风电安装船圆柱形桩腿打底焊接过程的数值模拟

为了改进超大型桩腿的焊接工艺,采用ANSYS的生死单元与移动高斯热源对超大型圆柱形桩腿的打底焊接过程进行模拟,得到圆柱形桩腿打底焊接的残余应力分布与焊接变形。研究发现:在桩腿焊接预热及保温温度为150℃的条件下,焊接残余应力最大值为692 MPa,第2道焊缝的残余应力小于第1道焊缝;圆柱形桩腿主要变形为角变形,最大变形量为0.544mm。将桩腿焊接的预热及保温温度分别为100℃和200℃的结果与150℃的模拟结果进行对比,发现选取150℃作为焊接预热及保温温度时,焊接残余应力及焊接径向变形均最小。     

钢轨纵向不锈钢堆焊残余应力数值模拟

钢轨踏面堆焊一定宽度的不锈钢,能够解决钢轨电路分路不良的问题,但同时在焊接过程中不可避免地产生焊接残余应力,导致冷裂纹的产生。采用数值模拟预测了轨道堆焊过程中的组织变化及残余应力;在此基础上改进焊接工艺,调整焊缝组织,提高焊接质量以满足使用要求。模拟结果表明,采用焊前预热的方法能够有效地减少热影响区内的马氏体,提高材料的韧性;焊前预热可有效降低钢轨轴向的拉伸残余应力,从而减少冷裂纹的产生;预热温度要适当,400　℃为最佳预热温度。     

预热及焊后热处理对T91钢焊接残余应力的影响

T91钢属于马氏体不锈钢,其焊接性能较差,焊接接头易脆化,焊接时容易产生冷裂纹和再热裂纹。基于ANSYS软件平台,应用移动高斯热源结合单元生死技术方法,对超临界锅炉用小管径T91钢的焊接残余应力进行数值模拟,分析了焊后残余应力的分布规律,讨论了焊前预热温度以及焊后热处理工艺对焊接残余应力的影响。模拟结果表明,焊后残余应力集中在T91钢焊缝区与热影响区,最大等效应力值超过了材料屈服应力值;提高焊前预热温度可以降低Mises等效残余应力值,但应力值仍然较大;进行焊后热处理可以明显改善焊接残余应力的分布,最大应力数值下降60%~70%。     

石化装置不锈钢焊后稳定化热处理问题的分析与对策

介绍了石化装置中连多硫酸应力腐蚀开裂(PTA SCC)的原因、奥氏体不锈钢的敏化温度、焊后稳定化热处理的目的,以及在焊后稳定化热处理和538℃以上高温环境长期使用时稳定型奥氏体不锈钢焊缝及热影响区出现再热裂纹的不同原因,分析了工程设计中对稳定型奥氏体不锈钢如何合理地要求焊后稳定化热处理,并提出了降低焊接残余应力的措施以及防止稳定型奥氏体不锈钢焊缝及热影响区产生再热裂纹的措施。     

管道焊接残余应力的分布与控制

本文综述了对304不锈钢管道焊接残余应力开展的研究。焊接残余拉应力诱发晶间型应力腐蚀开裂,可采用感应加热应力改善法、散热焊接法和背层焊接法来控制残余应力,从而提高管道抗晶间型应力腐蚀开裂的能力。     

汽化炉不锈钢氧管线的焊接

本文主要阐述汽化炉不锈钢氧管线的焊接工艺,在对 SUS304奥氏体不锈钢的焊接性进行详细分析的基础上,对 SUS304奥氏体不锈钢手工氩弧焊打底、手工电弧焊盖面的单面焊双面成形的焊接操作技术进行了归纳总结。     

汽化炉不锈钢氧管线的焊接

本文主要阐述汽化炉不锈钢氧管线的焊接工艺，在对SUS304奥氏体不锈钢的焊接性进行详细分析的基础上。对SUS304奥氏体不锈钢手工氩弧焊打底、手工电弧焊盖面的单面焊双面成形的焊接操作技术进行了归纳总结。     

不锈钢钢管多道焊焊缝残余应力模拟分析

广泛应用于高强钢管线接头的多层多道焊接中,焊接温度场及残余应力变化相当复杂。利用有限元方法单元生死技术建立了多道焊模型。采用热-结构顺序耦合方法,对SUS304不锈钢钢管进行了多道焊焊接模拟,得到了焊接温度及焊后残余应力分布,可为焊接接头的结构设计及其结构完整性分析提供参考。     

焊接工艺参数对12Cr1MoV异质接头焊接残余应力影响分析

选取12Cr1MoV异质接头作为试验材料,研究了焊接电压、焊接电流和焊前预热温度三种主要的焊接工艺参数之间的耦合关系,并通过试验和运用有限元法对焊接过程进行实例分析与模拟验证。结果表明:焊接残余应力分布情况曲线特征与模拟结果相吻合;焊接残余应力模拟影响区域与试验结果测量值相符;焊接电压、焊接电流能够较为集中的进行热输入,其与焊接残余应力线性正相关,焊前预热温度通过与焊接电压、焊接电流之间的交互作用会对焊接残余应力产生一定的影响。     

304不锈钢管道环焊缝热力耦合有限元模拟

 为合理控制304不锈钢管道环焊缝焊接残余应力,运用有限元软件ABAQUS建立二维轴对称壳单元模型,模拟管道环形焊缝的焊接过程,获取了304不锈钢管道环焊缝温度场和应力场的分布规律。在焊件上表面提取了特征点的热循环曲线,同时获取了焊接过程中焊接接头径向某一截面特征点同一时刻的温度场分布特征。对管道环形焊缝内外表面残余应力的分布规律研究表明,管道焊缝及靠近焊缝区,内表面的轴向残余应力是拉应力,外表面的轴向残余应力是压应力;内外表面的横向残余应力都是拉应力,而径向残余应力主要是压应力,上表面的余高两侧热影响区受到少许拉应力作用。     

304和304L焊接接头敏化热处理后的晶间析出行为研究

为了考察常用奥氏体不锈钢的敏化析出行为,对304和304L焊接接头试板进行了不同温度的敏化热处理,然后利用晶间腐蚀试验、扫描电镜观察和能谱分析等方法研究了试板焊缝和热影响区的耐晶间腐蚀性能和析出相形态.研究发现:不锈钢中碳含量的微小差异就会对晶界析出行为产生很大影响,钢中微量的氮对析出相的形成贡献不大;304和304L中残留的铁素体对析出行为有影响,敏化析出相由奥氏体晶界向铁素体内部析出并聚集,在析出峰值温度,析出相几乎填满整个铁素体;304L热影响区纯奥氏体组织的晶界对敏化处理的敏感性不大,在800℃附近才有极少量的析出相在晶界弥散析出.在晶间腐蚀环境中选材时,建议选用超低碳不锈钢,且应维持较高的Ni,Mn和N含量,降低和消除奥氏体不锈钢中残留的铁素体.     

焊后消氢处理工艺对高强钢焊接残余应力的影响

以20MnTiB高强钢为试验材料,采用焊后消氢处理方法,对采用相同焊接参数焊接的3块20MnTiB试板分别进行未消氢处理、150 ℃×2 h消氢处理、250 ℃×2 h消氢处理后,使用盲孔法测量了表面焊接残余应力,研究了不同温度焊后消氢处理工艺对构件焊接残余应力的影响。结果表明,焊后消氢处理工艺是影响构件焊接残余应力的重要因素之一,进行焊后消氢处理可以降低焊接残余应力,且焊后消氢处理工艺的温度越高,焊接残余应力降低的幅度越大。     

炼油装置Cr5Mo耐热钢焊接控制

1．Cr5Mo耐热钢焊接特性 中合金耐热钢具有较高的淬硬倾向。在W（Cr）为5％～10％的钢中，如W（C）高于10％，其在等温热处理状态下的组织均为马氏体。马氏体硬度一方面取决于母材的实际碳含量和合金成分，另一方面亦取决于焊接和焊后热处理的温度规范和冷却条件。焊接温度规范对Cr5Mo耐热钢的焊接成败起着关键作用，为防止冷裂纹和高硬度区的形成，预热200～300℃是必要的。将预热温度控制在Ms点以下，使一部分奥氏体在焊接过程中转变为马氏体，由于焊接层之间温度始终保持在230℃以上，因此不会形成裂纹。焊接结束后将工件冷却到100～125℃，使部分未转变的残余奥氏体转变为马氏体，接着立即将焊件做720～780℃温度范围内的回火处理。回火温度和保温时间对焊接接头的力学性能、特别是韧性具有较大影响。     

醋酸乙烯装置精馏塔回流管道开裂失效原因分析

某企业醋酸乙烯装置的醋酸乙烯精馏塔塔顶回流管道频繁发生泄漏，通过材质分析、宏观及微观形貌分析、介质成分分析、金相组织分析等方法，结合工艺流程，对回流管道失效原因进行了分析，结果表明：回流管道材质为304L不锈钢，管道内介质温度为60℃,存在含水氯化物环境，在焊接残余应力和结构应力作用下，管道发生了氯化物应力腐蚀开裂。建议从材质升级、减少液态水析出和控制氯离子含量等方面采取措施，以减缓回流管道开裂。     

双相不锈钢厚板对接焊数值模拟

应用大型有限元分析软件ABAQUS,对双相不锈钢厚板焊接接头的残余应力进行数值模拟,获得了该厚板焊接接头残余应力的分布规律。结果表明,双相不锈钢厚板焊接接头的横向与纵向焊接残余应力水平较高,沿板厚方向的残余应力分布较为均匀,而且应力水平低。在厚板焊接中,纵向残余拉应力高于横向残余拉应力,而且最大的焊接残余应力均出现在焊缝与热影响区处。研究结果为双相不锈钢厚板焊接工艺优化和提高焊接接头的可靠性提供了理论基础。     

焊接预热和后热的理论基础及实际应用

分析了焊接应力产生的原因和焊缝残余应力及熔敷金属中未逸出的氢对焊接裂纹的影响,论述了焊接预热和后热的理论依据、预热和后热温度的确定及在生产实际中的应用。指出预热温度的确定与钢的碳当量、临界冷却速度、钢的塑性温度区、焊件拘束度等有关,与马氏体转变点无关;后热温度的确定应避开回火脆性区,视焊接应力的大小,后热和中间热处理可互相取代。     

Nb-Cr X80管线钢冷裂敏感性分析

采用碳当量法、焊接冷裂纹敏感指数法、最高硬度HV10(max)公式法、SHCCT曲线图、焊接热影响区最高硬度试验、斜Y形坡口对接裂纹试验、残余应力的数值模拟和插销试验评价了Nb-Cr X80管线钢产生冷裂纹的敏感性。理论分析与试验结果表明,Nb-Cr X80管线钢的冷裂倾向性较小。综合理论分析和试验数据,并考虑到管道安装焊接施工中钢管湿度高、装配拘束应力大的实际情况,认为Nb-Cr X80钢管0℃以上环境温度焊接时,采用低氢型焊接材料或进行根焊时预热温度≥50℃即可,采用纤维素型焊条进行根焊时预热温度≥100℃即可。     

15CrMo闸阀与TP304管线焊接问题分析及处理

15CrMo闸阀与TP304管线焊接时,接头有较大的淬硬倾向,如果焊材选用不合理,预热温度不够,冷却速度快,H元素来不及溢出并残留在焊接接头,就会使应力集中的部位产生裂纹,针对于此,选用的氧-乙炔焰加热不进行堆焊过渡和电热带加热进行堆焊过渡两种工艺进行了对比。前者加热温度不均匀,焊接时不能连续保持预热温度,没有堆焊过渡,焊缝为多向应力走向复杂,C元素向焊缝直接扩散,同时也加大对焊缝中的有益合金元素的稀释度;后者加热温度均匀,焊接时能连续保持预热温度,工件堆焊为单向应力,拘束度很小,闸阀与堆焊层之间的半熔合区不会受到太大影响, 堆焊时C元素只在堆焊的第一层、第二层扩散,同时也减小了15CrMo对焊缝中有益合金元素的稀释。     

不锈钢设备的连多硫酸应力腐蚀开裂与预防

中国石化股份有限公司天津分公司加氢精制高压分离器接管使用8个月后相继发生开裂,经裂纹金相组织形态观察和腐蚀产物成分分析,确定开裂原因系连多硫酸应力腐蚀引起。防止奥氏体不锈钢连多硫酸腐蚀开裂的方法有:停工时防止氧和水分进入;选用渗铝钢以及347,327,B315等耐蚀材质;减小焊接时的残余应力以及碱洗等。对碱洗规范进行了介绍。     

酸性水汽提脱硫化氢塔人孔法兰开裂原因分析

中国石油化工股份有限公司西安石化分公司硫磺回收装置酸性水汽提脱硫化氢塔上部人孔法兰基体出现环向裂纹,严重影响装置安全生产,分析其原因如下:①从材料敏感性来看,失效人孔位于顶部第2段填料的下方,冷进料从该填料段的上方进入,对进料组分进行分析后判断该法兰开裂为湿硫化氢环境下的应力腐蚀开裂,C1-仅起到促进作用;②存在人孔组合件制造不合理,制造方错用筒节材质为304奥氏体不锈钢,与法兰S11306异种材质焊接性能差,造成焊缝脆硬;③人孔法兰采用平焊法兰导致焊接应力及螺栓紧固应力不均匀,从而使腐蚀加速,裂纹进一步扩展.采取措施:更换法兰或筒节材料,同为0Cr13Ⅱ或304L(本次检修材质选为304L);降低焊接应力,优选焊接工艺并进行热处理;控制塔顶温度为30～40℃,在满足工艺操作条件下,避开腐蚀区间.