微应变变化规律

水冷壁高温应力测定项目阶段数据分析

辽宁石油化工大学高温应力测定项目组

高温应力测试技术，是在压力容器或受热设备在升温、升压过程中，对温度与应力变化的动态检测和数据采集，以便从中了解到设备在不同温度和压力下的应力变化情况，同时可以提供该设备在正常运行时，出现最大应力时所对应的温度和负荷。

自2006年4月22日起辽宁石油化工大学高温应力测定项目组成员进入绥中电厂后，本项目现场测试工作正式开始。由于工期比预计时间提前，项目组成员加班加点，于2006年4月26日晚1号机组首次点火前完成了贴片、布线、引线点焊及现场仪器安装等测试准备工作，保证了现场测试的顺利进行。

本次应力测定测量点的选择如图1所示。由于鳍片开裂主要发生在水冷壁四角的角焊缝及其附近，运行期间的应力最大值点最有可能在这些位置出现，因此测量点的选择集中在这些位置。图1中以17米处为例，将水冷壁的四个角按逆时针标记为1-4号位置，每个位置选择一处角焊缝和一处对接焊缝分别沿纵向（与焊缝平行）和横向（与焊缝垂直）点焊高温应变片。37米处的测量点位置选择与17米处类似。

图1. 17米处应力测试点位置示意图

2006年4月26日晚1号机组首次点火后即开始进行数据采集，到目前为止已连续采集超过十天，取得了一些初步的测试结果。具有代表性的测试点应变分布如图2和图3所示，图中给出的是微应变随时间变化的曲线，微应变变化规律与被测点应力变化规律基本一致，因此这一曲线可以反映出被测点的应力变化趋势。

图2为5月1日晚1号机组开始点火后24小时内17米处3号位置角焊缝及对接焊缝的微应变-时间曲线。图中显示在点火后的升温阶段应变幅的变化较大，并且有很大的波动，但总的趋势是随时间的延长和温度的升高应变量不断增大。当温度达到300o C 以上后，总应变量开始趋于稳定。对比角焊缝和对接焊缝的变形情况发现，角焊缝的应变量大于对接焊缝，表明角焊．．缝承受的载荷大于对接焊缝。同时同一类焊缝的横向和纵向应变量水平基本．．．．．．．．．．．．

相当，说明焊缝受力状态为承受剪应力。整个升温过程结束后角焊缝处总的．．．

应变累积达到1500με左右，相当于0.15%的应变量，表明在角焊缝处存在比较大的局部变形，也就是说在此处已达到较高的应力水平。

图3为5月2日晚1号机组运行达到相对稳定状态后3号位置角焊缝及对接焊缝的微应变-时间曲线。可以看出在相当长的时间内总应变量的平均值基本保持不变，即在稳定运行阶段水冷壁测试点处的平均应力水平没有出现大的变化。但是应变量则存在明显的瞬时波动，波动幅度约为±100με，相当于±0.01%的应变幅，波动周期大约为10分钟。这说明即使在稳定运行阶段水冷壁角焊缝处仍然承受着交变载荷，因而必然存在疲劳过程。虽然疲劳．．．．

应变幅不大，但考虑到角焊缝处总的应变量比较大，交变载荷是在大应变量基础之上的。同时水冷壁温度较高，17米处为360o C 左右，而37米处则在400o C 以上，因此应当考虑疲劳-蠕变的交互作用，这就对焊缝的强度提出了较高的要求。如果焊接质量不好，存在原始焊接缺陷，则焊缝在此状态下极易发生开裂。

图2和图3给出的是17米处3号位置的情况，对其它位置的数据分析结果表明，其它位置的应变分布规律与此基本相同，只是在总的应变量上有少量的变化。

[1**********]0

微应变 （με）

[***********]4002000

5

10

15

20

25

时间 （hr )

图2. 17米处3号位置角焊缝和对接焊缝点火后24小时内横向及纵向应变随时间变化曲线。（横向：垂直焊缝

方向，纵向：平行焊缝方向）

16

18

时间 （ hr)

202224

图3. 17米处3号位置角焊缝和对接焊缝稳定运行阶段横向及纵向应变随时间变化曲线。（横向：垂直焊缝方

向，纵向：平行焊缝方向）