喀腊塑克水电站钢岔管振动消应技术

刘 涌

(新疆汇通水利电力工程建设有限公司 乌鲁木齐 830000)

罗清萍

(新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局 乌鲁木齐 830000)

1 工程概况

喀腊塑克水电站压力钢管的内径D=7600mm，板厚 δ=28mm，下平段长为 347.019m;下弯角度44.767°，长17.949m;斜坡段长为24.455m;上弯角度45.00°，长18.064m;上平段长为6.00m;钢管轴线总长413.483m，主要材料采用16MnR，设计压力1.4MPa。钢岔管采用Y-卜型组合结构，主岔为Y型，两个支岔为卜型，两个支岔分为四个支管同水轮发电机蝶阀相连接。Y型钢岔管主管内径D=7600mm，支岔内径D=5200mm，公切球直径 φ=8780mm，分岔角α=90°，岔管壁厚 32mm，肋板壁厚 60mm，重约71t，材质为WH80QD钢。卜型钢岔管主管内径D=5200mm，支岔内径D=3400mm，公切球直径φ=6100mm，分岔角α=71°，岔管壁厚28mm，肋板壁厚60mm，重约60t，材质为WDB620D钢。钢岔管材料的力学性能见表1。

表1 高强钢力学性能

2 振动效应现场准备

2.1 弹性支点准备

在钢岔管主管口及两支管口500mm处各制作一个钢支撑，钢支撑与钢岔管接触面为相应钢岔管弧度的弧形托架，弧形支撑要保证能稳固地支撑钢岔管，托架宽度为300mm、长度为1/6弧长。弧形托架与钢岔管之间放置50mm橡胶垫。支撑与钢岔管接触顶紧后，钢岔管全部重量落在三个支撑上。

2.2 振动设备准备

主振点设在钢岔管的上管口，辅助振点分别设在钢岔管的两个支管上，设备性能参数见表2。

表2 激振器性能参数

2.3 测点布置及应力测试

钢岔管焊缝经过无损检验合格后进行振动效应，测点布置为钢岔管的上、下中心及左、右腰线丁字焊缝位置，振前和振后采用X射线衍射仪测试残余应力，并作记录，其结果见表3。

表3 钢岔管振前、振后应力测试结果 单位:MPa

3 振动过程

先对钢岔管进行短暂的试振，调整完毕，为主振做好准备工作，主振时间30min，辅助振动时间间隔10min。钢岔管进行时效振动的步骤为:ⓐ振前扫频，记录振前a-n曲线，见图1;ⓑ主振工件，记录时效a-t曲线，见图2;ⓒ起振后a-t曲线上的振幅上升，然后变平或上升后下降，然后再变平，从变平开始稳定几分钟后结束时效;ⓓ进行振后扫频，记录振后a-n曲线，见图3。

图1 振前曲线

图2 时效曲线

图3 振后曲线

4 振动效应结果分析

振动效应曲线结果分析:ⓐ从记录的时效a-t曲线可见，振动处理过程中a-t曲线先上升，后下降，然后变平趋于稳定;ⓑ从振后、振前a-n曲线对比可以看出，振后加速度峰值比振前高、振后的带宽比振前窄，这表明所选参数下的振动时效已取得效果。

应力测试数据统计结果分析:WH80QD钢岔管和WDB620D钢岔管振动效应前各测点的残余应力对其平均值的差值最大值为234MPa、203MPa，振动效应后各测点的残余应力对其平均值的差值最大值为123MPa、122MPa。钢岔管振后各测点的残余应力对其平均值的差值均小于前各测点残余应力对其平均值的差值，应力均匀化程度显著。WH80QD钢岔管应力消除率为39.72%，WDB620D钢岔管应力消除率为37.65%。钢岔管振动效应后焊缝平均焊接残余应力消除率超过30%，满足《振动时效效果评定方法》(JB/T 5926—2005)第5.3.4条款有关规定。

5 结语

喀腊塑克水电站压力钢岔管经过振动时效消除应力技术，焊接应力趋于均匀，较好地降低了焊接残余应力，取得了良好的效果，满足设计及规范要求。