振動時效工藝在熱風爐工程中的應用

某2500m³高爐工程熱風爐拱頂部分20-26帶，為熱風爐高濕帶，根據設計要求，應進行消除應力處理。20-23帶板厚為50mm，24-26帶板厚為32mm，材質均為Q345B。各帶均熱成型后焊接而成，其中20、23、24帶分四塊板組成，21、22、25、26帶由16塊板組成，各帶之間的連接采用焊接方法。其鋼板厚、液壓成型拼接焊縫的量多，因此焊后存在較大的殘余應力，而殘余應力會嚴重影響熱風爐的使用壽命，所以有必要對其進行消除應力。本文采用振動時效工藝對其進行消除應力，并在振動前后采用盲孔法檢測殘余應力數值，定量判斷振動時效工藝的有效性。

振動時效工作原理

振動時效的實質是通過振動的形式給工件施加一個動應力，當動應力與工件本身的殘余應力疊加后，達到或超過材料的微觀屈服極限時，工件就會發(fā)生微觀或宏觀的局部、整體的彈性塑性變形，同時降低并均化工件內部的殘余應力，最終達到防止工件變形與開裂，穩(wěn)定工件尺寸與幾何精度的目的。

振動時效實施方案

振動時效系統(tǒng)由構件、激振器、拾振器和支撐組成。激振器需與構件牢固把合。

熱風爐底部已經用地腳螺栓固定，上部已全部安裝完畢。根據此結構，只能選用懸臂振動，激振點選在上部法蘭，兩次按90°排列進行振動，拾振點選在遠離激振器的波峰處，振動時間為一次20分鐘。

為觀察振動時效效果，振前振后對其進行殘余應力測試。在拱頂外環(huán)縫及縱縫處選取九個點進行測試，測試方法采用盲孔法。在測點處，用砂輪打磨，其面積大約15*15mm²、貼一個三向應變片，在中間鉆一個2mm的孔，鉆孔深度與鉆孔直接相同，用電阻應變儀測取釋放應變，計算殘余應力，測取振動前后應力值，對比振動時效降低應力。

從表上可以看到，最大主應力振動后都發(fā)生了明顯變化，所以測試的三臺熱風爐拱頂振后應力都在200MPa左右，其下降率達到30%以上。

從熱風爐整體振動時效前后殘余應力測試結果表明，振后大主應力下降率平均達到36%，滿足GB/T25713-2010標準要求，說明對熱風爐采用振動時效工藝是有效。

振動時效工藝效果好，省時、省力、成本低、工藝簡單，可用于熱風爐殘余應力消除