提供重大及重點工程項目的大型金屬結構的振動時效現場技術咨詢與技術服務；
提供余應力檢測服務，保證檢定結果的真實性及性；
提供各種金屬材料的材料力學性能檢驗，結構設計和強度分析檢驗，疲勞強度和疲勞壽命試驗；
提供不銹鋼及鋁合金等材料的振動時效處理及余應力檢測；
為用戶的金屬結構件提供現場振動時效處理；
為您提供振動焊接服務；
振動時效的作用
（1）降低構件殘余應力
108噸汽車車架組合焊接后產生較大的殘余應力。按照上海樂展電器有限公司制定的工藝參數，對108噸汽車車架振動時效后，殘余應力下降17.92~88.83%，總應力水平下降為47.62%（見表14）。其中易發生裂紋部位一中橫梁與縱梁聯結處（見圖14）殘余應力下降88.83%。
（2）防止或減少斷裂裂紋，從動應力測試結果表明，應力集中部位正是車架多次發生斷裂裂紋處，由此可見應力集中是車架裂紋的主要原因。用振動處理技術消除殘余應力盡管是低應力下進行的，確能使殘余應力大幅度下降。因此，在外界條件下（動載荷或溫度變化等）而不產生微觀斷裂裂紋。總之，振動處理技術適用于各種焊接構件，其作用是，降低構件殘余應力，提高構件疲勞壽命。
臺振動時效后的108噸汽車車架，在霍林河礦區運行一年多，至今未發現任何裂紋跡象，僅按此時間計算，振動后車架的開裂壽命是未時效車架平均開裂壽命的二倍以上。
振動時效裝置的選擇
振動時效是用振動方法降低和均化焊接構件殘余應力。選擇振動時效裝置必須能夠實現頻率自動上升或自動下降，可點升頻率或點降頻率。振動頻率可調到任何一個轉速。我們選用的微機控制的振動時效裝置，可自動描繪被振工件的頻率-幅值特性曲線，能寫出共振峰的轉速和加速度幅值對應坐標值。能繪制振動前后曲線。
轉數范圍：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力調整范圍：0-50KN；
電機額定功率：1500W；
適宜處理工件重量：≤30噸
穩速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
電機額定電流：10A；
電機額定電壓：150V；
供電電源電壓：交流220V±10%，50HZ±4%；
絕緣等級：E級；
工作條件：環境溫度：-10℃—+40℃；相對濕度：不大于80%（25℃）；

岔管振動時效處理效果評定
從振動時效A~t曲線及振前、振后A~f曲線對比可以看到：A~t曲線升高后降低然后變平；振后A~f曲線較振前峰值頻率左移（5195r/min左移至5170r/min），帶寬明顯變窄，根據JB/T5926—91《振動時效工藝參數選擇及技術要求》中4.1.2條判定，該工件通過振動時效已取得了較好的效應效果。
4 結語
白水坑水電站已于2003年6月順利正式并網發電，壓力輸水系統運行正常。本次的鋼岔管振動時效消除應力處理結果，通過比照有關振動時效處理標準，并對處理后所有焊縫進行聲波探傷，證明振動時效技術在降低及均化至消除岔管殘余應力方面，是一種簡便、有效、節能（無需燃煤）、快捷的先進工藝，無運輸問題，不受工件尺寸、重量、結構、場地的限制，十分值得應用與推廣。
振動時效工藝技術在水工金屬結構、水力機械制造行業已有較多的應用，并在水輪發電機組構件中取得了明顯成效。隨著越來越多鋼岔管的使用，這項技術將越來越體現其應用價值。但振動時效工藝處理結果，是根據國家標準對照振動時效處理曲線及圖形來判定效果，雖可靠但沒有量化指標。為了更為直觀地反映殘余應力的降低、均化以及消除情況，建議制定振動時效工藝方案時，增加振前、振后對殘余應力進行測試的內容。這一措施是切實可行的。
參考文獻
[1]  JB/T5926—91，振動時效工藝參數選擇及技術要求[S].
[2]  DI5017—93，壓力鋼管制造安裝及驗收規范[S].
[3]  全國振動時效技術推廣中心。全國振動時效技術（VSR）論文集[C].
轉數范圍：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力調整范圍：0-50KN；
電機額定功率：1500W；
適宜處理工件重量：≤30噸
穩速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
電機額定電流：10A；
電機額定電壓：150V；
供電電源電壓：交流220V±10%，50HZ±4%；
絕緣等級：E級；
工作條件：環境溫度：-10℃—+40℃；相對濕度：不大于80%（25℃）；

在水工金屬結構、水力機械行業，廣泛存在特大型構件、多種材質組合件、現場焊接構件等特殊水工構件，由于不具備特大型退火爐，而且處理時間長、運輸困難，無法采用熱時效進行消除應力處理。如浙江省水利水電勘測設計院（簡稱我院）設計的浙江省白水坑水電站壓力鋼管出口處的鋼岔管，為卜型岔管，主要直徑3.85m，兩只管直徑各為2.27m，岔道全長10.78m，寬7.35m，材質為16Mn，重量36000Kg，承壓靜水頭115m。該工件結構復雜，由多片不規則鋼板及較厚的月牙肋組焊而成，存在著較大的焊接殘余應力，尤其是在月牙肋與主管和支管間的焊縫附近。由于該岔管屬于大型焊接構件，因此迫切需要尋求一種可靠、的消除殘余應力工藝方法。
2 振動時效工藝
振動時效工藝（Vibratory Stress Relief）簡稱VSR技術，自20世紀70年代末從國外引進，經過國內的系統研究和消化吸收后，近年來不僅已在航天航空、石化、機床、機車車輛、冶金、造船、礦石機械、水工機械、等行業推廣使用，而且還制定了相應的行業指導技術文件和推薦標準——HB/Z229—93《振動時效主要參數及技術要求》，以及JB/T5926—91《振動時效工藝參數選擇及技術要求》。這些足以說明振動時效技術、已成熟，并已有據可依。
振動時效是基于諧波共振原理，將激振器產生的周期性振動力通過共振因子放大，從而使被處理的構建獲得相應的能量，此能量相當于熱時效的熱能，驅使工件內原子產生更大的振動，材料發生局部屈服，使晶體內部錯位和晶界產生微觀滑移，引起微觀塑性變形，致使殘余應力在量值上減少和整體應力在較低水平上的重新分布；在宏觀上，通過外加的交變應力與工件內殘余應力疊加使工件在較大殘余應力區產生局部屈服，從而引起應力松弛和殘余應力在量值上的減低。它不會改變材料的機械性能，也不會引起任何材料金相組織的變化。
壓力鋼管在制作過程中會產生較大的殘余應力，尤其是岔管，由于結構復雜，焊接后其內部殘余應力較大，為保障鋼岔管運行的可靠性，必須對焊接后的岔管進行消除殘余應力處理。降低殘余應力的方法在DL5017—93《壓力鋼管制造安裝及驗收規范》有明確規定。由于熱處理的工藝設備投資大，處理時間長，且大口徑岔管整體熱處理后運輸難度大，而振動時效技術作為一種節能技術，在相關行業已成熟應用，其設備便攜，操作方便，對要求不改變構件材料金相組織的壓力鋼管來說，是一種地處理其殘余應力的方案。
3 白水坑水電站鋼岔管的振動時效處理
白水坑水電站裝機容量2*20MW，為引水式水電站，設計靜水頭115m，一管二機布置，壓力鋼管出口處的鋼岔管為卜形岔管，由厚度20.22.25mm的鋼板卷拼成型，岔管月牙肋的厚度70mm，材料均為16Mn。該岔管的進口端中徑3850mm，出口端中徑各為2270mm，重量36000kg，于2002年9月由浙江省正邦水電建設有限公司制作完成。由于在岔管的成型和焊接使會產生大量的殘余應力，我院設計要求岔管應經過退火消除殘余應力處理，而就近的退火爐根本無法滿足該岔管的退火工藝要求，且工程建設施工周期十分緊迫。經過多次消除殘余應力方案研究及論證，并委托水利部產品質量標準研究所對岔管固有頻率進行估算，認為采用振動時效技術降低及均化岔管殘余應力是可行的。鑒于全國振動時效技術的推廣中心華東分中心長期使用振動時效技術的經驗，為此經業主、設計、監理等有關各方協商，本次白水坑水電站鋼岔管的振動時效處理委托該中心進行。
2002年10月23~25日，水利部全國振動時效技術推廣中心華東分中心攜設備赴白水坑水電站施工現場對上述鋼岔管進行振動時效消除應力處理。業主、設計、制作、監理、等有關各方常見本次實施過程。
3.1 岔管振動時效處理工藝方案
轉數范圍：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力調整范圍：0-50KN；
電機額定功率：1500W；
適宜處理工件重量：≤30噸
穩速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
電機額定電流：10A；
電機額定電壓：150V；
供電電源電壓：交流220V±10%，50HZ±4%；
絕緣等級：E級；
工作條件：環境溫度：-10℃—+40℃；相對濕度：不大于80%（25℃）；提供重大及重點工程項目的大型金屬結構的振動時效現場技術咨詢與技術服務；

提供余應力檢測服務，保證檢定結果的真實性及性；
提供各種金屬材料的材料力學性能檢驗，結構設計和強度分析檢驗，疲勞強度和疲勞壽命試驗；
提供不銹鋼及鋁合金等材料的振動時效處理及余應力檢測；
為用戶的金屬結構件提供現場振動時效處理；
為您提供振動焊接服務；
振動時效的作用
（1）降低構件殘余應力
108噸汽車車架組合焊接后產生較大的殘余應力。按照上海樂展電器有限公司制定的工藝參數，對108噸汽車車架振動時效后，殘余應力下降17.92~88.83%，總應力水平下降為47.62%（見表14）。其中易發生裂紋部位一中橫梁與縱梁聯結處（見圖14）殘余應力下降88.83%。
（2）防止或減少斷裂裂紋，從動應力測試結果表明，應力集中部位正是車架多次發生斷裂裂紋處，由此可見應力集中是車架裂紋的主要原因。用振動處理技術消除殘余應力盡管是低應力下進行的，確能使殘余應力大幅度下降。因此，在外界條件下（動載荷或溫度變化等）而不產生微觀斷裂裂紋。總之，振動處理技術適用于各種焊接構件，其作用是，降低構件殘余應力，提高構件疲勞壽命。
臺振動時效后的108噸汽車車架，在霍林河礦區運行一年多，至今未發現任何裂紋跡象，僅按此時間計算，振動后車架的開裂壽命是未時效車架平均開裂壽命的二倍以上。
振動時效裝置的選擇
振動時效是用振動方法降低和均化焊接構件殘余應力。選擇振動時效裝置必須能夠實現頻率自動上升或自動下降，可點升頻率或點降頻率。振動頻率可調到任何一個轉速。我們選用的微機控制的振動時效裝置，可自動描繪被振工件的頻率-幅值特性曲線，能寫出共振峰的轉速和加速度幅值對應坐標值。能繪制振動前后曲線。
轉數范圍：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力調整范圍：0-50KN；
電機額定功率：1500W；
適宜處理工件重量：≤30噸
穩速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
電機額定電流：10A；
電機額定電壓：150V；
供電電源電壓：交流220V±10%，50HZ±4%；
絕緣等級：E級；
工作條件：環境溫度：-10℃—+40℃；相對濕度：不大于80%（25℃）；

岔管振動時效處理效果評定
從振動時效A~t曲線及振前、振后A~f曲線對比可以看到：A~t曲線升高后降低然后變平；振后A~f曲線較振前峰值頻率左移（5195r/min左移至5170r/min），帶寬明顯變窄，根據JB/T5926—91《振動時效工藝參數選擇及技術要求》中4.1.2條判定，該工件通過振動時效已取得了較好的效應效果。
4 結語
白水坑水電站已于2003年6月順利正式并網發電，壓力輸水系統運行正常。本次的鋼岔管振動時效消除應力處理結果，通過比照有關振動時效處理標準，并對處理后所有焊縫進行聲波探傷，證明振動時效技術在降低及均化至消除岔管殘余應力方面，是一種簡便、有效、節能（無需燃煤）、快捷的先進工藝，無運輸問題，不受工件尺寸、重量、結構、場地的限制，十分值得應用與推廣。
振動時效工藝技術在水工金屬結構、水力機械制造行業已有較多的應用，并在水輪發電機組構件中取得了明顯成效。隨著越來越多鋼岔管的使用，這項技術將越來越體現其應用價值。但振動時效工藝處理結果，是根據國家標準對照振動時效處理曲線及圖形來判定效果，雖可靠但沒有量化指標。為了更為直觀地反映殘余應力的降低、均化以及消除情況，建議制定振動時效工藝方案時，增加振前、振后對殘余應力進行測試的內容。這一措施是切實可行的。
參考文獻
[1]  JB/T5926—91，振動時效工藝參數選擇及技術要求[S].
[2]  DI5017—93，壓力鋼管制造安裝及驗收規范[S].
[3]  全國振動時效技術推廣中心。全國振動時效技術（VSR）論文集[C].
轉數范圍：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力調整范圍：0-50KN；
電機額定功率：1500W；
適宜處理工件重量：≤30噸
穩速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
電機額定電流：10A；
電機額定電壓：150V；
供電電源電壓：交流220V±10%，50HZ±4%；
絕緣等級：E級；
工作條件：環境溫度：-10℃—+40℃；相對濕度：不大于80%（25℃）；

在水工金屬結構、水力機械行業，廣泛存在特大型構件、多種材質組合件、現場焊接構件等特殊水工構件，由于不具備特大型退火爐，而且處理時間長、運輸困難，無法采用熱時效進行消除應力處理。如浙江省水利水電勘測設計院（簡稱我院）設計的浙江省白水坑水電站壓力鋼管出口處的鋼岔管，為卜型岔管，主要直徑3.85m，兩只管直徑各為2.27m，岔道全長10.78m，寬7.35m，材質為16Mn，重量36000Kg，承壓靜水頭115m。該工件結構復雜，由多片不規則鋼板及較厚的月牙肋組焊而成，存在著較大的焊接殘余應力，尤其是在月牙肋與主管和支管間的焊縫附近。由于該岔管屬于大型焊接構件，因此迫切需要尋求一種可靠、的消除殘余應力工藝方法。
2 振動時效工藝
振動時效工藝（Vibratory Stress Relief）簡稱VSR技術，自20世紀70年代末從國外引進，經過國內的系統研究和消化吸收后，近年來不僅已在航天航空、石化、機床、機車車輛、冶金、造船、礦石機械、水工機械、等行業推廣使用，而且還制定了相應的行業指導技術文件和推薦標準——HB/Z229—93《振動時效主要參數及技術要求》，以及JB/T5926—91《振動時效工藝參數選擇及技術要求》。這些足以說明振動時效技術、已成熟，并已有據可依。
振動時效是基于諧波共振原理，將激振器產生的周期性振動力通過共振因子放大，從而使被處理的構建獲得相應的能量，此能量相當于熱時效的熱能，驅使工件內原子產生更大的振動，材料發生局部屈服，使晶體內部錯位和晶界產生微觀滑移，引起微觀塑性變形，致使殘余應力在量值上減少和整體應力在較低水平上的重新分布；在宏觀上，通過外加的交變應力與工件內殘余應力疊加使工件在較大殘余應力區產生局部屈服，從而引起應力松弛和殘余應力在量值上的減低。它不會改變材料的機械性能，也不會引起任何材料金相組織的變化。
壓力鋼管在制作過程中會產生較大的殘余應力，尤其是岔管，由于結構復雜，焊接后其內部殘余應力較大，為保障鋼岔管運行的可靠性，必須對焊接后的岔管進行消除殘余應力處理。降低殘余應力的方法在DL5017—93《壓力鋼管制造安裝及驗收規范》有明確規定。由于熱處理的工藝設備投資大，處理時間長，且大口徑岔管整體熱處理后運輸難度大，而振動時效技術作為一種節能技術，在相關行業已成熟應用，其設備便攜，操作方便，對要求不改變構件材料金相組織的壓力鋼管來說，是一種地處理其殘余應力的方案。
3 白水坑水電站鋼岔管的振動時效處理
白水坑水電站裝機容量2*20MW，為引水式水電站，設計靜水頭115m，一管二機布置，壓力鋼管出口處的鋼岔管為卜形岔管，由厚度20.22.25mm的鋼板卷拼成型，岔管月牙肋的厚度70mm，材料均為16Mn。該岔管的進口端中徑3850mm，出口端中徑各為2270mm，重量36000kg，于2002年9月由浙江省正邦水電建設有限公司制作完成。由于在岔管的成型和焊接使會產生大量的殘余應力，我院設計要求岔管應經過退火消除殘余應力處理，而就近的退火爐根本無法滿足該岔管的退火工藝要求，且工程建設施工周期十分緊迫。經過多次消除殘余應力方案研究及論證，并委托水利部產品質量標準研究所對岔管固有頻率進行估算，認為采用振動時效技術降低及均化岔管殘余應力是可行的。鑒于全國振動時效技術的推廣中心華東分中心長期使用振動時效技術的經驗，為此經業主、設計、監理等有關各方協商，本次白水坑水電站鋼岔管的振動時效處理委托該中心進行。
2002年10月23~25日，水利部全國振動時效技術推廣中心華東分中心攜設備赴白水坑水電站施工現場對上述鋼岔管進行振動時效消除應力處理。業主、設計、制作、監理、等有關各方常見本次實施過程。
3.1 岔管振動時效處理工藝方案
轉數范圍：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力調整范圍：0-50KN；
電機額定功率：1500W；
適宜處理工件重量：≤30噸
穩速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
電機額定電流：10A；
電機額定電壓：150V；
供電電源電壓：交流220V±10%，50HZ±4%；
絕緣等級：E級；
工作條件：環境溫度：-10℃—+40℃；相對濕度：不大于80%（25℃）；提供重大及重點工程項目的大型金屬結構的振動時效現場技術咨詢與技術服務；提供余應力檢測服務，保證檢定結果的真實性及性；
提供各種金屬材料的材料力學性能檢驗，結構設計和強度分析檢驗，疲勞強度和疲勞壽命試驗；
提供不銹鋼及鋁合金等材料的振動時效處理及余應力檢測；
為用戶的金屬結構件提供現場振動時效處理；
為您提供振動焊接服務；
振動時效的作用
（1）降低構件殘余應力
108噸汽車車架組合焊接后產生較大的殘余應力。按照上海樂展電器有限公司制定的工藝參數，對108噸汽車車架振動時效后，殘余應力下降17.92~88.83%，總應力水平下降為47.62%（見表14）。其中易發生裂紋部位一中橫梁與縱梁聯結處（見圖14）殘余應力下降88.83%。
（2）防止或減少斷裂裂紋，從動應力測試結果表明，應力集中部位正是車架多次發生斷裂裂紋處，由此可見應力集中是車架裂紋的主要原因。用振動處理技術消除殘余應力盡管是低應力下進行的，確能使殘余應力大幅度下降。因此，在外界條件下（動載荷或溫度變化等）而不產生微觀斷裂裂紋。總之，振動處理技術適用于各種焊接構件，其作用是，降低構件殘余應力，提高構件疲勞壽命。
臺振動時效后的108噸汽車車架，在霍林河礦區運行一年多，至今未發現任何裂紋跡象，僅按此時間計算，振動后車架的開裂壽命是未時效車架平均開裂壽命的二倍以上。
振動時效裝置的選擇
振動時效是用振動方法降低和均化焊接構件殘余應力。選擇振動時效裝置必須能夠實現頻率自動上升或自動下降，可點升頻率或點降頻率。振動頻率可調到任何一個轉速。我們選用的微機控制的振動時效裝置，可自動描繪被振工件的頻率-幅值特性曲線，能寫出共振峰的轉速和加速度幅值對應坐標值。能繪制振動前后曲線。
轉數范圍：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力調整范圍：0-50KN；
電機額定功率：1500W；
適宜處理工件重量：≤30噸
穩速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
電機額定電流：10A；
電機額定電壓：150V；
供電電源電壓：交流220V±10%，50HZ±4%；
絕緣等級：E級；
工作條件：環境溫度：-10℃—+40℃；相對濕度：不大于80%（25℃）；

岔管振動時效處理效果評定
從振動時效A~t曲線及振前、振后A~f曲線對比可以看到：A~t曲線升高后降低然后變平；振后A~f曲線較振前峰值頻率左移（5195r/min左移至5170r/min），帶寬明顯變窄，根據JB/T5926—91《振動時效工藝參數選擇及技術要求》中4.1.2條判定，該工件通過振動時效已取得了較好的效應效果。
4 結語
白水坑水電站已于2003年6月順利正式并網發電，壓力輸水系統運行正常。本次的鋼岔管振動時效消除應力處理結果，通過比照有關振動時效處理標準，并對處理后所有焊縫進行聲波探傷，證明振動時效技術在降低及均化至消除岔管殘余應力方面，是一種簡便、有效、節能（無需燃煤）、快捷的先進工藝，無運輸問題，不受工件尺寸、重量、結構、場地的限制，十分值得應用與推廣。
振動時效工藝技術在水工金屬結構、水力機械制造行業已有較多的應用，并在水輪發電機組構件中取得了明顯成效。隨著越來越多鋼岔管的使用，這項技術將越來越體現其應用價值。但振動時效工藝處理結果，是根據國家標準對照振動時效處理曲線及圖形來判定效果，雖可靠但沒有量化指標。為了更為直觀地反映殘余應力的降低、均化以及消除情況，建議制定振動時效工藝方案時，增加振前、振后對殘余應力進行測試的內容。這一措施是切實可行的。
參考文獻
[1]  JB/T5926—91，振動時效工藝參數選擇及技術要求[S].
[2]  DI5017—93，壓力鋼管制造安裝及驗收規范[S].
[3]  全國振動時效技術推廣中心。全國振動時效技術（VSR）論文集[C].
轉數范圍：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力調整范圍：0-50KN；
電機額定功率：1500W；
適宜處理工件重量：≤30噸
穩速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
電機額定電流：10A；
電機額定電壓：150V；
供電電源電壓：交流220V±10%，50HZ±4%；
絕緣等級：E級；
工作條件：環境溫度：-10℃—+40℃；相對濕度：不大于80%（25℃）；

在水工金屬結構、水力機械行業，廣泛存在特大型構件、多種材質組合件、現場焊接構件等特殊水工構件，由于不具備特大型退火爐，而且處理時間長、運輸困難，無法采用熱時效進行消除應力處理。如浙江省水利水電勘測設計院（簡稱我院）設計的浙江省白水坑水電站壓力鋼管出口處的鋼岔管，為卜型岔管，主要直徑3.85m，兩只管直徑各為2.27m，岔道全長10.78m，寬7.35m，材質為16Mn，重量36000Kg，承壓靜水頭115m。該工件結構復雜，由多片不規則鋼板及較厚的月牙肋組焊而成，存在著較大的焊接殘余應力，尤其是在月牙肋與主管和支管間的焊縫附近。由于該岔管屬于大型焊接構件，因此迫切需要尋求一種可靠、的消除殘余應力工藝方法。
2 振動時效工藝
振動時效工藝（Vibratory Stress Relief）簡稱VSR技術，自20世紀70年代末從國外引進，經過國內的系統研究和消化吸收后，近年來不僅已在航天航空、石化、機床、機車車輛、冶金、造船、礦石機械、水工機械、等行業推廣使用，而且還制定了相應的行業指導技術文件和推薦標準——HB/Z229—93《振動時效主要參數及技術要求》，以及JB/T5926—91《振動時效工藝參數選擇及技術要求》。這些足以說明振動時效技術、已成熟，并已有據可依。
振動時效是基于諧波共振原理，將激振器產生的周期性振動力通過共振因子放大，從而使被處理的構建獲得相應的能量，此能量相當于熱時效的熱能，驅使工件內原子產生更大的振動，材料發生局部屈服，使晶體內部錯位和晶界產生微觀滑移，引起微觀塑性變形，致使殘余應力在量值上減少和整體應力在較低水平上的重新分布；在宏觀上，通過外加的交變應力與工件內殘余應力疊加使工件在較大殘余應力區產生局部屈服，從而引起應力松弛和殘余應力在量值上的減低。它不會改變材料的機械性能，也不會引起任何材料金相組織的變化。
壓力鋼管在制作過程中會產生較大的殘余應力，尤其是岔管，由于結構復雜，焊接后其內部殘余應力較大，為保障鋼岔管運行的可靠性，必須對焊接后的岔管進行消除殘余應力處理。降低殘余應力的方法在DL5017—93《壓力鋼管制造安裝及驗收規范》有明確規定。由于熱處理的工藝設備投資大，處理時間長，且大口徑岔管整體熱處理后運輸難度大，而振動時效技術作為一種節能技術，在相關行業已成熟應用，其設備便攜，操作方便，對要求不改變構件材料金相組織的壓力鋼管來說，是一種地處理其殘余應力的方案。
3 白水坑水電站鋼岔管的振動時效處理
白水坑水電站裝機容量2*20MW，為引水式水電站，設計靜水頭115m，一管二機布置，壓力鋼管出口處的鋼岔管為卜形岔管，由厚度20.22.25mm的鋼板卷拼成型，岔管月牙肋的厚度70mm，材料均為16Mn。該岔管的進口端中徑3850mm，出口端中徑各為2270mm，重量36000kg，于2002年9月由浙江省正邦水電建設有限公司制作完成。由于在岔管的成型和焊接使會產生大量的殘余應力，我院設計要求岔管應經過退火消除殘余應力處理，而就近的退火爐根本無法滿足該岔管的退火工藝要求，且工程建設施工周期十分緊迫。經過多次消除殘余應力方案研究及論證，并委托水利部產品質量標準研究所對岔管固有頻率進行估算，認為采用振動時效技術降低及均化岔管殘余應力是可行的。鑒于全國振動時效技術的推廣中心華東分中心長期使用振動時效技術的經驗，為此經業主、設計、監理等有關各方協商，本次白水坑水電站鋼岔管的振動時效處理委托該中心進行。
2002年10月23~25日，水利部全國振動時效技術推廣中心華東分中心攜設備赴白水坑水電站施工現場對上述鋼岔管進行振動時效消除應力處理。業主、設計、制作、監理、等有關各方常見本次實施過程。
3.1 岔管振動時效處理工藝方案
轉數范圍：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力調整范圍：0-50KN；
電機額定功率：1500W；
適宜處理工件重量：≤30噸
穩速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
電機額定電流：10A；
電機額定電壓：150V；
供電電源電壓：交流220V±10%，50HZ±4%；
絕緣等級：E級；
工作條件：環境溫度：-10℃—+40℃；相對濕度：不大于80%（25℃）；提供重大及重點工程項目的大型金屬結構的振動時效現場技術咨詢與技術服務；
提供余應力檢測服務，保證檢定結果的真實性及性；
提供各種金屬材料的材料力學性能檢驗，結構設計和強度分析檢驗，疲勞強度和疲勞壽命試驗；
提供不銹鋼及鋁合金等材料的振動時效處理及余應力檢測；
為用戶的金屬結構件提供現場振動時效處理；
為您提供振動焊接服務；
振動時效的作用
（1）降低構件殘余應力
108噸汽車車架組合焊接后產生較大的殘余應力。按照上海樂展電器有限公司制定的工藝參數，對108噸汽車車架振動時效后，殘余應力下降17.92~88.83%，總應力水平下降為47.62%（見表14）。其中易發生裂紋部位一中橫梁與縱梁聯結處（見圖14）殘余應力下降88.83%。
（2）防止或減少斷裂裂紋，從動應力測試結果表明，應力集中部位正是車架多次發生斷裂裂紋處，由此可見應力集中是車架裂紋的主要原因。用振動處理技術消除殘余應力盡管是低應力下進行的，確能使殘余應力大幅度下降。因此，在外界條件下（動載荷或溫度變化等）而不產生微觀斷裂裂紋。總之，振動處理技術適用于各種焊接構件，其作用是，降低構件殘余應力，提高構件疲勞壽命。
臺振動時效后的108噸汽車車架，在霍林河礦區運行一年多，至今未發現任何裂紋跡象，僅按此時間計算，振動后車架的開裂壽命是未時效車架平均開裂壽命的二倍以上。
振動時效裝置的選擇
振動時效是用振動方法降低和均化焊接構件殘余應力。選擇振動時效裝置必須能夠實現頻率自動上升或自動下降，可點升頻率或點降頻率。振動頻率可調到任何一個轉速。我們選用的微機控制的振動時效裝置，可自動描繪被振工件的頻率-幅值特性曲線，能寫出共振峰的轉速和加速度幅值對應坐標值。能繪制振動前后曲線。
轉數范圍：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力調整范圍：0-50KN；
電機額定功率：1500W；
適宜處理工件重量：≤30噸
穩速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
電機額定電流：10A；
電機額定電壓：150V；
供電電源電壓：交流220V±10%，50HZ±4%；
絕緣等級：E級；
工作條件：環境溫度：-10℃—+40℃；相對濕度：不大于80%（25℃）；

岔管振動時效處理效果評定
從振動時效A~t曲線及振前、振后A~f曲線對比可以看到：A~t曲線升高后降低然后變平；振后A~f曲線較振前峰值頻率左移（5195r/min左移至5170r/min），帶寬明顯變窄，根據JB/T5926—91《振動時效工藝參數選擇及技術要求》中4.1.2條判定，該工件通過振動時效已取得了較好的效應效果。
4 結語
白水坑水電站已于2003年6月順利正式并網發電，壓力輸水系統運行正常。本次的鋼岔管振動時效消除應力處理結果，通過比照有關振動時效處理標準，并對處理后所有焊縫進行聲波探傷，證明振動時效技術在降低及均化至消除岔管殘余應力方面，是一種簡便、有效、節能（無需燃煤）、快捷的先進工藝，無運輸問題，不受工件尺寸、重量、結構、場地的限制，十分值得應用與推廣。
振動時效工藝技術在水工金屬結構、水力機械制造行業已有較多的應用，并在水輪發電機組構件中取得了明顯成效。隨著越來越多鋼岔管的使用，這項技術將越來越體現其應用價值。但振動時效工藝處理結果，是根據國家標準對照振動時效處理曲線及圖形來判定效果，雖可靠但沒有量化指標。為了更為直觀地反映殘余應力的降低、均化以及消除情況，建議制定振動時效工藝方案時，增加振前、振后對殘余應力進行測試的內容。這一措施是切實可行的。
參考文獻
[1]  JB/T5926—91，振動時效工藝參數選擇及技術要求[S].
[2]  DI5017—93，壓力鋼管制造安裝及驗收規范[S].
[3]  全國振動時效技術推廣中心。全國振動時效技術（VSR）論文集[C].
轉數范圍：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力調整范圍：0-50KN；
電機額定功率：1500W；
適宜處理工件重量：≤30噸
穩速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
電機額定電流：10A；
電機額定電壓：150V；
供電電源電壓：交流220V±10%，50HZ±4%；
絕緣等級：E級；
工作條件：環境溫度：-10℃—+40℃；相對濕度：不大于80%（25℃）；

在水工金屬結構、水力機械行業，廣泛存在特大型構件、多種材質組合件、現場焊接構件等特殊水工構件，由于不具備特大型退火爐，而且處理時間長、運輸困難，無法采用熱時效進行消除應力處理。如浙江省水利水電勘測設計院（簡稱我院）設計的浙江省白水坑水電站壓力鋼管出口處的鋼岔管，為卜型岔管，主要直徑3.85m，兩只管直徑各為2.27m，岔道全長10.78m，寬7.35m，材質為16Mn，重量36000Kg，承壓靜水頭115m。該工件結構復雜，由多片不規則鋼板及較厚的月牙肋組焊而成，存在著較大的焊接殘余應力，尤其是在月牙肋與主管和支管間的焊縫附近。由于該岔管屬于大型焊接構件，因此迫切需要尋求一種可靠、的消除殘余應力工藝方法。
2 振動時效工藝
振動時效工藝（Vibratory Stress Relief）簡稱VSR技術，自20世紀70年代末從國外引進，經過國內的系統研究和消化吸收后，近年來不僅已在航天航空、石化、機床、機車車輛、冶金、造船、礦石機械、水工機械、等行業推廣使用，而且還制定了相應的行業指導技術文件和推薦標準——HB/Z229—93《振動時效主要參數及技術要求》，以及JB/T5926—91《振動時效工藝參數選擇及技術要求》。這些足以說明振動時效技術、已成熟，并已有據可依。
振動時效是基于諧波共振原理，將激振器產生的周期性振動力通過共振因子放大，從而使被處理的構建獲得相應的能量，此能量相當于熱時效的熱能，驅使工件內原子產生更大的振動，材料發生局部屈服，使晶體內部錯位和晶界產生微觀滑移，引起微觀塑性變形，致使殘余應力在量值上減少和整體應力在較低水平上的重新分布；在宏觀上，通過外加的交變應力與工件內殘余應力疊加使工件在較大殘余應力區產生局部屈服，從而引起應力松弛和殘余應力在量值上的減低。它不會改變材料的機械性能，也不會引起任何材料金相組織的變化。
壓力鋼管在制作過程中會產生較大的殘余應力，尤其是岔管，由于結構復雜，焊接后其內部殘余應力較大，為保障鋼岔管運行的可靠性，必須對焊接后的岔管進行消除殘余應力處理。降低殘余應力的方法在DL5017—93《壓力鋼管制造安裝及驗收規范》有明確規定。由于熱處理的工藝設備投資大，處理時間長，且大口徑岔管整體熱處理后運輸難度大，而振動時效技術作為一種節能技術，在相關行業已成熟應用，其設備便攜，操作方便，對要求不改變構件材料金相組織的壓力鋼管來說，是一種地處理其殘余應力的方案。
3 白水坑水電站鋼岔管的振動時效處理
白水坑水電站裝機容量2*20MW，為引水式水電站，設計靜水頭115m，一管二機布置，壓力鋼管出口處的鋼岔管為卜形岔管，由厚度20.22.25mm的鋼板卷拼成型，岔管月牙肋的厚度70mm，材料均為16Mn。該岔管的進口端中徑3850mm，出口端中徑各為2270mm，重量36000kg，于2002年9月由浙江省正邦水電建設有限公司制作完成。由于在岔管的成型和焊接使會產生大量的殘余應力，我院設計要求岔管應經過退火消除殘余應力處理，而就近的退火爐根本無法滿足該岔管的退火工藝要求，且工程建設施工周期十分緊迫。經過多次消除殘余應力方案研究及論證，并委托水利部產品質量標準研究所對岔管固有頻率進行估算，認為采用振動時效技術降低及均化岔管殘余應力是可行的。鑒于全國振動時效技術的推廣中心華東分中心長期使用振動時效技術的經驗，為此經業主、設計、監理等有關各方協商，本次白水坑水電站鋼岔管的振動時效處理委托該中心進行。
2002年10月23~25日，水利部全國振動時效技術推廣中心華東分中心攜設備赴白水坑水電站施工現場對上述鋼岔管進行振動時效消除應力處理。業主、設計、制作、監理、等有關各方常見本次實施過程。
3.1 岔管振動時效處理工藝方案
轉數范圍：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力調整范圍：0-50KN；
電機額定功率：1500W；
適宜處理工件重量：≤30噸
穩速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
電機額定電流：10A；
電機額定電壓：150V；
供電電源電壓：交流220V±10%，50HZ±4%；
絕緣等級：E級；
工作條件：環境溫度：-10℃—+40℃；相對濕度：不大于80%（25℃）；提供重大及重點工程項目的大型金屬結構的振動時效現場技術咨詢與技術服務；
提供余應力檢測服務，保證檢定結果的真實性及性；
提供各種金屬材料的材料力學性能檢驗，結構設計和強度分析檢驗，疲勞強度和疲勞壽命試驗；
提供不銹鋼及鋁合金等材料的振動時效處理及余應力檢測；
為用戶的金屬結構件提供現場振動時效處理；
為您提供振動焊接服務；
振動時效的作用
（1）降低構件殘余應力
108噸汽車車架組合焊接后產生較大的殘余應力。按照上海樂展電器有限公司制定的工藝參數，對108噸汽車車架振動時效后，殘余應力下降17.92~88.83%，總應力水平下降為47.62%（見表14）。其中易發生裂紋部位一中橫梁與縱梁聯結處（見圖14）殘余應力下降88.83%。
（2）防止或減少斷裂裂紋，從動應力測試結果表明，應力集中部位正是車架多次發生斷裂裂紋處，由此可見應力集中是車架裂紋的主要原因。用振動處理技術消除殘余應力盡管是低應力下進行的，確能使殘余應力大幅度下降。因此，在外界條件下（動載荷或溫度變化等）而不產生微觀斷裂裂紋。總之，振動處理技術適用于各種焊接構件，其作用是，降低構件殘余應力，提高構件疲勞壽命。
臺振動時效后的108噸汽車車架，在霍林河礦區運行一年多，至今未發現任何裂紋跡象，僅按此時間計算，振動后車架的開裂壽命是未時效車架平均開裂壽命的二倍以上。
振動時效裝置的選擇
振動時效是用振動方法降低和均化焊接構件殘余應力。選擇振動時效裝置必須能夠實現頻率自動上升或自動下降，可點升頻率或點降頻率。振動頻率可調到任何一個轉速。我們選用的微機控制的振動時效裝置，可自動描繪被振工件的頻率-幅值特性曲線，能寫出共振峰的轉速和加速度幅值對應坐標值。能繪制振動前后曲線。
轉數范圍：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力調整范圍：0-50KN；
電機額定功率：1500W；
適宜處理工件重量：≤30噸
穩速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
電機額定電流：10A；
電機額定電壓：150V；
供電電源電壓：交流220V±10%，50HZ±4%；
絕緣等級：E級；
工作條件：環境溫度：-10℃—+40℃；相對濕度：不大于80%（25℃）；

岔管振動時效處理效果評定
從振動時效A~t曲線及振前、振后A~f曲線對比可以看到：A~t曲線升高后降低然后變平；振后A~f曲線較振前峰值頻率左移（5195r/min左移至5170r/min），帶寬明顯變窄，根據JB/T5926—91《振動時效工藝參數選擇及技術要求》中4.1.2條判定，該工件通過振動時效已取得了較好的效應效果。
4 結語
白水坑水電站已于2003年6月順利正式并網發電，壓力輸水系統運行正常。本次的鋼岔管振動時效消除應力處理結果，通過比照有關振動時效處理標準，并對處理后所有焊縫進行聲波探傷，證明振動時效技術在降低及均化至消除岔管殘余應力方面，是一種簡便、有效、節能（無需燃煤）、快捷的先進工藝，無運輸問題，不受工件尺寸、重量、結構、場地的限制，十分值得應用與推廣。
振動時效工藝技術在水工金屬結構、水力機械制造行業已有較多的應用，并在水輪發電機組構件中取得了明顯成效。隨著越來越多鋼岔管的使用，這項技術將越來越體現其應用價值。但振動時效工藝處理結果，是根據國家標準對照振動時效處理曲線及圖形來判定效果，雖可靠但沒有量化指標。為了更為直觀地反映殘余應力的降低、均化以及消除情況，建議制定振動時效工藝方案時，增加振前、振后對殘余應力進行測試的內容。這一措施是切實可行的。
參考文獻
[1]  JB/T5926—91，振動時效工藝參數選擇及技術要求[S].
[2]  DI5017—93，壓力鋼管制造安裝及驗收規范[S].
[3]  全國振動時效技術推廣中心。全國振動時效技術（VSR）論文集[C].
轉數范圍：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力調整范圍：0-50KN；
電機額定功率：1500W；
適宜處理工件重量：≤30噸
穩速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
電機額定電流：10A；
電機額定電壓：150V；
供電電源電壓：交流220V±10%，50HZ±4%；
絕緣等級：E級；
工作條件：環境溫度：-10℃—+40℃；相對濕度：不大于80%（25℃）；

在水工金屬結構、水力機械行業，廣泛存在特大型構件、多種材質組合件、現場焊接構件等特殊水工構件，由于不具備特大型退火爐，而且處理時間長、運輸困難，無法采用熱時效進行消除應力處理。如浙江省水利水電勘測設計院（簡稱我院）設計的浙江省白水坑水電站壓力鋼管出口處的鋼岔管，為卜型岔管，主要直徑3.85m，兩只管直徑各為2.27m，岔道全長10.78m，寬7.35m，材質為16Mn，重量36000Kg，承壓靜水頭115m。該工件結構復雜，由多片不規則鋼板及較厚的月牙肋組焊而成，存在著較大的焊接殘余應力，尤其是在月牙肋與主管和支管間的焊縫附近。由于該岔管屬于大型焊接構件，因此迫切需要尋求一種可靠、的消除殘余應力工藝方法。
2 振動時效工藝
振動時效工藝（Vibratory Stress Relief）簡稱VSR技術，自20世紀70年代末從國外引進，經過國內的系統研究和消化吸收后，近年來不僅已在航天航空、石化、機床、機車車輛、冶金、造船、礦石機械、水工機械、等行業推廣使用，而且還制定了相應的行業指導技術文件和推薦標準——HB/Z229—93《振動時效主要參數及技術要求》，以及JB/T5926—91《振動時效工藝參數選擇及技術要求》。這些足以說明振動時效技術、已成熟，并已有據可依。
振動時效是基于諧波共振原理，將激振器產生的周期性振動力通過共振因子放大，從而使被處理的構建獲得相應的能量，此能量相當于熱時效的熱能，驅使工件內原子產生更大的振動，材料發生局部屈服，使晶體內部錯位和晶界產生微觀滑移，引起微觀塑性變形，致使殘余應力在量值上減少和整體應力在較低水平上的重新分布；在宏觀上，通過外加的交變應力與工件內殘余應力疊加使工件在較大殘余應力區產生局部屈服，從而引起應力松弛和殘余應力在量值上的減低。它不會改變材料的機械性能，也不會引起任何材料金相組織的變化。
壓力鋼管在制作過程中會產生較大的殘余應力，尤其是岔管，由于結構復雜，焊接后其內部殘余應力較大，為保障鋼岔管運行的可靠性，必須對焊接后的岔管進行消除殘余應力處理。降低殘余應力的方法在DL5017—93《壓力鋼管制造安裝及驗收規范》有明確規定。由于熱處理的工藝設備投資大，處理時間長，且大口徑岔管整體熱處理后運輸難度大，而振動時效技術作為一種節能技術，在相關行業已成熟應用，其設備便攜，操作方便，對要求不改變構件材料金相組織的壓力鋼管來說，是一種地處理其殘余應力的方案。
3 白水坑水電站鋼岔管的振動時效處理
白水坑水電站裝機容量2*20MW，為引水式水電站，設計靜水頭115m，一管二機布置，壓力鋼管出口處的鋼岔管為卜形岔管，由厚度20.22.25mm的鋼板卷拼成型，岔管月牙肋的厚度70mm，材料均為16Mn。該岔管的進口端中徑3850mm，出口端中徑各為2270mm，重量36000kg，于2002年9月由浙江省正邦水電建設有限公司制作完成。由于在岔管的成型和焊接使會產生大量的殘余應力，我院設計要求岔管應經過退火消除殘余應力處理，而就近的退火爐根本無法滿足該岔管的退火工藝要求，且工程建設施工周期十分緊迫。經過多次消除殘余應力方案研究及論證，并委托水利部產品質量標準研究所對岔管固有頻率進行估算，認為采用振動時效技術降低及均化岔管殘余應力是可行的。鑒于全國振動時效技術的推廣中心華東分中心長期使用振動時效技術的經驗，為此經業主、設計、監理等有關各方協商，本次白水坑水電站鋼岔管的振動時效處理委托該中心進行。
2002年10月23~25日，水利部全國振動時效技術推廣中心華東分中心攜設備赴白水坑水電站施工現場對上述鋼岔管進行振動時效消除應力處理。業主、設計、制作、監理、等有關各方常見本次實施過程。
3.1 岔管振動時效處理工藝方案
轉數范圍：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力調整范圍：0-50KN；
電機額定功率：1500W；
適宜處理工件重量：≤30噸
穩速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
電機額定電流：10A；
電機額定電壓：150V；
供電電源電壓：交流220V±10%，50HZ±4%；
絕緣等級：E級；
工作條件：環境溫度：-10℃—+40℃；相對濕度：不大于80%（25℃）；