某电站闸门为单阀式高压平面滑动闸门,门叶整体尺寸为4800mm*4950mm*980mm,总重36t。为便于安装及运输,闸门在设计时分2节,最大单节尺寸为4800*2630mm*980mm,为提高闸门在高水压负荷下的强度及防止闸门焊后应力分布不均匀而影响闸门尺寸稳定性,设计要求闸门在拼装焊接完成后进行消除应力处理。本文以某水电站闸门消除应力方能,测出闸门在一定频率范围内不同振型的数个共振频率,在测出的共振频率中选择一个在设备最佳负载范围内的频率作为主振频率。选择激振力首先要考虑激起的动应力方向应与闸门主要二次应力方向相同或相近,以便动应力σd与二次应力σ叠加,且σd+σ≥σa(材料屈服强度极限),使闸门的二次应力分布区域产生少量的塑性变形,从而降低应力峰值及均化,考虑到闸门主要消除的是局部退火产生的二次应力,由于这部分应力相对较小,所以施加给闸门的最佳动应力不应超过0.07KN/mm2。闸门主体结构为箱形,整体刚度较大且不存在明显强度降低的部位,因此,激振点设置在止水面上的主梁与纵梁相交处且相对正中的位置,可使闸门整体均匀且动应力与二次应力方向相同。拾振点选在主振频率的波峰位置并可能靠近闸门振幅衰减较大的边缘处,为避免闸门在振动时效过程中产生过大的振动,应将支撑点选在波节处。闸门在振动时效消除应力工艺过程中由于包辛格效应,使得闸门在经一定时间振动时效循环后,闸门材料的当量屈服强度开始上升,直到与所受的应力相等,工件内部不再产生新的塑性变形。此时,塑性变形变成弹性变形,工件的弹性性能得到强化,闸门的几何尺寸趋于稳定。
结语
电站闸门经过了局部退火和振动时效两种消应力方法的综合处理,采用盲孔法对消除应力部分闸门进行残余应力检测,主要受力焊缝的应力消除程度在80%-90%,二次应力消除程度在40%-60%,达到与整体退火消应力相等的效果。局部退火与振动时效相结合的复合消应力方法具有高效、节能、不改变闸门整体母材显微结构及物理性能等众多优点,具有很高的实用及推广价值。