喀臘塑克水電站鋼岔管振動消應技術

劉 涌

(新疆匯通水利電力工程建設有限公司 烏魯木齊 830000)

羅清萍

(新疆額爾齊斯河流域開發工程建設管理局 烏魯木齊 830000)

1 工程概況

喀臘塑克水電站壓力鋼管的內徑D=7600mm，板厚 δ=28mm，下平段長為 347.019m;下彎角度44.767°，長17.949m;斜坡段長為24.455m;上彎角度45.00°，長18.064m;上平段長為6.00m;鋼管軸線總長413.483m，主要材料采用16MnR，設計壓力1.4MPa。鋼岔管采用Y-卜型組合結構，主岔為Y型，兩個支岔為卜型，兩個支岔分為四個支管同水輪發電機蝶閥相連接。Y型鋼岔管主管內徑D=7600mm，支岔內徑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，材質為WH80QD鋼。卜型鋼岔管主管內徑D=5200mm，支岔內徑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，材質為WDB620D鋼。鋼岔管材料的力學性能見表1。

表1 高強鋼力學性能

2 振動效應現場準備

2.1 彈性支點準備

在鋼岔管主管口及兩支管口500mm處各制作一個鋼支撐，鋼支撐與鋼岔管接觸面為相應鋼岔管弧度的弧形托架，弧形支撐要保證能穩固地支撐鋼岔管，托架寬度為300mm、長度為1/6弧長。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支撐上。

2.2 振動設備準備

主振點設在鋼岔管的上管口，輔助振點分別設在鋼岔管的兩個支管上，設備性能參數見表2。

表2 激振器性能參數

2.3 測點布置及應力測試

鋼岔管焊縫經過無損檢驗合格后進行振動效應，測點布置為鋼岔管的上、下中心及左、右腰線丁字焊縫位置，振前和振后采用X射線衍射儀測試殘余應力，并作記錄，其結果見表3。

表3 鋼岔管振前、振后應力測試結果 單位:MPa

3 振動過程

先對鋼岔管進行短暫的試振，調整完畢，為主振做好準備工作，主振時間30min，輔助振動時間間隔10min。鋼岔管進行時效振動的步驟為:?振前掃頻，記錄振前a-n曲線，見圖1;?主振工件，記錄時效a-t曲線，見圖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，從變平開始穩定幾分鐘后結束時效;?進行振后掃頻，記錄振后a-n曲線，見圖3。

圖1 振前曲線

圖2 時效曲線

圖3 振后曲線

4 振動效應結果分析

振動效應曲線結果分析:?從記錄的時效a-t曲線可見，振動處理過程中a-t曲線先上升，后下降，然后變平趨于穩定;?從振后、振前a-n曲線對比可以看出，振后加速度峰值比振前高、振后的帶寬比振前窄，這表明所選參數下的振動時效已取得效果。

應力測試數據統計結果分析:WH80QD鋼岔管和WDB620D鋼岔管振動效應前各測點的殘余應力對其平均值的差值最大值為234MPa、203MPa，振動效應后各測點的殘余應力對其平均值的差值最大值為123MPa、122MPa。鋼岔管振后各測點的殘余應力對其平均值的差值均小于前各測點殘余應力對其平均值的差值，應力均勻化程度顯著。WH80QD鋼岔管應力消除率為39.72%，WDB620D鋼岔管應力消除率為37.65%。鋼岔管振動效應后焊縫平均焊接殘余應力消除率超過30%，滿足《振動時效效果評定方法》(JB/T 5926—2005)第5.3.4條款有關規定。

5 結語

喀臘塑克水電站壓力鋼岔管經過振動時效消除應力技術，焊接應力趨于均勻，較好地降低了焊接殘余應力，取得了良好的效果，滿足設計及規范要求。