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南京聚航科技有限公司
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閱讀：242發布時間：2020-6-10
大型水輪機轉輪是通過焊接加工制造而成的，在生產的過程中不可避免的會產生焊接殘余應力，殘余應力的存在是有害的，它將直接影響到結構的工作壽命及正常使用。所以大多數水輪機都需要通過退火處理以降低殘余應力。為了了解轉輪焊接區、熱影響區及附近區域相關部位退火后殘余應力的情況，在轉輪加工車間對水輪機轉輪退火后進行殘余應力測量，測量方法采用盲孔法。
水輪機轉輪是由16個葉片組成，葉片材料為鑄造不銹鋼，本次測試選擇13#葉片，現場測試儀器使用JH-30殘余應力檢測儀。
測點區域及測點布置
通過對上冠進水邊的正、負壓側的曲面形狀的分析，可初步確定正、負壓側殘余應力的分布差異不大，因此本次測試選取進水邊的正壓側進行測試，且測點以焊縫熔合線為基準，沿焊縫熔合線垂直方向向上下分別布置測點。根據轉輪的測試位置以及現場的實際情況，具體的測試部位包括葉片上冠進水邊正壓側、下環出水邊負壓側共兩個區域，各分別布置3個測點，測點總數為6個。
測點表面處理
在確定的測試區域對葉片表面進行拋光打磨后，在測點表面用砂布交叉打磨。用劃針輕輕刻出粘貼應變花的測點位置，清洗油污，除凈表面殘留金屬粉末，保持新鮮干凈的金屬表面。粘貼盲孔器固定腳處表面可以粗糙些，但也要進行拋光打磨和表面油污的清洗。
應變花的粘貼
1. 檢查應變花，去除油污。所使用的應變花阻值相差在0.5Ω內。清洗應變花粘貼面，去除粘貼面的油污。
2. 應變花粘貼方向一致。應變花1號應變片對準參考軸即平行于焊縫，并指向葉片的外側。
3. 焊接導線，連接應變儀、溫度補償。應變片連接線路采用半橋電路，每個應變片分別進行補償。
鉆孔、測試、數據采集記錄
利用JHZK殘余應力精密鉆孔裝置進行對中和鉆孔，首先調整并安裝鉆具。鉆具的對中以所鉆孔不超出應變花中心第二基準圓為判斷標準。鉆孔前、后用放大鏡檢查鉆孔的對中情況。
用2mm深度控制塊定好鉆孔深度后，先將帶Φ1.0mm麻花鉆的鉆桿插入盲孔器套筒里，進行鉆孔。然后換用Φ1.5mm鉆桿擴孔。在鉆孔和擴孔時，使用鉆孔調壓電源。鉆孔結束后2min記錄測試數據。
測試結果分析
13#葉片各測點退火后殘余應力測量結果表
水輪機轉輪退火后進行了殘余應力測量，測試區域選擇的是13#葉片的上冠進水邊正壓側和下環出水邊負壓側。根據該水輪機轉輪葉片機械性能基本信息得知，葉片的屈服強度為550MPa，其中二分之一為275MPa。
退火后13#葉片主應力*大值為274.2MPa，接近于屈服強度的二分之一，位于上冠進水邊的正壓側；等效應力*大值為238.16MPa，平均等效應力為113.46MPa。根據對轉輪焊前殘余應力測量經驗，殘余應力*大值范圍在500~700MPa之間，由此可見轉輪通過退火較好的消除了葉片的焊接殘余應力。
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