掛貨勾是哈爾濱電機廠為運輸六十萬瓦汽輪發電機定子的關鍵部件采用WEL-TEN80高強鋼厚板焊接而成,焊接后構件存在較高的殘余應力,由于該鋼焊后再熱裂紋敏感性強,所以不能采用焊后熱處理降低殘余應力。但構件中存在的較高的殘余應力是生產失效的主要原因之一,為確保運輸安全,我們首次對WEL-TEN80高強鋼構件采用振動時效處理,降低構件的焊接殘余應力。
為了慎重起見,在掛貨勾振動時效處理前做了如下試驗。
1.WEL-TEN80鋼焊接試板振動時效處理后,進行了機械性能試驗,疲勞裂紋擴展速率試驗和人工裂紋金相檢查。得出振后機械強度略有提高,疲勞裂紋擴展速率下降和人工裂紋沒有擴展的結論。
2.WEL-TEN80鋼掛貨勾附件振動時效處理后,將焊接縫逐層去掉焊肉,結果未發現裂紋。振動情況見圖:

3.試樣和附件振動前后均測試了殘余應力,結果表明,振后殘余應力均有所下降。
在一定條件下進行的上述試驗,可的出兩個結論,
(1) 振動時效處理能降低WEL-TEN80鋼構件焊接殘余應力;
(2)WEL-TEN80鋼裂紋擴展速率振動下降,振動不會使裂紋擴展。
一. 掛貨勾振動時效處理
在試板及附件試驗的基礎上進行了四件掛貨勾現場振動時效處理,其中兩件掛貨勾主要焊縫(工作應力大,殘余應力高)用盲孔松弛法測試殘余應力,進行了超聲波探傷,并做了記錄。
1.振動方法:掛貨勾的結構如圖一所示,根據其結夠特點,將其臥放,用四點軟支撐,為此不規則結構,選擇兩個激振點,以達到良好的振動效果。支撐的激振點位置如圖一。
2.殘余應力測試,為定量檢驗振動效果,進行了掛貨勾振動前后的殘余應力測試。四個掛貨勾結構相同,但為了檢查測試的重復性,我們對WH-01A107-1和WH-01A0107-2兩件掛貨勾進行了測試。測試位置見圖一,測試結果見表,表中給出了接近最大主應力方向的拉應力振后下降率。從表中可以看到兩件掛貨勾"1"點應力方向接近橫向,'2.3'點主應力方向接近縱向,而且各對應點應力數值規律接近,說明重復性較好。從表中還可以看到拉應力均下降到372.4 Mpa以下,即二分之一焊縫屈服強度以下,其下降率大部分達30%以上。
表一 殘余應力測試結果
| 縱向應力бy(Mpa) | 橫向應力бy(Mpa) |
掛貨勾號 | 測點 | 振動前 | 振動后 | 下降率% | 振動前 | 振動后 | 下降率% |
WH-01A07-01 | 1 | +172.3 | +48 | | +506.8 | +352.7 | 30.4 |
WH-01A07-01 | 2 | +466 | +291.3 | 37.5 | +174.3 | +74.1 | |
WH-01A07-01 | 3 | +427.6 | +368.3 | 13.9 | +153 | +112 | |
WH-01A0107-2 | 1 | +77.1 | -38.6 | | +476 | +304.8 | 36 |
WH-01A0107-2 | 2 | +431.8 | +274.7 | 36 | +60.1 | -88.4 | |
WH-01A0107-2 | 3 | +355.8 | +244.1 | 31 | +10.9 | -67.7 | |
3. 超聲波探傷:掛貨勾在振動時效處理前后均進行了超聲波探傷,并做了記錄,未發現裂紋,說明此構件振動時效處理不會產生不利因素。
二. 小結
1. 綜合WEL-TEN80鋼試板和構件試驗結果,振動時效處理,對此構件不會產生不利因素。
2.WEL-TEN80鋼掛貨勾,經振動時效處理,焊接殘余應力下降。最高拉應力在372.4Mpa以下,即二分之一焊 接屈服強度以下,說明此構件振動時效處理是可行的。