消除残余应力最常见的方法是整体回火。
把钢轴均匀加热到规定温度,保持足够时间,再缓慢冷却。
可三十五米推进轴没有炉子能装下。
临时建一座整轴加热炉不仅来不及,还会让未损伤区域经历一次不必要的热循环。
他们只需要处理十二点四米处的应力带。
局部加热听起来简单。
真正危险的是温度梯度。
若把一圈金属烧热,旁边仍是冷的,热区想膨胀却被冷区约束,旧残余应力没消掉,反而会制造一圈新的热应力。
周野提出分区感应加热。
三组可拆卸线圈包住轴身。
中央线圈负责应力带,两侧线圈形成平缓过渡区。温度不是从室温突然跳到目标值,而是沿三米范围形成连续坡度。
线圈与轴表面距离必须保持一致。
推进轴仍有近三毫米弯曲,刚性圆环套上去后,一侧间隙大、一侧间隙小,感应功率会严重偏向近的一边。
三组线圈因此被分成十二个独立弧段,每段由陶瓷滚轮沿轴面保持固定间隙。轴热胀时,弧段可以径向退让,不会把线圈撑坏。
每个弧段电流并不追求相同。
控制器根据对应表面升温速度分配功率。某段间隙暂时变小,电流自动降低;间隙较大则小幅提高,避免几何误差变成温度热点。
正式升温前,他们在轴面贴上可逆测温涂层。
电子热电偶负责精确数据,涂层颜色则提供整圈直观检查。若某只传感器脱落或读数卡死,现场人员仍能从颜色异常看出哪一块区域过热。
轴太粗,表面热了不代表心部也热。
团队在表面布置四十八只热电偶,内部温度则通过超声声速反演。声波在钢中的传播速度随温度变化,可以在不钻孔的情况下估计不同深度温度。
第一轮只加热到一百二十度。
中央表面升温正常。
轴心却慢了四十分钟。
如果按表面读数继续升温,表里温差会超过六十度。
控制器改为看“最冷点”而不是平均温度。
只有轴心估算温度跟上,下一阶段才允许提高功率。
升到二百八十度时,北侧表面突然比南侧高十四度。
三组线圈电流完全相同。
不是加热器偏功率。
六百二十吨轴下方靠近支架,空气流动更差,按理应更热;实际反而更冷,说明支架正在把热量导向地面。
支架像六只巨大散热片。
若继续补功率,上半部会过热。
团队给处理区两侧支架增加水冷隔热层。
隔热不是把支架完全断开。
液压垫和压力传感器仍要承载,温度也不能超过密封允许值。隔热层内部布置曲折冷却通道,把传向支架的热量带走,同时让轴表面圆周温度保持对称。
冷却水流量根据上下温差调节。
不是温度越高流量越大。
某一侧突然加大冷却会制造新的局部收缩。控制每分钟变化不超过百分之五,先压住趋势,再慢慢拉平。
两个小时后,圆周温差降到三度。
轴心与表面差异八度。
温度进入应力释放区间。
保温开始。
保温期间,轴线并非保持不动。
随着残余应力释放,折点位置缓慢回弹零点一毫米。六组支架只跟随承载,不主动把它压回原坐标,否则控制系统会误把材料自发松弛当成新的弯曲,再次施加约束。
周野规定,热处理期间轴线变化只记录、不校正。只有某只支架载荷超出安全范围,才允许整体分载。
残余应力并不会像开关一样瞬间消失。
磁弹测量显示,上侧拉应力从四百多兆帕降到三百六十,再降到三百一十。
下降速度逐渐变慢。
若追求归零而无限保温,材料强度和表面硬度会受影响。
目标是降到校直载荷叠加后仍有安全余量,而不是把轴变成毫无内应力的软钢。
六小时后,上侧残余拉应力降到一百八十兆帕。
下侧压应力也同步减小。
团队开始分级降温。
中央区不能先断电。
三组线圈按外侧、过渡、中央的顺序缓慢降功率,让温度坡度始终存在,直到整段低于一百五十度。
就在降温到二百度时,中部第二只支架载荷突然增加十八吨。
推进轴正在热收缩。
支架的轴向滑动机构却没有跟着动。
三十五米巨轴一头被摩擦卡住,热处理区被额外拉紧。
如果不能立即释放,刚降下来的残余应力会被重新拉回去。
应变片显示,附加拉力正以每分钟一点五吨增加。留给他们处理滑板的时间,不是等轴完全冷却,而是十几分钟。