钛合金厚板焊接接头残余应力测试

采用局部逐层对称剥削材料盲孔法对51 mm厚钛合金Ti80板焊接接头残余应力进行了测试,并系统研究了其三维残余应力分布特征。结果表明,局部逐层剥削材料盲孔法能有效测量大厚度焊接件焊接接头的内部残余应力,并能准确反映大梯度变化应力状态。钛合金焊接接头,沿垂直焊缝方向在距焊缝中心-10~10 mm范围内,具有较高拉应力,应力值集中在500 MPa左右,且拉应力峰值出现在上表面距离焊缝中心10 mm位置;沿厚度方向距焊缝中心-10~10 mm范围内,为拉应力,表层应力普遍大于内部应力。在远离焊缝位置沿厚度方向为压应力,应力值为200~680 MPa,且峰值出现在距离上表面5 mm和焊缝中心20 mm位置处。     

连续油管对接焊残余应力场分析

基于ABAQUS有限元模拟软件对CT90钢级Φ38.1 mm×2.7 mm连续油管焊接接头的残余应力进行模拟,建立了连续油管对接焊有限元模型,得到了连续油管对接焊时焊缝处残余应力分布规律。结果显示,随着热源的移动,温度降低,残余应力增加,期间周向出现了最大残余拉应力405.7 MPa,轴向出现了最大残余压应力195.7 MPa;冷却后,最大残余应力主要集中在焊缝处,并沿着垂直于焊缝方向逐步递减。试验结果对连续油管后续消除对接焊残余应力提供了理论依据。     

基于ANSYS压力容器筒体与平板封头焊缝残余应力有限元分析

焊接常用于压力容器等特种设备制造中。在焊接过程中,高温移动热源及之后的快速冷却,使得在焊缝及其附近区域产生了残留的拉应力,由此产生焊接变形和残余应力。为预测焊接变形,采用有限元软件ANSYS中生死单元技术对压力容器筒体与平板封头单面焊焊接过程进行数值模拟,得出焊缝焊接残余应力、温度场及位移场的分布情况,经过分析可以得出:在焊缝区及熔合区温度极高,远离焊缝温度峰值急剧下降;在熔合区焊接残余应力达最大值,焊根处残余应力较小,在热影响区,沿焊缝方向多为拉应力,垂直焊缝方向多为压应力。     

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。     

焊后热处理改善管道直焊缝残余应力的数值模拟研究

以X80钢级Φ1 219 mm直缝埋弧焊管为研究对象，采用有限元软件ABAQUS，通过顺序耦合算法和移动热源子程序及生死单元形式，对钢管直缝焊和经热处理后焊缝的残余应力进行了数值模拟，分析焊后热处理对焊缝残余应力的改善作用。结果表明，焊缝等效最大残余应力和轴向拉应力均出现在外层焊缝的中心处，局部焊后热处理能降低焊缝的残余应力，等效峰值应力由560 MPa左右降低到约430 MPa，降低了23.2%；焊缝轴向拉应力也由450 MPa降低到370 MPa。焊后热处理对残余应力分布影响不大，但能使焊接接头的应力变得更为均匀。     

30 mm退火态TC4钛合金EBW接头组织与性能研究

为了提升钛合金的焊接效率和质量,采用电子束焊接方式对30 mm退火态TC4钛合金进行焊接试验,并对焊接接头进行力学性能检测、显微组织分析及残余应力测试,通过扫描电镜对断口形貌进行分析,研究完全退火态TC4钛合金EBW接头组织与性能。结果表明,接头焊缝区由针状马氏体α′相和分布在原始β晶界的α相组成,接头热影响区由初生α相、针状马氏体α′相以及少量β相组成。EBW接头抗拉强度平均值略高于母材,EBW接头第二层焊缝区及热影响区冲击功均低于母材,同时两种接头断口形貌均发现大量韧窝,为韧性断裂。接头最大残余拉应力值约为150 MPa,在平行和垂直焊接方向,残余拉应力最大值均出现在焊缝上表面附近区域,而残余压应力最大值均出现在焊缝下表面附近区域。     

X52埋弧焊输气管线残余应力测试

用盲孔法,本文测试了4个管段不同部位的残余应力。结果表明,环向残余拉应力最高值出现在距离纵焊缝约60mm的部位,它高于交叉焊缝附近的环向残余拉应力,更高于垂直环焊缝的环向残余拉应力。厚壁的残余应力高于薄壁的残余应力。没有严重缺陷管线的爆破口大致位于最大环向拉伸残余应力的部位,即大致平行于纵焊缝。     

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。     

用改进的盲孔法测试复合钢板复板的残余应力

为了研究复合钢板复板中残余应力的大小和分布状况 ,采用改进的盲孔法 ,即在测点打孔后多次扩孔 ,利用相似标定实验所得多组应变释放系数计算残余应力 ,可得不同深度残余应力的估算值。实测结果与定性分析结果吻合。测试结果还表明 ,复合钢板复层内存在残余应力 ,且以拉 拉和拉 压应力状态为主 ,应力沿厚度方向非均匀分布 ,随深度增加应力增大 ,最大应力位于结合面附近 ,应力值超过 10 0MPa。     

去应力退火对X80焊管残余应力影响分析

为了提高焊接质量,降低X80直缝埋弧焊管制造过程中产生的残余应力,采用ABAQUS有限元分析软件对焊管合缝、焊接和去应力退火三个关键工序中产生的应力进行了分析计算。结果显示,合缝过程中,管坯的内、外表面应力分布从焊缝位置到焊缝180°处呈波动式增加,应力值从20 MPa升至550 MPa;焊接完成后,焊缝处和焊缝180°处焊接应力最大,约为350 MPa,从焊缝10°到180°范围内应力逐渐增大,相比较合缝工序,下降了约200 MPa,但残余应力仍然很大;以600℃去应力退火为例,退火前后,管坯内、外表面的残余应力下降了约50%。结果表明,去应力退火具有减小和均匀X80厚壁直缝埋弧焊管残余应力的作用,残余应力值随着去应力退火温度的升高而逐渐降低,焊管制造过程中,应兼顾经济效益和综合性能,选用最佳消除残余应力的工艺,提高焊管质量。     

焊接热输入对堆焊残余应力和变形的影响分析

为了研究热输入对堆焊残余应力和变形的影响,建立了钢板堆焊的有限元网格模型,进行了高斯移动热源的加载,通过改变焊接电流和焊接速度的大小,研究了热输入对堆焊残余应力和变形的影响规律。研究结果表明,焊件最大残余应力节点位于焊缝区域;最大形变处位于焊件宽度方向的外端;一定范围内,增大焊接电流,焊件形变量先变大后变小,最大残余应力数值逐渐变大,最终趋于某一定值;增大焊接速度,焊件最大残余应力和形变量均逐渐减小。     

管道在役焊接接头残余应力的研究

采用SYSWELD焊接模拟软件对X70级管道在役焊接接头应力进行模拟,并将在役焊接残余应力与常规焊接进行对比。结果表明:在役焊接接头残余应力分布规律与常规焊接保持一致,符合管道焊接接头“内凸外凹”的变形机理,但在数值上差别较大。近缝区在役焊接残余应力大于常规焊接,随远离焊接中心,在役焊接应力曲线转变速度较快,且在役焊接和常规焊接环向残余应力拉压应力转变位置不同。     

连续管焊接应力数值模拟分析

连续管的焊接应力对其质量与寿命有着重要影响。借助SYSWELD软件,依据连续管的材料性能,考虑焊接电弧力及其挖掘作用,选择双椭球形的热源模型,模拟连续管焊接过程,分析其焊接温度场及应力场。分析结果表明,焊缝处焊接残余应力不是均匀分布的,横向残余应力最大值出现在偏内径处,管的内外壁均受拉应力,且内径处比外径处大。纵向残余应力最大值出现在过热区,远离过热区的残余应力逐渐减小,而且逐渐由拉应力转变为压应力。     

X80钢管双连管埋弧环焊用烧结焊剂研制

为了提高X80管线钢管双连管焊缝韧性和焊接工艺性,针对X80管线钢管双连管埋弧环焊工艺,对埋弧焊焊剂进行了优化。以CaF2-MgO-Al2O3-CaO-SiO2渣系为基础,加入稀土硅铁及镍合金等,研制出了一种适合于X80双连管埋弧环焊用烧结焊剂,并按照CDP-G-OGP-OP-081.01—2019-2《油气管道工程焊接技术规定 第1部分》标准进行了X80钢级双连管环焊试焊及焊缝性能检测。结果表明:采用所研制的焊剂配合相应焊丝焊接所得的环焊缝各项性能均能满足管道线路焊接标准要求,且环焊缝具备了良好的强韧性及断裂韧性,焊缝抗拉强度达到690 MPa以上,-10 ℃下焊缝冲击韧性达150 J以上,-10 ℃下焊缝CTOD值超过0.254 mm。     

原油集输系统壁厚＜5mm的薄壁管道焊接技术

壁厚 ５ｍｍ以下的无缝钢管用于设计压力９．５ＭＰａ的管线，能否采用普通手工电弧焊工艺代替氩弧焊打底、手工电弧焊盖面工艺施焊？设计部门和施工单位分别对其焊缝进行了强度核算和水压、气密性试验，在得到肯定回答的基础上，采取了保证手工电弧焊打底焊缝质量的技术和管理措施，既保证了集输管线的焊接质量，又加快了井口管线的施工进度、降低了开发工程成本。     

L360M钢管钨极氩弧自动外根焊工艺韩立坤

以L360M 559 mm×12.7 mm钢管为例介绍了钨极氩弧自动外根焊工艺,该工艺采用脉冲特性向上焊接,实现单面焊双面成形,确保了根焊焊接质量。经过对焊接接头进行检测分析,其焊缝外观检测、无损检测、力学性能试验结果均能满足相关标准要求。采用钨极氩弧自动外根焊工艺可用于中小直径长输管线的焊接,降低焊工劳动强度,减少焊接过程中的停顿,提高施工效率,具有推广应用价值。