磁彈性法在測試模型鋼管和岔管焊接殘余應(yīng)力中的應(yīng)用

1、1磁彈性法在測試模型鋼管和岔管焊接殘余應(yīng)力中的應(yīng)用孟慶奎1王建華2毋新房1（1.水利部水工金屬結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢驗(yàn)測試中心河南鄭州4500062.北京國電水利電力工程有限公司北京100024）摘要：磁彈性法是一種快速、簡便的表面殘余應(yīng)力無損測試技術(shù)。利用磁彈性法測試了西龍池抽水蓄能電站模型鋼管和岔管的焊接殘余應(yīng)力，并對水壓試驗(yàn)前后的殘余應(yīng)力進(jìn)行了比較。關(guān)鍵詞：磁彈性鋼管岔管水壓試驗(yàn)焊接殘余應(yīng)力1.前言：山西西龍池抽水蓄能電站位于山西省五臺縣境內(nèi)

2、。總裝機(jī)容量為1200MW，安裝4臺單機(jī)容量為300MW的水泵水輪機(jī)組，電站額定水頭為640m。上水庫利用五臺縣白家莊鎮(zhèn)西龍池村天然洼地開挖填筑而成，下水庫建于五臺縣神西鄉(xiāng)西河村北滹沱河左岸支溝上。地下廠房及水道系統(tǒng)布置在上下庫之間的山體內(nèi)。電站水道系統(tǒng)由上水庫進(jìn)出水口、引水事故閘門井、高壓管道、尾水隧洞、尾水閘門井、下水庫進(jìn)出水口等組成。高壓岔管采用內(nèi)加強(qiáng)月牙肋鋼岔管，岔管PD=3600m2左右，岔管采用790MPa級調(diào)質(zhì)鋼制造，殼體

3、最大厚度為68mm，肋板厚150mm?？紤]水壓試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c原型盡可能接近，試驗(yàn)選在廠房上游的上層排水廊道樁號為廠左023.25m處，試驗(yàn)洞的方位角為NE35，與鋼支管平行長度約20m。為簡化試驗(yàn)，節(jié)省試驗(yàn)費(fèi)用，將鋼管模型試驗(yàn)與岔管模型試驗(yàn)合并，模型鋼管和岔管采用相同幾何比例尺為1：2.5，適當(dāng)延長模型岔管的主管，在主管設(shè)置觀測斷面對高壓鋼管進(jìn)行試驗(yàn)測試。結(jié)合本次水壓試驗(yàn)，于2004年7月和9月分別對模型鋼管及岔管進(jìn)行了水壓試驗(yàn)前后焊接殘余

4、應(yīng)力的對比測試，主要目的是了解鋼管和岔管焊接后的殘余應(yīng)力水平，以及水壓試驗(yàn)降低焊接殘余應(yīng)力的效果。2.測試方法及原理簡介本次焊接殘余應(yīng)力的測試采用磁彈性法，測試所用儀器為芬蘭STRESTECH公司生產(chǎn)的STRESSCAN500C型磁彈性殘余應(yīng)力測試儀。磁彈性法是近幾年發(fā)展較快應(yīng)用比較成熟的一種殘余應(yīng)力測試方法，具有無損、方便、快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。用磁彈性法測試殘余應(yīng)力是以巴克豪森效應(yīng)為理論基礎(chǔ)的。鐵磁材料包含有許多小磁疇，每一個小磁疇都有

5、一個特定的自發(fā)磁化方向，各磁疇之間以疇壁為界分開。在外加交變磁場作用的下，疇壁將發(fā)生不可逆移動，會在探測線圈中產(chǎn)生一系列電脈沖信號，這些信號是由德國物理3圖2焊縫MPσ關(guān)系標(biāo)定曲線圖3測區(qū)布置示意圖4.測試結(jié)果與分析現(xiàn)場測試分兩次進(jìn)行，第一次殘余應(yīng)力測試在模型鋼管及岔管制作安裝完成后進(jìn)行，第二次殘余應(yīng)力測試在第一階段的明管狀態(tài)水壓試驗(yàn)完成之后進(jìn)行，試驗(yàn)壓力為5MPa，分別經(jīng)過2MPa、3MPa二次、4MPa二次、5MPa等6個加壓循環(huán)。