焊接殘余應力會影響水電站高強鋼岔管性能，因此需要進行殘余應力消除處理。本文采用振動時效工藝去除鋼岔管殘余應力，并在振動時效前后采用磁測法進行殘余應力測試，定量判斷振動時效效果。
 

　　鋼岔管振動時效實施方案
 

　　根據振動時效工藝要求，工件應放置在彈性支撐上，支撐點位于工件受迫振動的節線處，在現場現有的條件下，對岔管安裝過程中布置的支撐進行改造，將所有的支撐物與岔管之間加墊橡膠墊，確保岔管與原支撐脫離剛性連接并在振動時效過程中不再調整支撐位置。
 

　　岔管現有的支撐形式會對振動能量的傳遞產生一定的阻尼，為了消除這種不利影響，根據岔管薄殼結構形式，可以采用多點激振的方法，保證岔管各部分都能獲得足夠的振動能量。
 

　　在多點振動的同時，每個激振點還要采取逐級增大動應力的多次振動，在低檔時消除高值殘余應力，在高檔時消除低值殘余應力。這樣不僅保證了殘余應力的降低率符合標準要求，而且避免了動應力和殘余應力疊加后超過材料的強度極限而造成強度破壞或原有缺陷的擴展。
 

　　同時，施振過程中，在岔管底部觀察支撐受力變化情況，制定措施，確保岔管的安全。
 

　　振動時效前的準備工作
 

　　1. 整理現場。清理出地平，預留出放置儀器的場地和人員通道。
 

　　2.改造岔管支撐。拆除岔管安裝的剛性支撐，將橡膠墊塞入支撐與岔管管壁之間，頂緊壓實。加固薄弱支撐，將所有支撐與岔管管壁脫離。
 

　　3.振動時效前對岔管焊縫進行外觀檢測和表面磁粉檢測。消除焊縫成型不良和表面裂紋的影響。
 

　　4.振動時效前對岔管焊縫內部質量進行超聲波探傷檢測。消除焊縫內部超標缺陷，并對記錄缺陷進行跟蹤。
 

　　5.振動時效前岔管進行殘余應力測試。測試前選取與岔管模型相同的材料，按照同樣的焊接工藝制定標定試樣，標定應用懸臂梁逐級加載法，記錄不同應力值標定靈敏度。鋼岔管測試部位根據焊縫分布情況及應力分布情況確定，原則上每條焊縫不少于2處。確定位置后，用白色記號筆標記出測試部位并編號，所有被測部位不得有涂層、飛濺及污物，打磨后電解拋光。采用磁測法測試殘余應力并記錄測試結果。
 

　　6.振動時效前岔管管口進行位置檢測。時效前在岔管上游管口處測量管口錯邊量并記錄。
 

　　實施振動時效
 

　　1.確定激振點、拾振點位置。根據機械振動理論，分析判斷構件可能的共振頻率及構件在激振頻率范圍內可能出現的振型，在此基礎上，選擇激振設備的頻率范圍，確定支撐點、激振點、拾振點等位置。支撐點選擇在波節處或附近，激振點選擇在被振工件的波峰處或附近，拾振器應固定在遠離激振器且能反映主振頻率振型*大振幅處或附近，其方向應與振動方向一致。經計算分析，岔管的諧振頻率估計在3500-4500r/min左右，振型為彎扭振型，節點在岔管橫截面時鐘位置5點、7點附近，波峰在岔管頂部。根據以上分析，選用2000-8000r/min的激振設備應能激起工件的諧振響應。激振點選擇在岔管頂面加勁環上以便于安裝，容易引起諧振響應，初步確定在岔管*大直徑處周圍的3個加勁環上各設一個激振點，并根據時效效果對激振點有所增減或變更位置；拾振器放在岔管頂部距激振點約2-3m處。
 

　　2.安裝激振器及拾振器。將激振器底座與鋼岔管頂部加勁環剛性連接，并用專用卡具緊固，接觸面良好，然后將偏心調到2檔，連接好激振器與控制器之間的4芯線。拾振器放在岔管頂部距激振點約2-3m并有明顯振感的地方，連接好加速度信號線。
 

　　3.試振。根據估計的諧振頻率，將*高轉速設為6000r/min，偏心檔暫選定在2檔，時效時間設為2-3min。開始試振時激振器由2000r/min開始掃頻，看1階、2階、3階諧振頻率及位移幅各為多少，當設備自動選擇電流和加速度值-*大時，相對應的諧振頻率為主振頻率。在以主振頻率激振時，工件會發出較大的嗡嗡聲。此時，往岔管上撒一些沙子，沙子會劇烈的跳動，沙子聚攏外為波節，反之為波峰。也可通過變化拾振器的位置來檢測波峰、波節位置，根據試振情況對激振點和拾振點的位置加以調整，使之更為合理。
 

　　4.正式振動。在試振的基礎上確定正式振動時的時效參數，如主振頻率、時效階數、*高轉速、時效時間和偏心檔位等。主振頻率可從試振時的掃頻曲線得知；時效階數一般選1階和2階，如果2階諧振時的振幅較小，則只選1階諧振；*高轉速應高于諧振頻率100-300r/min；時效時間不宜過長，因為在以主振頻率開始振動后的3-5min內，時間-振幅曲線變化明顯，然后逐漸變平。一般情況下，時間-振幅曲線變平后的5-10min內應結束振動，因此，每次振動時間以不超過15min為宜。正式振動時，應記錄相關參數并打印出測試曲線及數據。
 

　　振動時效后的檢測
 

　　1.時效后超聲波探傷檢測復查。在所有激振點的各次振動全部完成后，對岔管進行振后的超聲波探傷檢測復查，并對原記錄缺陷進行振動前后的對比分析。
 

　　2.振動時效后進行殘余應力測試。在所有激振點的各次振動全部完成后，對岔管進行振后應力測試，并對振動前后應力進行對比分析。
 

　　3.振動時效后進行位置測試。在所有激振點的各次振動全部完成后，對岔管進行振后位置測試，并對振動前后進行對比分析。
 

　　振動時效效果評定
 

　　判定時效振動效果依據標準，通過兩種方法進行評定，采用參數曲線觀測法進行定性評定和采用殘余應力測試進行定量評定。
 

　　岔管各激振點振動時效前后的掃頻曲線發生了變化，加速度轉速曲線(a-n曲線)左移，振幅升高，說明固有頻率下降，阻尼減少；加速度時間曲線(a-t曲線)也發生了變化，加速度幅值升高或降低后趨于平穩；根據GB/T25713-2010標準判定岔管振動時效取得效果。
 

　　殘余應力測試結果評定
 

　　岔管焊縫各測區峰值殘余應力振動消應效果對比曲線
 

　　岔管焊接殘余應力消除效果評定。岔管共選擇29個測區，其中單向峰值殘余應力大于600MPa的有4個測區，單向峰值殘余應力處于500-600MPa之間的有24個測區，單向峰值殘余應力小于500MPa的有1個測區。振前測點平均應力573MPa，振后測點平均應力380MPa。經過振動時效后，應力平均值降低率為33.6%。振前*大應力625MPa，振后*大應力418MPa，振前最小應力459MPa，振后最小應力317MPa。
 

　　結論
 

　　根據上述試驗可驗證振動時效可有效地提高工作效率，改善水電站高強鋼岔管的使用性能。