微應(yīng)變變化規(guī)律

1、水冷壁高溫應(yīng)力測(cè)定項(xiàng)目階段數(shù)據(jù)分析-遼寧石油化工大學(xué)高溫應(yīng)力測(cè)定項(xiàng)目組高溫應(yīng)力測(cè)試技術(shù)，是在壓力容器或受熱設(shè)備在升溫、升壓過(guò)程中，對(duì) 溫度與應(yīng)力變化的動(dòng)態(tài)檢測(cè)和數(shù)據(jù)采集，以便從中了解到設(shè)備在不同溫度和壓力下的應(yīng)力變化情況，同時(shí)可以提供該設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)最大應(yīng)力時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度和負(fù)荷。自2006年4月22日起遼寧石油化工大學(xué)高溫應(yīng)力測(cè)定項(xiàng)目組成員進(jìn)入 綏中電廠后，本項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作正式開始。由于工期比預(yù)計(jì)時(shí)間提前，項(xiàng) 目組成員加班加點(diǎn)，于2006年4月26日晚1號(hào)機(jī)組首次點(diǎn)火前完成了貼片、 布線、引線點(diǎn)焊及現(xiàn)場(chǎng)儀器安裝等測(cè)試準(zhǔn)備工作，保證了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的順利進(jìn) 行。本次應(yīng)力測(cè)定測(cè)量點(diǎn)的選擇如圖1

2、所示。由于鰭片開裂主要發(fā)生在水冷 壁四角的角焊縫及其附近，運(yùn)行期間的應(yīng)力最大值點(diǎn)最有可能在這些位置出 現(xiàn)，因此測(cè)量點(diǎn)的選擇集中在這些位置。圖1中以17米處為例，將水冷壁的四個(gè)角按逆時(shí)針標(biāo)記為1-4號(hào)位置，每個(gè)位置選擇一處角焊縫和一處對(duì)接 焊縫分別沿縱向（與焊縫平行）和橫向（與焊縫垂直）點(diǎn)焊高溫應(yīng)變片。37米處的測(cè)量點(diǎn)位置選擇與17米處類似。電梯20002006年4月26日晚1號(hào)機(jī)組首次點(diǎn)火后即開始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，到目前 為止已連續(xù)采集超過(guò)十天，取得了一些初步的測(cè)試結(jié)果。具有代表性的測(cè)試 點(diǎn)應(yīng)變分布如圖2和圖3所示，圖中給出的是微應(yīng)變隨時(shí)間變化的曲線，微 應(yīng)變變化規(guī)律與被測(cè)點(diǎn)應(yīng)力變化規(guī)律基本一致，

3、因此這一曲線可以反映出被 測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力變化趨勢(shì)。圖2為5月1日晚1號(hào)機(jī)組開始點(diǎn)火后24小時(shí)內(nèi)17米處3號(hào)位置角焊 縫及對(duì)接焊縫的微應(yīng)變-時(shí)間曲線。圖中顯示在點(diǎn)火后的升溫階段應(yīng)變幅的 變化較大，并且有很大的波動(dòng)，但總的趨勢(shì)是隨時(shí)間的延長(zhǎng)和溫度的升高應(yīng) 變量不斷增大。當(dāng)溫度達(dá)到30GC以上后，總應(yīng)變量開始趨于穩(wěn)定。對(duì)比角 焊縫和對(duì)接焊縫的變形情況發(fā)現(xiàn)，角焊縫的應(yīng)變量大于對(duì)接焊縫，表明角焊. 縫承受的載荷大于對(duì)接焊縫。同時(shí)同一類焊縫的橫向和縱向應(yīng)變量水平基本 相當(dāng)，說(shuō)明焊縫受力狀態(tài)為承受剪應(yīng)力。整個(gè)升溫過(guò)程結(jié)束后角焊縫處總的 應(yīng)變累積達(dá)到1500 :左右，相當(dāng)于0.15%的應(yīng)變量，表明在角焊縫處存在比

4、 較大的局部變形，也就是說(shuō)在此處已達(dá)到較高的應(yīng)力水平。圖3為5月2日晚1號(hào)機(jī)組運(yùn)行達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)后 3號(hào)位置角焊縫及 對(duì)接焊縫的微應(yīng)變-時(shí)間曲線?？梢钥闯鲈谙喈?dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)總應(yīng)變量的平均 值基本保持不變，即在穩(wěn)定運(yùn)行階段水冷壁測(cè)試點(diǎn)處的平均應(yīng)力水平?jīng)]有出 現(xiàn)大的變化。但是應(yīng)變量則存在明顯的瞬時(shí)波動(dòng)，波動(dòng)幅度約為一100；，相當(dāng)于0.01%的應(yīng)變幅，波動(dòng)周期大約為10分鐘。這說(shuō)明即使在穩(wěn)定運(yùn)行階 段水冷壁角焊縫處仍然承受著交變載荷，因而必然存在疲勞過(guò)程。雖然疲勞 應(yīng)變幅不大，但考慮到角焊縫處總的應(yīng)變量比較大，交變載荷是在大應(yīng)變量基礎(chǔ)之上的。同時(shí)水冷壁溫度較高，17米處為360oC左右，而37米處

5、則在 400°C以上，因此應(yīng)當(dāng)考慮疲勞-蠕變的交互作用，這就對(duì)焊縫的強(qiáng)度提出了 較高的要求。如果焊接質(zhì)量不好，存在原始焊接缺陷，則焊縫在此狀態(tài)下極 易發(fā)生開裂。圖2和圖3給出的是17米處3號(hào)位置的情況，對(duì)其它位置的數(shù)據(jù)分析 結(jié)果表明，其它位置的應(yīng)變分布規(guī)律與此基本相同，只是在總的應(yīng)變量上有少量的變化。2000變應(yīng)微OO8O O6To o O o o O4 2 0 T T TOO8O O6O O4o OO2角 角 對(duì) 對(duì)焊縫橫 焊縫縱 接焊縫 接焊縫向向橫縱20002000圖2. 17米處3號(hào)位置角焊縫和對(duì)接焊縫點(diǎn)火后 24小時(shí)內(nèi)橫向及縱向應(yīng)變隨時(shí)間變化曲線。（橫向：垂直焊縫 方向，縱向：平行焊縫方向）20002000)1200AvAhA向向016182224時(shí)(hr)向 向 橫 縱(20 間向，縱向：平行焊縫方向）800600400200角焊縫橫 角焊