应力在线监测技术在高炉炉壳应力状态评估中的应用

某钢厂高炉在服役后期，炉壳P10和P26段出现发红、变形、裂纹等。为了解高炉在工作状态下炉壳应力状态变化情况，聚航科技配合该钢厂针对高炉开裂变形严重的部位进行了为期3个月时间的应力状态现场跟踪测试，对于研究高温状态下应变电测方法在现场实测中的技术问题具有实际意义。

测试内容

所有跟踪测试的测点位置根据现场实际要求而确定，JH系列高温应变片布置在炉壳的外侧，在外壳变形严重的分段选择一个截面，*终确定选择在22米平台，沿炉壳圆周方向，每间隔一定距离布置一个测点，每一个测点布置两个高温应变计，分别按照水平方向和垂直方向布置安装，共计布置6个45°两向直角应变花；同时需要关注炉壳变形较严重部位及出现裂纹和发红的部位，在这些*点部位布置5个45°三向直角应变花，监测高炉在正常生产过程中炉壳应力状态的变化。根据上述测点数量及通道数要求选择JHDJ-32动静态应变测量分析系统。

测试系统选择

根据测试现场环境和研究讨论，确定使用高温电阻应变测试法进行炉壳在正常生产工况下的跟踪测试。测试用焊接应变计，可以满足350℃环境温度的测试。本次测试采用应变在线监测系统为JHDJ-32动静态应变测量分析系统，本系统可对缓慢变化的应力应变的输出信号完成采集、记录和处理。JHDJ-32动静态应变测量分析系统每测点内置独立的高精度120Ω桥路电阻、每测点独立高稳定信号放大调理电路、高性能AD转换器，具有*高的精度和*强的抗干扰能力。

在高炉炉壳表面按确定的测点位置进行表面处理；之后测点上焊接安装应变计，对应变计进行防护；导线连接和固定；安装JHDJ-32动静态应变测量分析系统。为了防止高温粉尘对机箱的侵蚀，机箱安装的位置离开平台地面高度。电缆和光缆的铺设、测试系统的调试、现场工况的跟踪测试周期为12个月。典型工况测试内容主要包括：从休风至送风及正常生产时的应力状态变化，正常生产过程中应力变化状态。

检测依据

炉壳的半径与壳体的厚度之比远大于20，因此炉壳壳体结构可以视为薄壁结构。由于其结构为轴对称，炉体内部承受均匀的内压，因此部分测点的应力状态是两向应力状态，其两个主应力方向分别为水平和垂直方向。在测试得到水平和垂直应变的条件下，可以计算得到主应力，这两个主应力分别代表了周向应力和纵向应力。

数据处理结论

从休风至送风及正常生产过程中，炉壳变形比较严重的部位应力变化较其他部位的应力变化大一些。

对3个月监测数据报告分析可以看出，部分测点数据已经超过材料的屈服强度，但是结合现场测试时测点选择的原则可以知道，超过材料屈服强度的测点基本上目测即可发现其外壳变形比较严重，这就提醒我们，需要在日常点检过程中*点观测这些变形比较严重的部位。

近几个月阶段性的应力测试数据表明，在休风阶段应力测点变化比较明显，如此反映出正常生产到休风再到正常生产这个时间段内炉壳应力变化比较明显，提示我们生产工艺过程对炉壳表面应力状态变化有很大的影响。高炉生产工艺过程控制对于炉壳表面的应力状态有重要的影响，提醒我们要尽可能减少休风次数，同时调节工艺，控制好风量和氧量，使得整个休风过程对于壳体的受力状态影响尽可能的降到*小。