2000T自升式风电安装平台升降框架振动时效处理与效果检测实施方案

                                              2000T自升式风电安装平台升降框架

                                     振动时效处理与效果检测实施方案

                                       

一、前   言

    振动时效是采用共振的原理——即在激振器的周期性外力的作用下,当所施加给工件的动应力大于或等于材料的屈服极限即工件与激振器的频率相叠加时产生共振,这时在共振状态下,就会使工件内受约束的分子发生位错滑移,而使一大部分残余应力得到释放,余下的部分残余应力经过二十至四十分钟的调整部分处于均化状态。振动时效可以使残余应力降低或均化,高应力区降低的比例要大一些,振动时效具有生产周期短、无环境污染、节约生产成本、工件尺寸精度稳定性好等诸多优点。

振动时效在我国从上世纪七十年代开始做为国家重点科研攻关项目才逐渐被人们认识,经过近三十年的不断研究探索,目前已被我国机械制造业广泛的采用。如:北京机床所的机床床身、鞍钢、宝钢、首钢的高炉炉壳、热风炉拱顶、热风炉封口带、中国一重集团的大型锻件、哈尔滨电站集团的大型电站设备、齐齐哈尔第一机床厂的大型立车铸件、CW6163系列铸造床身等都很好的采用了振动时效来替代传统的加热回火时效工艺。

     振动时效技术目前在国内已建和在建海洋钻井平台升降基础项目中得到了广泛的应用,由于海洋钻井平台升降基础的整体结构都比较大、吨位重,在施工中要按照传统加热时效办法是无法完成这些大型结构的时效处理工序的。经过我校工程力学系结构试验室的科技人员的多年实践,加上工程项目单位的大力配合,近十余年来先后对上海外高桥造船海洋工程有限公司建造的JU2000E型钻井平台升降基础座,大连造船海洋工程有限公司建造的JU2000系列钻井平台升降基础座,南通振华重型装备制造有限公司建造的振海3号、4号、5号、6号及宝恒抬升NCA1396号钻井平台升降基础、山海关造船重工有限责任公司建造的CJ50-01\02\03\04号海洋钻井平台上下基础座进行了振动时效消除应力处理及现场的振动时效技术服务,同时经过振动时效前后的应力检测,消除应力的效果远远的大于国家标准的要求,取得理想的工艺效果并得到船东和船检的认可。

二、振动时效处理工艺的实施

1.使用设备:VSR-50型振动时效仪  

该设备具有真彩液晶显示动态振动时效处理参数并实时打印参数曲线图。该设备消除构件的残余应力范围在30%-80%。根据工件的应力大小,刚性的强与弱消除应力的多少有所不同,抬升单元结构消除应力的范围在:50%左右,根据应力测试计算结果而定。

 2、残余应力测量

 使用仪器名称:XL2101A4静态电阻应变仪

使用应变计名称:BE120-2CA-K电阻应变计

 3、单元结构的支撑、激振器装卡、拾振器的位置

  自升式风电安装平台升降框架抬升单元结构长10706mm,宽1889mm,高1380mm,重约32T,上导向单元结构长7900mm,宽6720mm,高1200mm,重约57T进行振动时效消除应力处理时,在施工现场即可实施,首先需将单元结构的整体在现场吊装到地面,将结构的下表面与地面接触的部分用枕木支撑使单元结构与地面隔离以避免在振动处理是振动力的损耗,使单元结构与地面弹性支撑,支撑点为四点,支撑原则为沿单元结构的单侧将枕木放下后将长度大约分成三等分也就是约2/9L处。激振器牢固的装卡在单元结构的两端的任一端的易于装卡处,以牢固为原则,拾振器吸附在远离激振器位置的另一端。

4、单元结构的振动处理

   VSR-50型振动时效仪的全智能功能控制振动电机,当电机的转数与单元结构的固有频率大致相等时,单元结构的整体即会发生共振,当振动电机所施加给构件的动应力大于等于材料的屈服极限时,构件的残余应力即可得到一定程度的释放。振动时,振动电机的偏心选择一个合适的偏心量,由控制器控制电机转动,当发生整体谐振时,也就是构件进入了共振状态,经过三十分钟的振动处理即可使构件的残余应力得到释放,经过振动后的构件所余下的部分残余应力小于材料的屈服极限时,构件的抗变形能力即会得到大幅的加强与提高。此次被振动的单元结构体积较大,重量较重为了得到好的振动处理效果,将采取二次振动的方法以使单元结构的应力得到更好的消除和均化。即一次振动完成后将激振器移到单元结构的另一端部再振动三十分钟来完成全部振动处理消应力工艺。

5、振动时效的特性曲线

   振动时效实施时,振动时效设备按照振动时效工艺的设计要求可以绘制振动过程中的特性曲线,振动时效开始时会自动记录构件振动时效前的频率、振幅曲线,然后根据具体参数值进行自动选择进行振动处理,经过一定周期的振动处理,构件内的残余应力会充分的释放,阻尼降低,使构件的振动数据值逐渐的处于稳定状态,振动完成后还要自动绘制振动处理后的特性曲线,因为构件经振动处理后,由于残余应力的下降,构件的振动前后的参数值会相应的发生变化,这也符合振动时效的国家标准要求。

三、单元结构的振动时效前后的效果检测

1、应力检测

   构件的消除应力效果目前检测比较方便快捷就是盲孔法。即用直角应变片(型号:BE120-2CA-K)在焊缝附近钻孔测试,钻孔直径¢2mmx2mm的盲孔,由于钻孔后所产生不同的应变数据,用该数据代入公式即可计算出该测点的残余应力值,一般测点选择6点,振动后需在振前的测点附近选择测点进行振动后的数据测试,由此得到构件的应力消除数值,国家的标准规定,焊接构件的应力消除率达到30%以上即为合格。

2、振动时效效果评定

   利用设备打印的参数曲线的变化情况对照振动时效国家标准看振动时效效果。依据的标准:JB/T10375-2002   GB/T25712-2010

四、单元结构的现场工作开展及振动准备

1. 合作的双方达成合同意向后应提前七天通知协作单位进行准备并及时安排设备仪器的发运和人员按时入场。

2. 委托方应提供220V的供电电源,负责构件的吊装和工作人员工作平台的搭建。

3. 协助将测试仪器及振动设备接运至工作现场。

五、合同签订及检测报告

1、合同签订由大连拓达科技有限公司签订并出具发票。

2、全部项目完工后,将振动时效全部工作过程及单元结构应力消除情况以报告的形式交付给委托方。

   


 


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