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%。     

焊接工艺参数对船用高强度钢平板残余应力的影响

对船用高强度钢对接焊平板进行焊接残余应力数值模拟,采用盲孔法对其进行残余应力测量,最后在数值模拟结果与试验结果一致的基础上,研究不同焊接工艺参数对残余应力的影响。研究结果表明:焊接残余应力分布曲线形状不受焊接工艺参数变化的影响;当增大焊接电流时,焊接残余应力最大值随之增大;当焊接电流增大到一定值后,焊接残余应力最大值随电流升高而增大的趋势逐渐减缓;当焊接电流在100～110A时,焊接残余应力最大值随焊接速度加快而增大;在120～130A时,焊接残余应力最大值随焊接速度加快而逐渐变小,但其值还是远大于焊接电流在100～110A工况时的焊接残余应力。此结论为高强度钢对接焊平板的焊接工艺参数设计提供了参考,具有一定的工程应用价值。     

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。     

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。     

合成氨转化废热锅炉管板-管子焊接应力有限元分析

针对合成氨二段转化废热锅炉管板易出现大量泄漏的问题,对管板与换热管角焊缝焊接应力进行了有限元分析。结果表明,气侧焊缝区与近焊缝区存在很高的焊接残余应力。在交变载荷作用下,高应力区易发生疲劳裂纹扩展,导致泄漏。通过采取焊前预热和焊后热处理工艺可以降低焊接接头的焊接残余应力,提高焊接接头的断裂韧度。     

304不锈钢高温焊接残余应力研究

分别对常温、预热到500℃、预热到600℃、预热到700℃的304奥氏体不锈钢试板进行焊接,采用盲孔法分别对不同焊接温度的焊后试样进行焊接残余应力测试。结果表明,随着焊接温度的升高,304奥氏体不锈钢试样的焊接残余应力减小,焊接温度越高,残余应力减小的效果越明显,高温焊接可显著降低304奥氏体不锈钢的焊接残余应力。     

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。     

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。     

Q690高强钢中厚板全熔透焊接工艺分析

针对新材料Q690低合金高强钢中厚板普遍存在的焊接冷热裂纹及淬硬倾向大、焊后残余应力高、氢致裂纹敏感性强的问题,通过研究MK·GHS70焊丝与Q690高强钢匹配性问题,包括进行焊前处理、控制预热温度及层间温度、减小焊接热输入及正确的焊后热处理形式,得出合理的焊接参数,并通过超声探伤及力学性能检验该工艺可行性。结果表明,Q690高强钢中厚板全熔透焊接工艺完全满足设计要求和生产需要,成功解决了中厚板全熔透焊接难题。此方法已经成功用在海洋平台吊机、海洋井架等设备,取得了良好效果。     

焊接残余应力和管道完整性分析

简要介绍了残余应力的分类及其产生原因。分析了焊接残余应力对管道疲劳寿命和断裂能力的不利影响。焊后塑性变形也可能与焊接残余应力交互影响整个壁厚层和管子周向最终残余应力的大小和分布状态。借助计算焊接力学(CWM)能够更准确地估算由焊接产生的残余应力和变形,其结果可用于优化和确定管道的结构寿命,分析结果还能有效评估塑性变形对焊接残余应力的影响。通过两个焊接实例验证了焊接残余应力及焊后塑性变形对焊管最终残余应力大小和分布的影响。     

薄板焊接数值模拟研究

在相同的焊接工艺参数下,采用焊接间隙为1 mm等距和焊接起始点到焊接终止点间隙从1 mm渐变到3mm两种装配方式,对薄板进行焊接,利用SYSWELD有限元分析软件对薄板对接焊缝进行数值模拟,得出平板对接焊缝的温度场分布、残余应力和变形,并通过试验验证了模拟分析结果.在此基础上,提出了最佳焊接工艺参数和装配方式,研究认为...     

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。     

钛钢复合板焊接有限元模拟研究进展

为了深入分析钛钢复合板不同焊接方式下焊接过程的残余应力变化,以有限元数值模拟在钛钢复合板焊接方面的研究现状为基础,结合目前钛钢复合板焊接中的常用方法及工艺特点,分析了钛钢复合板焊接过程有限元模拟的研究进展和发展趋势,分析认为,后期钛钢复合板焊接有限元模拟研究应考虑将实际熔焊工艺中的组合焊纳入研究范畴,并开展不同组合坡口下的多层多道焊接过程模拟,从而得到更为合理的焊接参数。     

焊后热处理消除管道环缝焊接残余应力的有限元模拟

以ABAQUS模拟软件为基础,创建管道环缝二维轴对称有限元模型,利用完全耦合方式计算了304不锈钢管焊接过程中的温度场和残余应力场,并在焊接完成后的残余应力场的基础上进行了焊后热处理工艺过程的有限元模拟。结果表明:二维轴对称模型能够有效地模拟304不锈钢管焊接热力耦合机制,相较于三维模型单元数目更少,节省大量计算时间;热处理后的残余应力场与热处理前相比,厚度方向残余应力降低,环向和纵向残余应力没有降低,但应力集中位置明显减少,应力分布较为平缓;焊后热处理过程中的塑性应变和高温蠕变是残余应力消除的力学机制,其中塑性应变起主要作用。     

X65钢管内壁堆焊镍基合金耐蚀层过程的数值仿真模拟

为了提高含硫管道的耐腐蚀性能,通过对ANSYS焊接温度场热源理论和边界条件进行研究,建立了堆焊过程的数学模型和物理模型,对X65钢管内壁堆焊625镍基合金温度场和应力场进行了动态模拟。模拟分析结果显示,焊接温度高达1 700 ℃,堆焊层和钢管界面形成了比较好的熔合;堆焊结构的径向和轴向残余应力均很小,钢管表面残余应力为压应力,最大残余压应力达202 MPa。研究结果表明,采用合理的焊接参数,在X65钢管内壁堆焊625镍基合金层,可保证堆焊结构的可靠性,提高管道的耐腐蚀性能。     

水下湿法手工电弧焊焊接设备特性研究*

介绍了水下手弧焊专用焊接电源对空载电压、焊接电压以及防护等级等指标的要求,结合潜水湿法焊接的特点对相关辅助设备的要求进行了探讨。通过试验验证了选取的焊接电源能够克服焊接电缆导致的压降以及焊接过程中干扰因素导致的熄弧现象,引弧过程顺畅,满足湿法水下焊条电弧焊的要求;水下焊接通讯与保障系统工作正常,能够及时启动与关断焊接电源的输出,确保水下焊工的人身安全;焊缝成形美观,波纹细致,证明整套设备符合焊接工艺的需求。     

SS400薄板手工电弧焊和氩弧焊残余应力对比分析

为了研究SS400钢板不同焊接方法残余应力的分布规律,分别对4 mm厚的低合金高强钢采用手工电弧焊和氩弧焊进行焊接,焊接后采用盲孔法测量钢板的残余应力,得到了残余应力的分布曲线。试验结果表明:手工电弧焊在焊接区垂直焊接方向的残余应力最大值为387 MPa,在焊缝两侧为压应力,距离焊缝两侧12 mm处,压应力最大;平行焊接方向上的残余应力在中间位置为拉应力,在工件两边为压应力,靠近边缘压应力增大。氩弧焊垂直于焊接方向上的最大拉应力为328 MPa,在焊缝两侧的距离为7 mm处,压应力最大;平行于焊接方向上的残余应力曲线与手工电弧焊的相似,氩弧焊的焊接变形小于手工电弧焊。     

X70级管道环焊缝接头残余应力数值模拟

根据试验确定了X70级管线钢管环焊热源模型,并利用数值模拟软件Sysweld计算了焊接热循环过程,确定了焊接接头在焊接过程中温度和应力的变化过程及其分布,以及焊后残余应力的大小和分布。计算结果不仅可以预测焊后残余应力,还可以为优化焊接参数、改善焊接接头组织性能提供参考。