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中冶天工上海十三冶沙钢高炉大修工程项目经理部 “沙钢2500M3二号炉”超生冲击消除应力报告 上海乐展电器有限公司 二0一一年六月 振动时效处理报告 项目名称：中冶天工上海十三冶沙钢高炉大修工程项目经理部 “沙钢2500M3二号炉”超生冲击消除应力报告 委托单位：中冶天工上海十三冶沙钢高炉大修工程项目经理部 项目施工单位：上海乐展电器有限公司 项目现场施工：刘智 许 健 报告制作：刘智 项目实施时间：2012年06月20日 构 件 振 动 时 效 处 理 报 告 委托单位 中冶天工上海十三冶沙钢高炉大修工程项目经理部 日期 2012/06/20 构件名称 沙钢2500m3二号炉 图号 工作号 2012/11/20 材质 使用设备 超声冲击消除应力系统 型号 泰克能2000 完成人 许健 刘智 电话 021 振动时效处理情况与结论： 根据设计要求，对沙钢2500M3二号炉进行了超生冲击时效处理。 结论：从表数据可以看出，泰克能时效处理后，残余应力下降幅度很大 整套构件的超生冲击时效处理工艺符合要求； 所选用处理设备完全适合构件处理要求。 完成单位: 上海乐展电器有限公司 2012年06月20日 一、概 述 超声波时效法是国外较流行的焊后处理、表面局部强化和消除残余应力的方法。该方法首先在前苏联的乌克兰延生，于二十世纪六十年代在美国得到迅速发展，在第十三届国际焊接学会上被公认为是提高焊接结构疲劳性能最有效的方法，并在发达国家迅速得以推广应用，经过半个多世纪的发展，超声波时效处理的工艺及设备已日趋完善，该方法的执行机构轻巧，使用灵活方便、噪音小、效率高、成本低、节能、无污染。 泰克能LZ2000型超声冲击消除应力装置作为焊后处理设备，它能同时改善影响焊缝质量的多个因素，如应力、缺陷、焊趾几何形状、表面强化等几个方面，所以对提高焊接接头的疲劳性能有事半功倍的效果，可使处理后的焊接接头的疲劳强度提高50%-120%，疲劳寿命延长5—100倍。由于采用超声冲击处理后，省去了传统的打磨及去渣工序，节约了劳动时间20%，降低了劳动强度，提高了生产效率。 同时，该方法也广泛地应用于以下三个方面：（1）对金属零件表面进行强化处理，以提高零件的表面质量和疲劳寿命；（2）调节应力场，减少焊接变形，保证工件的尺寸稳定性；（3）对机械零件局部焊接修复部位进行消除焊接应力的处理。现在该方法在国外机械制造工程中，特别是对疲劳性能有较高要求和要求消除残余应力的焊接结构工程中已普遍使用。 LZ2000型, 处理效果显著。 图1：超声冲击处理前焊缝处的残余应力分布 图2超声冲击处理后焊缝处的残余应力分布 2、超声冲击提高焊接接头疲劳性能的基本原理 金属结构件在焊接时，普遍采用熔化焊接的方法，在金属的填充过程中，在接头部位留有余高、凹坑及各种焊接缺陷，造成严重的应力集中；同时还产生一定的焊接残余应力。在绝大多数情况下，残余拉应力对焊接结构的疲劳强度是不利的。同时，大量研究表明，在焊趾部位距离表面0.5mm左右处一般存有熔渣等缺陷，该缺陷较尖锐，相当于疲劳裂纹提前萌生。在应力集中、焊趾熔渣缺陷及焊接残余拉应力的联合作用下，焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命被严重降低。 超声波时效处理法提高焊接接头疲劳强度和疲劳寿命的基本原理是，焊后利用超声波推动冲击工具以每秒二万次以上的频率沿焊缝方向冲击焊缝的焊趾部位，使之产生较大的压缩塑性变形，使焊趾处产生圆滑的几何过渡，从而大大降低了焊趾处余高和凹坑造成的应力集中；消除了焊趾处表层的微小裂纹和熔渣缺陷，抑制了裂纹的提前萌生；调整了焊接残余应力场，消除其焊接拉应力，在焊趾附近产生一定数值的残余压应力；并使焊趾部位材料得以强化。因此，超声冲击能同时改善影响焊缝疲劳性能几个方面的因素，如：焊趾几何形状、残余应力、微观裂纹和熔渣等缺陷、表面强化等，所以，能大幅度提高焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命。图3是用X衍射法显示的超声冲击处理对焊缝的实际效果图。 图3：X衍射法显示的超声冲击处理对焊缝的实际效果图 3、超生冲击时效处理及残余应力检测 不管任何形式的焊接，焊接残余应力都集中在焊缝热影响区附近，当焊接残余应力与承载的交变应力叠加，其数值超过焊接和材料的极限时，工件就会在焊接附件断裂，用盲孔发可以对工件表面的残余应力进行测量， 我们对上沙钢2500M3二号炉体进行研究，因工焊接变形很大，影响工件的使用，为了消除焊接变形，均化残余应力，在泰克能处理前在测点进行打磨、抛光，用粘结剂将应变片粘接在焊缝附近，每个测点两个，粘接后静置30分钟，待粘接按牢固过后进