技術(shù)資訊
盲孔法殘余應(yīng)力測試在工程管件上的應(yīng)用

某供水工程在輸水線路上設(shè)置兩座配水站,站內(nèi)有七件大型鋼制管件。管件在加工過程中不可避免地會產(chǎn)生殘余應(yīng)力,殘余應(yīng)力一定程度上會降低構(gòu)件的實際強度、疲勞極限,造成應(yīng)力腐蝕和脆性斷裂,也會由于殘余應(yīng)力的松弛產(chǎn)生變形,嚴(yán)重影響尺寸精度和使用壽命。為保證管件的結(jié)構(gòu)精度和運行安全,了解構(gòu)件內(nèi)部的殘余應(yīng)力值,掌握殘余應(yīng)力分布情況就變得尤為重要。

殘余應(yīng)力測試方法

目前工程上應(yīng)用較為廣泛的殘余應(yīng)力測試方法是盲孔法,就是在被測點上鉆一小孔,使被測點的應(yīng)力得到部分或全部釋放,并由事先貼在小孔周圍的應(yīng)變片測得釋放的應(yīng)變量,然后根據(jù)彈性力學(xué)原理計算出殘余應(yīng)力。這種方法殘余應(yīng)力測量結(jié)果精度較高。因此,該工程采用盲孔法,對三通、四通、三岔管焊縫進行殘余應(yīng)力檢測。

殘余應(yīng)力檢測儀器介紹

儀器采用南京聚航科技有限公司的JHMK殘余應(yīng)力測試系統(tǒng),由JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀和JHZK殘余應(yīng)力精密鉆孔裝置組成。儀器軟件操作,自動實時計算殘余應(yīng)力,并實時顯示和保存應(yīng)力應(yīng)變數(shù)值,精度高,測量結(jié)果準(zhǔn)確。應(yīng)變片采用三軸應(yīng)變片,可同時檢測0°、45°、90°等三個方向的應(yīng)力數(shù)據(jù)。

管件上應(yīng)力應(yīng)變測試點的設(shè)置

為了保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,真實反應(yīng)應(yīng)力分布情況,在大型鋼制管件的每條焊縫上均布有測點,鋼制四通構(gòu)件一般布設(shè)14-16個點,三通構(gòu)件布設(shè)11-12個點。

殘余應(yīng)力檢測

該工程大型鋼件管件母材厚度為28-30mm,應(yīng)變片打孔半徑1-1.5mm、深度2.5-3mm。布設(shè)點位置首先進行拋光,再用JH-496膠水將應(yīng)變片貼牢,按順序?qū)⒘鶎?dǎo)線與應(yīng)變儀連接,調(diào)平應(yīng)變儀后進行打孔并測得數(shù)據(jù)。

應(yīng)力測試結(jié)果及分析

以鋼制四通為例,采用盲孔法測得構(gòu)件內(nèi)部應(yīng)力大小。

1 某四通構(gòu)件內(nèi)部應(yīng)力實測值

序號

σ1

σ2

Θ/(°)

序號

σ1

σ2

Θ/(°)

1

197.60

126.13

2.93

11

200.96

113.07

-6.4

2

178.23

99.08

-8.25

12

379.29

197.72

35.37

3

295.80

178.22

-6.89

13

208.47

106.53

9.26

4

199.61

106.99

-3.85

14

367.18

197.24

7.69

5

345.38

168.79

28.96

15

271.91

110.62

-17.4

6

296.19

170.98

-8.83

16

186.49

97.17

-12.58

7

190.13

106.17

35.16

17

376.94

191.35

29.04

8

338.69

209.57

30.68

18

201.92

150.88

26.18

9

184.30

112.29

3.11

19

357.56

171.97

29.04

10

244.54

115.32

-1.48

20

202.00

146.60

39.30

應(yīng)力水平

259.59

148.48

/

母材

89.16

34.90

10.52

從表上可以看出,測得大型鋼制四通管件殘余應(yīng)力為259.59MPa,最大應(yīng)力為379.29MPa,點號為12點,與之對應(yīng)的構(gòu)件布設(shè)測試點號為C/E3,若把整條橢圓焊縫按照時鐘點位均布,此位置處于時鐘的8-10點范圍。

7件大型鋼制管件殘余應(yīng)力最大值統(tǒng)計得出,其中有5個關(guān)鍵最大應(yīng)力分布在焊縫時鐘8-10點或者2-4點范圍,分布在此位置的幾率為7.14%。其中最大應(yīng)力點也分布在8-10點或者2-4點上下較近區(qū)域。

2最大應(yīng)力分布位置統(tǒng)計表

應(yīng)力測試點位

應(yīng)力值

時鐘位置

A/E5

407.51

焊縫內(nèi)側(cè)5點鐘

B/A8

385.61

焊縫內(nèi)側(cè)8點鐘

C/D8

366.35

焊縫內(nèi)側(cè)3點鐘

A/E5

289.21

焊縫內(nèi)側(cè)5點鐘

B/A9

326.30

焊縫內(nèi)側(cè)9點鐘

C/E3

379.29

焊縫內(nèi)側(cè)3點鐘

D/F9

372.50

焊縫內(nèi)側(cè)9點鐘

總結(jié)

1. 大型鋼制管件殘余應(yīng)力最大值,集中在焊縫時鐘的8-10點和2-4點范圍,其余也分布在8-10點和2-4點上下較近區(qū)域,說明通過焊接起焊位置、焊接順序、焊接方向等工藝方法,可以一定程度上解決殘余應(yīng)力集中的問題。

2. 雖然控制焊接工藝、方法能在一定程度上,避免應(yīng)力集中在管件結(jié)構(gòu)、受力復(fù)雜的區(qū)域,但為保證最終整體管件的結(jié)構(gòu)精度和使用壽命,對于焊縫內(nèi)部殘余應(yīng)力的消除,仍是不可或缺的重要工序。

上一個:水電站配水環(huán)管殘余應(yīng)力檢測研究
下一個:Φ1588mm鉆鋌內(nèi)螺紋端殘余應(yīng)力測量方法
返回頂部