某電廠600MW1機組主蒸汽管接管座是焊接在汽機房下部標高約8m左右的主蒸氣管母管上，主汽管規(guī)格Φ668*103，材料為SA335-P22，S接管座規(guī)格為Φ169.9*29，材料A182-F22。焊口的焊接質(zhì)量除了用探傷、金相檢驗和硬度檢查控制外，還可采用盲孔法來測定焊后及熱處理之后的殘余應力值，以嚴格控制工程質(zhì)量，保證機組安全運行。

本文采用盲孔法檢測管道殘余應力，儀器采用南京聚航科技有限公司生產(chǎn)的JHMK殘余應力測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)由JHYC靜態(tài)應變儀和JHZK鉆孔裝置組成。粘結(jié)劑為JH-496應變粘接劑。

殘余應力測試步驟

測試前，被測管焊縫表面必須處理干凈、平整。將具有一定角度關系的應變片組合在一起，用JH-496膠水按事先預定的方向粘貼到各個被測點上，待干燥牢固之后，焊上引線和連接線，并與電阻應變儀各測量橋路連接。儀器調(diào)零之后，用JHZK盲孔法鉆孔裝置在每個應變花的中心標記鉆孔。由于鉆孔處殘余應力的釋放，引起小孔周圍附近的金屬產(chǎn)生微小的應變。這一應變被電阻應變片感應，就表現(xiàn)為應變片敏感柵的電阻值變化，用JHYC靜態(tài)應變儀即可測量出應變的大小和方向，再根據(jù)應力和應變之間的關系，計算出殘余應力的大小和方向。

測試數(shù)據(jù)

焊接前，將s接管座與主汽管的焊接部位預熱至350℃，在焊至焊縫厚度為22mm，60mm時及焊完后各進行一次脫氫處理。在最后一次脫氫處理后，進行第一次殘余應力測量。然后進行最終熱處理，將溫度升高至740℃并保溫4h；熱處理完后進行第二次殘余應力測量。兩次測量的測點分區(qū)布置在兩個對稱面附近。A、B兩區(qū)為第一次測量區(qū)；C、D兩區(qū)為第二次測量區(qū)。

在對測量數(shù)據(jù)進行量誤差修正后，曲線圖如下。

圖1 殘余應力分布修正曲線

結(jié)果分析及結(jié)論

從實測數(shù)據(jù)可以看出，S接管座焊縫的殘余應力峰值在熱處理之前已接近或超過材料的屈服極限（約2700kgf/cm²），如果不進行消除或降低殘余應力，將嚴重威脅主蒸汽管道的安全運行。熱處理可顯著地降低殘余應力值，這與前述實驗數(shù)據(jù)分析結(jié)果一致。

在實驗及實測中，受現(xiàn)場條件及各種因素的影響，測量誤差是難以避免的。但這并不影響分析殘余應力的方向及相對大小的分布狀態(tài)。通過分析得出以下結(jié)論：

厚壁管焊縫的殘余應力主要分布在焊縫區(qū)及熱影響區(qū)，且方向呈多向應力狀態(tài)。理論分析表明，殘余應力主要是由于焊接過程中焊接材料的加熱和冷卻不均勻產(chǎn)生的熱應力和由于組織轉(zhuǎn)變不平衡產(chǎn)生的組織應力所組成。

可采用熱處理方法消除或降低殘余應力至合適的限度。本文提及到的焊前預熱、焊接過程中采取保溫及脫氫處理措施，以及焊后及時回火，都是減少殘余應力的有效手段。經(jīng)過我們對600MW機組主蒸汽管焊縫所做的測量統(tǒng)計，這些措施一般可使殘余應力值降低2/3左右。