磁彈性法在測(cè)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(cè)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(cè)試中心河南鄭州4500062.北京國(guó)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(jiǎn)便的表面殘余應(yīng)力無損測(cè)試技術(shù)。利用磁彈性法測(cè)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(duì)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(tái)縣境內(nèi)

2、。總裝機(jī)容量為1200MW，安裝4臺(tái)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(tái)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(tái)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(jí)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(hào)為廠左023.25m處，試驗(yàn)洞的方位角為NE35，與鋼支管平行長(zhǎng)度約20m。為簡(jiǎn)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(zhǎng)模型岔管的主管，在主管設(shè)置觀測(cè)斷面對(duì)高壓鋼管進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。結(jié)合本次水壓試驗(yàn)，于2004年7月和9月分別對(duì)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(duì)比測(cè)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(cè)試方法及原理簡(jiǎn)介本次焊接殘余應(yīng)力的測(cè)試采用磁彈性法，測(cè)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(cè)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(cè)試方法，具有無損、方便、快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。用磁彈性法測(cè)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(gè)小磁疇都有

5、一個(gè)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(chǎng)作用的下，疇壁將發(fā)生不可逆移動(dòng)，會(huì)在探測(cè)線圈中產(chǎn)生一系列電脈沖信號(hào)，這些信號(hào)是由德國(guó)物理3圖2焊縫MPσ關(guān)系標(biāo)定曲線圖3測(cè)區(qū)布置示意圖4.測(cè)試結(jié)果與分析現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試分兩次進(jìn)行，第一次殘余應(yīng)力測(cè)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(cè)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(gè)加壓循環(huán)。