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    振動時效消除應力在支鉸鋼梁工程中的應用

    更新時間:2020/7/30  點擊數:839


    構件經焊接后,內部會產生殘余應力,它**大地影響了構件的尺寸穩定性、剛度、強度、疲勞壽命和機械加工性能,甚至會導致產生裂紋和應力腐蝕。故該工程設計要求支鉸鋼梁焊后進行消除殘余應力處理。

    焊后消除殘余應力的方法有熱處理、自然時效和振動時效。由于該構件不僅單體質量達27噸,而且屬于**厚構件,若采用傳統的熱處理工藝來消除焊接殘余應力,升溫和保溫有著嚴格的要求,構件的整個時效過程將長達近百小時。除制造成本高、生產周期長等不利因素外,熱處理過程中的變形也是必須解決的問題。綜合考慮,支鉸鋼梁焊接殘余應力決定采用振動時效消除應力。

    采用振動時效技術,其振動方式的選擇是項目實施成敗的關鍵。為取得較好的殘余應力消除效果,首先采用有限單元法仿真計算**厚組合支鉸鋼梁中墩、邊墩的固有頻率和固有振型,然后根據計算結果對鋼梁施振。

    振動時效方案
    根據有限元分析結果選擇合理的振動支撐和振型,調整激振力的方向和時間,概括為:
    (1)采用三點支撐方式,見圖5。各支撐點在距兩端長度2/9處進行支撐,激振點位置在鋼梁端部選取。由于鋼梁是由多條縱橫焊縫焊接而成,為了使焊縫區取得較好的時效效果,所以激振力所產生的正弦波應沿著主焊縫的方向,并采取多激振點的彎扭振型進行時效處理。
    (2)進行多階多次振動時效處理,并根據工件固有頻率狀態和工件的共振狀態調整振動時效工藝。

    振動時效過程
    (1)清理現場,放置彈性橡膠墊,并按振動時效工藝方案安裝激振器及加速傳感器。
    (2)設備自動尋找工件的共振峰,儲存振前a-n曲線(a為振動加速度,n為激振器的轉速),分析程序并確定激振頻率。
    (3)振動時效時間設定15-20min,設備自動進行時效處理,儲存a-t過程曲線(狋為時間)。
    (4)打印a-t曲線以及振前、振后a-n曲線。對照JB/T 5926-2005《振動時效效果評定方法》進行時效定性評判。


    振動時效消除應力檢測結果及分析
    殘余應力測試結果見表1,數據處理結果見表2。


    由表1和2可知,弧形閘門4號支鉸鋼梁經振動時效處理后,殘余應力σ1 的平均消除率為31.5%,**大消除率為50.5%;σ2 的平均消除率為39.4%,**大消除率為98.4%,符合JB/T5926-2005《振動時效效果評定方法》的要求。

    結語
    通過有限元分析,提出了采用振動時效方法消除**厚組合鋼梁的殘余應力,并通過工程實踐表明其理論可行、方法合理,可為類似工程提供可行的理論和實際依據。
    振動時效處理方法是焊接件消除殘余應力的較好方法,一方面能盡快達到以往所采用的熱時效處理和自然時效處理所達到的處理效果;另一方面節約了人力、物力和資金,大大縮短了處理時間。

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