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某電廠600MW1機(jī)組主蒸汽管接管座是焊接在汽機(jī)房下部標(biāo)高約8m左右的主蒸氣管母管上，主汽管規(guī)格Φ668*103，材料為SA335-P22，S接管座規(guī)格為Φ169.9*29，材料A182-F22。焊口的焊接質(zhì)量除了用探傷、金相檢驗(yàn)和硬度檢查控制外，還可采用盲孔法來(lái)測(cè)定焊后及熱處理之后的殘余應(yīng)力值，以嚴(yán)格控制工程質(zhì)量，保證機(jī)組安全運(yùn)行。

本文采用盲孔法檢測(cè)管道殘余應(yīng)力，儀器采用南京聚航科技有限公司生產(chǎn)的JHMK殘余應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)由JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀和JHZK鉆孔裝置組成。粘結(jié)劑為502快干膠水。

殘余應(yīng)力測(cè)試步驟

測(cè)試前，被測(cè)管焊縫表面必須處理干凈、平整。將具有一定角度關(guān)系的應(yīng)變片組合在一起，用502膠水按事先預(yù)定的方向粘貼到各個(gè)被測(cè)點(diǎn)上，待干燥牢固之后，焊上引線和連接線，并與電阻應(yīng)變儀各測(cè)量橋路連接。儀器調(diào)零之后，用JHZK盲孔法鉆孔裝置在每個(gè)應(yīng)變花的中心標(biāo)記鉆孔。由于鉆孔處殘余應(yīng)力的釋放，引起小孔周圍附近的金屬產(chǎn)生微小的應(yīng)變。這一應(yīng)變被電阻應(yīng)變片感應(yīng)，就表現(xiàn)為應(yīng)變片敏感柵的電阻值變化，用JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀即可測(cè)量出應(yīng)變的大小和方向，再根據(jù)應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系，計(jì)算出殘余應(yīng)力的大小和方向。

測(cè)試數(shù)據(jù)

焊接前，將s接管座與主汽管的焊接部位預(yù)熱至350℃，在焊至焊縫厚度為22mm，60mm時(shí)及焊完后各進(jìn)行一次脫氫處理。在*后一次脫氫處理后，進(jìn)行*一次殘余應(yīng)力測(cè)量。然后進(jìn)行最終熱處理，將溫度升高至740℃并保溫4h；熱處理完后進(jìn)行第二次殘余應(yīng)力測(cè)量。兩次測(cè)量的測(cè)點(diǎn)分區(qū)布置在兩個(gè)對(duì)稱面附近。A、B兩區(qū)為*一次測(cè)量區(qū)；C、D兩區(qū)為第二次測(cè)量區(qū)。

在對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行量誤差修正后，曲線圖如下。

圖1 殘余應(yīng)力分布修正曲線

結(jié)果分析及結(jié)論

從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，S接管座焊縫的殘余應(yīng)力峰值在熱處理之前已接近或超過材料的屈服極限（約2700kgf/cm²），如果不進(jìn)行消除或降低殘余應(yīng)力，將嚴(yán)重威脅主蒸汽管道的安全運(yùn)行。熱處理可顯著地降低殘余應(yīng)力值，這與前述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果一致。

在實(shí)驗(yàn)及實(shí)測(cè)中，受現(xiàn)場(chǎng)條件及各種因素的影響，測(cè)量誤差是難以避免的。但這并不影響分析殘余應(yīng)力的方向及相對(duì)大小的分布狀態(tài)。通過分析得出以下結(jié)論：

厚壁管焊縫的殘余應(yīng)力主要分布在焊縫區(qū)及熱影響區(qū)，且方向呈多向應(yīng)力狀態(tài)。理論分析表明，殘余應(yīng)力主要是由于焊接過程中焊接材料的加熱和冷卻不均勻產(chǎn)生的熱應(yīng)力和由于組織轉(zhuǎn)變不平衡產(chǎn)生的組織應(yīng)力所組成。

可采用熱處理方法消除或降低殘余應(yīng)力至合適的限度。本文提及到的焊前預(yù)熱、焊接過程中采取保溫及脫氫處理措施，以及焊后及時(shí)回火，都是減少殘余應(yīng)力的有效手段。經(jīng)過我們對(duì)600MW機(jī)組主蒸汽管焊縫所做的測(cè)量統(tǒng)計(jì)，這些措施一般可使殘余應(yīng)力值降低2/3左右。