2000T自升式風電安裝平臺升降框架振動時效處理與效果檢測實施方案
一、前 言
振動時效是采用共振的原理——即在激振器的周期性外力的作用下，當所施加給工件的動應力大于或等于材料的屈服極限即工件與激振器的頻率相疊加時產生共振，這時在共振狀態下，就會使工件內受約束的分子發生位錯滑移，而使一大部分殘余應力得到釋放，余下的部分殘余應力經過二十至四十分鐘的調整部分處于均化狀態。振動時效可以使殘余應力降低或均化，高應力區降低的比例要大一些，振動時效具有生產周期短、無環境污染、節約生產成本、工件尺寸精度穩定性好等諸多優點。
振動時效在我國從上世紀七十年代開始做為國家重點科研攻關項目才逐漸被人們認識，經過近三十年的不斷研究探索，目前已被我國機械制造業廣泛的采用。如：北京機床所的機床床身、鞍鋼、寶鋼、首鋼的高爐爐殼、熱風爐拱頂、熱風爐封口帶、中國一重集團的大型鍛件、哈爾濱電站集團的大型電站設備、齊齊哈爾二機床廠的大型立車鑄件、CW6163系列鑄造床身等都很好的采用了振動時效來替代傳統的加熱回火時效工藝。
振動時效技術目前在國內已建和在建海洋鉆井平臺升降基礎項目中得到了廣泛的應用，由于海洋鉆井平臺升降基礎的整體結構都比較大、噸位重，在施工中要按照傳統加熱時效辦法是無法完成這些大型結構的時效處理工序的。經過我校工程力學系結構試驗室的科技人員的多年實踐，加上工程項目單位的大力配合，近十余年來先后對上海外高橋造船海洋工程有限公司建造的JU2000E型鉆井平臺升降基礎座，大連造船海洋工程有限公司建造的JU2000系列鉆井平臺升降基礎座，南通振華重型裝備制造有限公司建造的振海3號、4號、5號、6號及寶恒抬升NCA1396號鉆井平臺升降基礎、山海關造船重工有限責任公司建造的CJ50-01\02\03\04號海洋鉆井平臺上下基礎座進行了振動時效應力處理及現場的振動時效技術服務，同時經過振動時效前后的應力檢測，應力的效果遠遠的大于國家標準的要求，取得理想的工藝效果并得到船東和船檢的認可。
二、振動時效處理工藝的實施
1、使用設備：VSR-50型振動時效儀
該設備具有真彩液晶顯示動態振動時效處理參數并實時打印參數曲線圖。該設備構件的殘余應力范圍在30%-80%。根據工件的應力大小，剛性的強與弱應力的多少有所不同，抬升單元結構應力的范圍在：50%左右，根據應力測試計算結果而定。
2、殘余應力測量
使用儀器名稱：XL2101A4靜態電阻應變儀
使用應變計名稱：BE120-2CA-K電阻應變計
3、單元結構的支撐、激振器裝卡、拾振器的位置
自升式風電安裝平臺升降框架抬升單元結構長10706mm,寬1889mm,高1380mm,重約32T，上導向單元結構長7900mm,寬6720mm,高1200mm,重約57T進行振動時效應力處理時，在施工現場即可實施，首先需將單元結構的整體在現場吊裝到地面，將結構的下表面與地面接觸的部分用枕木支撐使單元結構與地面隔離以避免在振動處理是振動力的損耗，使單元結構與地面彈性支撐，支撐點為四點，支撐原則為沿單元結構的單側將枕木放下后將長度大約分成三等分也就是約2/9L處。激振器牢固的裝卡在單元結構的兩端的任一端的易于裝卡處，以牢固為原則，拾振器吸附在遠離激振器位置的另一端。
4、單元結構的振動處理
用VSR-50型振動時效儀的全智能功能控制振動電機，當電機的轉數與單元結構的固有頻率大致相等時，單元結構的整體即會發生共振，當振動電機所施加給構件的動應力大于等于材料的屈服極限時，構件的殘余應力即可得到一定程度的釋放。振動時，振動電機的偏心選擇一個合適的偏心量，由控制器控制電機轉動，當發生整體諧振時，也就是構件進入了共振狀態，經過三十分鐘的振動處理即可使構件的殘余應力得到釋放，經過振動后的構件所余下的部分殘余應力小于材料的屈服極限時，構件的抗變形能力即會得到大幅的加強與提高。此次被振動的單元結構體積較大，重量較重為了得到好的振動處理效果，將采取二次振動的方法以使單元結構的應力得到更好的均化。即一次振動完成后將激振器移到單元結構的另一端部再振動三十分鐘來完成全部振動處理消應力工藝。
5、振動時效的特性曲線
振動時效實施時，振動時效設備按照振動時效工藝的設計要求可以繪制振動過程中的特性曲線，振動時效開始時會自動記錄構件振動時效前的頻率、振幅曲線，然后根據具體參數值進行自動選擇進行振動處理，經過一定周期的振動處理，構件內的殘余應力會充分的釋放，阻尼降低，使構件的振動數據值逐漸的處于穩定狀態，振動完成后還要自動繪制振動處理后的特性曲線，因為構件經振動處理后，由于殘余應力的下降，構件的振動前后的參數值會相應的發生變化，這也符合振動時效的國家標準要求。
三、單元結構的振動時效前后的效果檢測
1、應力檢測
構件的應力效果目前檢測比較方便快捷就是盲孔法。即用直角應變片（型號：BE120-2CA-K)在焊縫附近鉆孔測試，鉆孔直徑￠2mmｘ2mm的盲孔，由于鉆孔后所產生不同的應變數據，用該數據代入公式即可計算出該測點的殘余應力值，一般測點選擇6點，振動后需在振前的測點附近選擇測點進行振動后的數據測試，由此得到構件的應力數值，國家的標準規定，焊接構件的應力率達到30%以上即為合格。
2、振動時效效果評定
利用設備打印的參數曲線的變化情況對照振動時效國家標準看振動時效效果。依據的標準：JB/T10375-2002 GB/T25712-2010
四、單元結構的現場工作開展及振動準備
1、合作的雙方達成合同意向后應提前七天通知協作單位進行準備并及時安排設備儀器的發運和人員按時入場。
2、委托方應提供220V的供電電源，負責構件的吊裝和工作人員工作平臺的搭建。
3、協助將測試儀器及振動設備接運至工作現場。
五、合同簽訂及檢測報告
1、合同簽訂由大連拓達科技有限公司簽訂并出具發票。
2、全部項目完工后，將振動時效全部工作過程及單元結構應力情況以報告的形式交付給委托方。
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