1、珞璜电厂锅炉钢结构工程顶部叠梁腹板焊后振动时效施工工艺中 国 五 冶 钢 构 公 司二零零五年五月编制； 审核：审批：一、工程概况珞璜电厂锅炉钢结构工程顶部叠梁共三根，规格为 H700012503690（ mm） ，长 42.1 米重量为 197.9 吨。H700012503690（ mm） ，长 42.1 米重量为 196.4 吨。H700012504090（ mm） ，长 42.1 米重量为 215.1 吨。每根梁由高 3600mm 和 3400mm 的两根梁叠加而成。相叠处的翼板宽为530mm 和 500mm，板厚为 30mm。叠梁在长度方向由两根分别为29.435 和 12.655 米
2、通过高强度螺栓组合而成。每根叠梁腹板面积为102.4 米 2、 96.5 米 2、 44 米 241.5 米 2。根据国家和东锅规范要求低合金结结构钢厚度在 32mm 以上对接，焊后需对焊缝去应力处理。每根梁需去应力处理焊缝达 126 米以上，单条焊缝长度在 180028000mm 以上。用传统的热时效对焊缝去应力处理已无法满足施工进度和质量的要求。所以对 MB-5、 MB-6、 MB-7 三根叠梁的腹板对接焊缝采用振动时效工艺去应力处理。二、编制依据及规范 振动时效工艺、参数选择及技术要求 JB/T5926 91 机械式振动时效装置技术条件 JB/T5925.2 1998 焊接构件振动时效工
3、艺、参数选择及技术要求 JB/T10375-2002三、施工设备配置为了满足工程进度和质量的要求，叠梁腹板振动时效选用的设备为VSR N06C 智能型振动时效装置 本设备有以下功能与特点。采用计算机技术与独特的三环锁相调速系统相结合，实现永磁电机高精度高速控制，集手调、超级手动、超级编程、智能模糊控制于一体，使用更随意、更方便。手调操作，快速查找被振工件谐振峰。超级手动处理工件效率更高，执行工艺更准确。超级编程，任意输入各种工艺数据，全自动准确对工件实施时效处理。智能模糊控制，以最简单的操作达到智能判断被振工件的谐振峰，达到智能对工件进行时效处理的目的。远红外遥控系统远距离全功能控制更完美。尽
4、善尽美的热敏高速微型打印机，可在线或实时打印三条完整的工艺曲线及工艺对比数据。VSR-N06C 智能型振动时效装置的技术参数转速范围： 10008000r/min转速稳定精度： 1 r/min最大激振力： 45KN电机额定功率： 2000W加速度测量范围： 050g打印方式： 在线或实时检测绘制 GN、 GT 曲线及工艺对比数据。四、施工工艺振动时效是通过激振器所产生的外力与腹板对接焊缝残余应力叠加，当叠加应力值达到或超过该材料的屈服极限值时，焊缝内部或附近区域发生塑性变形，从而降低和均化焊缝内部的残余应力。首先应分析判断出构件在激振频率范围内的振型，振动时效设备的激振频率应大于构件的最低固有
5、频率。但最大激振频率小于工作的最低固有频率时，应采取倍频（或称分频）降频等措施。振动时效设备的激振力应能使构件内产生的最大动应力为工作应力的 1/32/3。振动时效设备应具有自动扫频、自动记录扫频曲线、指示振动加速度值和电机电流值的功能。稳速精度达到 1r/min。腹板拼接焊缝的振动时效处理必须在焊缝超声波探伤合格后进行。振动时效完毕后应对焊缝抽查 20%，若发现缺陷超标必须 100%重作超声波探伤检查。叠梁中长腹板由于长度较长，将长度方向分为三等份，分为三次振动时效完成，短腹板为一次振动时效。（ 1） 激振器的安装位置激振器应刚性地固定在构件的刚度较弱或振幅较大处，但不准固定在构件的强度和刚
6、度很低的部位，固定处应平整。拾振器应固定在远离激振器并且振幅较大处。激振器安装在腹板振动的波峰处，这样激振器即可以最小能量激发腹板产生较大振动。激振器安装位置见下图：（ 2）腹板的支承振动处理中激振点和支承位置的选择直接影响振动时效的效果，只有在选择合理的情况下才有可能在较少的激振能量消耗下，获得大的振幅，取得好的稳定化效果，将腹板的支承位置尽可能选在振动的节点（线）处，以避免腹板和支承橡胶垫在振动时因相互撞击而消耗能量和产生躁音。为了使工作处于自由状态，应采用三点或四点弹性支撑构件，腹板边缘橡胶垫布置位置见下图。短腹板 3280348012655 支承点、激振器位置、拾振器位置一次振动时效长
7、腹板 3280348029435 支承点、激振器位置、拾振器位置：激振器 ：橡胶垫 ：拾振器 ：振动顺序三次振动时效（ 3）振动时效频率参数的选择焊缝支承点激振器拾振器1 231在各种频率的加载形式中，只有在腹板的固有频率下进行共振，才最经济最简便。这是由于在共振状态下，可用最小的振动能量，使被振动体产生最大的振幅、得到最大的附加应力，从而使腹板拼接焊缝中的残余应力消除得较完全。因此振动时效时，腹板应尽可能在共振频率下共振。对于腹板对接焊缝来说，焊缝处的残余应力往往接近屈服极限。如果开始就施加共振处理，就有可能因激振应力随转速的突然增大而增加，使焊缝处出现微观裂纹造成损伤。因此开机后第一次扫频
8、，记录构件的振幅频率（ Af）曲线，测出各阶共振频率、节线位置、波峰位置。必要时通过调整支撑点、激振点和拾振点的位置来激起较多的振型。 连续扫描调频激振，缓慢上升到腹板的固有频率，然后再在共振频率上进行定频激振处理。这样做的目的，在于先用低频低应力使高残余应力得到释放并降低，再随着激振频率和动应力的逐渐增大而继续低和均化，防止了由于动应力的突然增大而造成断裂裂纹。在选择激振器偏心档位时，应满足构件产生较大振幅和设备不过载的要求，必要时先用手动旋钮寻找合适的偏心档位。（ 4）动应力的选择动应力是振动时效中有决定性作用的参数，与腹板焊缝中被消除的原始残余应力直接有关，又与腹板焊缝被处理后的强化和尺
9、寸精度稳定化有直接关系。测定 13 个共振峰大的频率在共振时的动应力峰值的大小。选择动应力大、频率低在共振频率作为主振频率。按主振型对支撑、拾振器位置进行最后调整。当处理残余应力较小的焊缝时，只需选用一定的动应力，产生不大的塑性变形，使不大的原始应力处于稳定。当焊缝残余应力较大时，那么就必须选用足够的动应力，使腹板焊缝产生较大的塑性变形，才能使它的残余应力大幅度降低。（ 5）振动时间的选择由于腹板焊缝纵横交错，残余应力的大小和分布不同，振动时间也应有所不同。振动时间的长短对振动时效的效果，尤其是获得最佳技术和经济效果是有影响的。目前采用下列方法，快速确定振动时效的时间参数。a、 按腹板焊缝在振
10、动过程中的塑性变形基本停止的时间来确定振动时间，腹板焊缝在振动过程中的塑性变形是其残余应力消除的重要表征，是振动时效取取效果的重要标志。b、 按腹板焊缝振动过程中的振动响应（即共振峰、振幅） 、激振的激振力变化（即电流或功率等参数的变化）来确定振动时间。c、 按构件重量来确定时间（参考）构件重量（ t） 1 1-3 6-10 10-30 3060 60振动时间（ min）15 20 25 30 35 40（ 6）振动时效效果的快速判断：观察频幅曲线共振动峰形态的变化 构件振动时，当频率接近腹板的固有频率时，振幅值陡然增大，超过这个频率又逐渐减小，在频幅曲线上存在一个峰，称为共振峰。用记录仪将这
11、个特征曲线描绘出来。由于振动时效消除了残余应力，强化了材料，从而减小了构件的阻尼，在频幅曲线上使共振峰由宽变窄，而且带宽变窄的过程趋于稳定时，说明已达到振动时效的效果。共振频率的变化 有焊接应力的构件其共振频率较高，随着振动时效消除残余应力的过程深入其共振频率降低。可是，振动时效有强化材料刚性的作用，又可使共振频率稍有增高，所以一般观察频率变化时，可以认为频率变化至某一稳定值时振动时效获得了效果。（ 7）振动时效工艺效果评定方法7.1 参数曲线观测法7.1.1 振动处理过程中从振幅时间（ Af）曲线和振前、振后振幅频率（ Af）曲线的变化来监测。7.1.2 出现下列情况之一时，即可判定为达到振
12、动时效工艺效果。a 振幅时间（ Af）曲线上升后变平。b 振幅时间（ Af）曲线上升后下降然后变平。c 振幅频率（ Af）曲线振后的比振前的峰值升高。d 振幅频率（ Af）曲线振后的比振前的峰值点左移。e 振幅频率（ Af）曲线振后的比振前的带宽变窄。7.1.3 振动处理过程中，如果不出现 4.1.2 条中所列的任一情况时，应重新调整振动参数，按上述规定的条款再进行时效处理后，重新检验。7.1.4 制订有 “振动时效工艺卡 ”的批量生产的工件，在振动时效时，推荐用 4.1.2 条的 a、 b 款中只要出现一种情况，便可判定为达到振动时效工艺效果的方法来检验，并不再作下述检验。中国第五冶金建设公
13、司钢结构分公司振 动 时 效 工 艺 卡工程名称： 工艺卡编号：产品名称件号产品规格材质重量（ km）自然状况激振设备型号 装卡位置及方式支撑用具 橡胶垫支撑位置及方式拾振位置 拾振器装卡方式附图一 阶 二 阶 三 阶偏心号共振频率Hz振型 共振频率Hz振型 共振频率Hz振型扫频情况偏心号频率Hz加速度g偏心号频 率Hz加速度偏心号频 率Hz加速度g主振附振一附振二处理方法验收方法编制 审核 日期中国第五冶金建设公司钢结构分公司振动时效操作记录卡工程名称： 纪录卡编号：产品名称件号产品规格生产编号自然状况支撑情况拾振装卡情况加速度 g 电机电流 A偏心号频率Hz起始最高值 起始最高值时间min主振情况偏心号频率Hz加速度g时间min偏心号 频率Hz加速度 g时间min附振一附振二附记录曲线执行工艺纪录操作员 检查员 审核日期
