某鋼廠高爐在服役后期，爐殼P10和P26段出現(xiàn)發(fā)紅、變形、裂紋等。為了解高爐在工作狀態(tài)下爐殼應(yīng)力狀態(tài)變化情況，聚航科技配合該鋼廠針對(duì)高爐開裂變形嚴(yán)重的部位進(jìn)行了為期3個(gè)月時(shí)間的應(yīng)力狀態(tài)現(xiàn)場跟蹤測試，對(duì)于研究高溫狀態(tài)下應(yīng)變電測方法在現(xiàn)場實(shí)測中的技術(shù)問題具有實(shí)際意義。

測試內(nèi)容

所有跟蹤測試的測點(diǎn)位置根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際要求而確定，JH系列高溫應(yīng)變片布置在爐殼的外側(cè)，在外殼變形嚴(yán)重的分段選擇一個(gè)截面，*終確定選擇在22米平臺(tái)，沿爐殼圓周方向，每間隔一定距離布置一個(gè)測點(diǎn)，每一個(gè)測點(diǎn)布置兩個(gè)高溫應(yīng)變計(jì)，分別按照水平方向和垂直方向布置安裝，共計(jì)布置6個(gè)45°兩向直角應(yīng)變花；同時(shí)需要關(guān)注爐殼變形較嚴(yán)重部位及出現(xiàn)裂紋和發(fā)紅的部位，在這些*點(diǎn)部位布置5個(gè)45°三向直角應(yīng)變花，監(jiān)測高爐在正常生產(chǎn)過程中爐殼應(yīng)力狀態(tài)的變化。根據(jù)上述測點(diǎn)數(shù)量及通道數(shù)要求選擇JHDJ-32動(dòng)靜態(tài)應(yīng)變測量分析系統(tǒng)。

測試系統(tǒng)選擇

根據(jù)測試現(xiàn)場環(huán)境和研究討論，確定使用高溫電阻應(yīng)變測試法進(jìn)行爐殼在正常生產(chǎn)工況下的跟蹤測試。測試用焊接應(yīng)變計(jì)，可以滿足350℃環(huán)境溫度的測試。本次測試采用應(yīng)變?cè)诰€監(jiān)測系統(tǒng)為JHDJ-32動(dòng)靜態(tài)應(yīng)變測量分析系統(tǒng)，本系統(tǒng)可對(duì)緩慢變化的應(yīng)力應(yīng)變的輸出信號(hào)完成采集、記錄和處理。JHDJ-32動(dòng)靜態(tài)應(yīng)變測量分析系統(tǒng)每測點(diǎn)內(nèi)置獨(dú)立的高精度120Ω橋路電阻、每測點(diǎn)獨(dú)立高穩(wěn)定信號(hào)放大調(diào)理電路、高性能AD轉(zhuǎn)換器，具有*高的精度和*強(qiáng)的抗干擾能力。

在高爐爐殼表面按確定的測點(diǎn)位置進(jìn)行表面處理；之后測點(diǎn)上焊接安裝應(yīng)變計(jì)，對(duì)應(yīng)變計(jì)進(jìn)行防護(hù)；導(dǎo)線連接和固定；安裝JHDJ-32動(dòng)靜態(tài)應(yīng)變測量分析系統(tǒng)。為了防止高溫粉塵對(duì)機(jī)箱的侵蝕，機(jī)箱安裝的位置離開平臺(tái)地面高度。電纜和光纜的鋪設(shè)、測試系統(tǒng)的調(diào)試、現(xiàn)場工況的跟蹤測試周期為12個(gè)月。典型工況測試內(nèi)容主要包括：從休風(fēng)至送風(fēng)及正常生產(chǎn)時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)變化，正常生產(chǎn)過程中應(yīng)力變化狀態(tài)。

檢測依據(jù)

爐殼的半徑與殼體的厚度之比遠(yuǎn)大于20，因此爐殼殼體結(jié)構(gòu)可以視為薄壁結(jié)構(gòu)。由于其結(jié)構(gòu)為軸對(duì)稱，爐體內(nèi)部承受均勻的內(nèi)壓，因此部分測點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)是兩向應(yīng)力狀態(tài)，其兩個(gè)主應(yīng)力方向分別為水平和垂直方向。在測試得到水平和垂直應(yīng)變的條件下，可以計(jì)算得到主應(yīng)力，這兩個(gè)主應(yīng)力分別代表了周向應(yīng)力和縱向應(yīng)力。

數(shù)據(jù)處理結(jié)論

從休風(fēng)至送風(fēng)及正常生產(chǎn)過程中，爐殼變形比較嚴(yán)重的部位應(yīng)力變化較其他部位的應(yīng)力變化大一些。

對(duì)3個(gè)月監(jiān)測數(shù)據(jù)報(bào)告分析可以看出，部分測點(diǎn)數(shù)據(jù)已經(jīng)超過材料的屈服強(qiáng)度，但是結(jié)合現(xiàn)場測試時(shí)測點(diǎn)選擇的原則可以知道，超過材料屈服強(qiáng)度的測點(diǎn)基本上目測即可發(fā)現(xiàn)其外殼變形比較嚴(yán)重，這就提醒我們，需要在日常點(diǎn)檢過程中*點(diǎn)觀測這些變形比較嚴(yán)重的部位。

近幾個(gè)月階段性的應(yīng)力測試數(shù)據(jù)表明，在休風(fēng)階段應(yīng)力測點(diǎn)變化比較明顯，如此反映出正常生產(chǎn)到休風(fēng)再到正常生產(chǎn)這個(gè)時(shí)間段內(nèi)爐殼應(yīng)力變化比較明顯，提示我們生產(chǎn)工藝過程對(duì)爐殼表面應(yīng)力狀態(tài)變化有很大的影響。高爐生產(chǎn)工藝過程控制對(duì)于爐殼表面的應(yīng)力狀態(tài)有重要的影響，提醒我們要盡可能減少休風(fēng)次數(shù)，同時(shí)調(diào)節(jié)工藝，控制好風(fēng)量和氧量，使得整個(gè)休風(fēng)過程對(duì)于殼體的受力狀態(tài)影響盡可能的降到*小。