要保證能穩(wěn)固地支撐鋼岔管，托架寬度為300mm、長(zhǎng)度為1/6弧長(zhǎng)。弧形托架與鋼岔管之間放置50mm橡膠墊。支撐與鋼岔管接觸頂緊后，鋼岔管全部重量落在三個(gè)支撐上。

2.2 振動(dòng)設(shè)備準(zhǔn)備

主振點(diǎn)設(shè)在鋼岔管的上管口，輔助振點(diǎn)分別設(shè)在鋼岔管的兩個(gè)支管上，設(shè)備性能參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 激振器性能參數(shù)

2.3 測(cè)點(diǎn)布置及應(yīng)力測(cè)試

鋼岔管焊縫經(jīng)過(guò)無(wú)損檢驗(yàn)合格后進(jìn)行振動(dòng)效應(yīng)，測(cè)點(diǎn)布置為鋼岔管的上、下中心及左、右腰線丁字焊縫位置，振前和振后采用X射線衍射儀測(cè)試殘余應(yīng)力，并作記錄，其結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 鋼岔管振前、振后應(yīng)力測(cè)試結(jié)果 單位:MPa

3 振動(dòng)過(guò)程

先對(duì)鋼岔管進(jìn)行短暫的試振，調(diào)整完畢，為主振做好準(zhǔn)備工作，主振時(shí)間30min，輔助振動(dòng)時(shí)間間隔10min。鋼岔管進(jìn)行時(shí)效振動(dòng)的步驟為:?振前掃頻，記錄振前a-n曲線，見(jiàn)圖1;?主振工件，記錄時(shí)效a-t曲線，見(jiàn)圖2;?起振后a-t曲線上的振幅上升，然后變平或上升后下降，然后再變平，從變平開(kāi)始穩(wěn)定幾分鐘后結(jié)束時(shí)效;?進(jìn)行振后掃頻，記錄振后a-n曲線，見(jiàn)圖3。

圖1 振前曲線

圖2 時(shí)效曲線

圖3 振后曲線

4 振動(dòng)效應(yīng)結(jié)果分析

振動(dòng)效應(yīng)曲線結(jié)果分析:?從記錄的時(shí)效a-t曲線可見(jiàn)，振動(dòng)處理過(guò)程中a-t曲線先上升，后下降，然后變平趨于穩(wěn)定;?從振后、振前a-n曲線對(duì)比可以看出，振后加速度峰值比振前高、振后的帶寬比振前窄，這表明所選參數(shù)下的振動(dòng)時(shí)效已取得效果。

應(yīng)力測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析:WH80QD鋼岔管和WDB620D鋼岔管振動(dòng)效應(yīng)前各測(cè)點(diǎn)的殘余應(yīng)力對(duì)其平均值的差值最大值為234MPa、203MPa，振動(dòng)效應(yīng)后各測(cè)點(diǎn)的殘余應(yīng)力對(duì)其平均值的差值最大值為123MPa、122MPa。鋼岔管振后各測(cè)點(diǎn)的殘余應(yīng)力對(duì)其平均值的差值均小于前各測(cè)點(diǎn)殘余應(yīng)力對(duì)其平均值的差值，應(yīng)力均勻化程度顯著。WH80QD鋼岔管應(yīng)力消除率為39.72%，WDB620D鋼岔管應(yīng)力消除率為37.65%。鋼岔管振動(dòng)效應(yīng)后焊縫平均焊接殘余應(yīng)力消除率超過(guò)30%，滿足《振動(dòng)時(shí)效效果評(píng)定方法》(JB/T 5926—2005)第5.3.4條款有關(guān)規(guī)定。

5 結(jié)語(yǔ)

喀臘塑克水電站壓力鋼岔管經(jīng)過(guò)振動(dòng)時(shí)效消除應(yīng)力技術(shù)，焊接應(yīng)力趨于均勻，較好地降低了焊接殘余應(yīng)力，取得了良好的效果，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。