混流式转轮焊接工艺优化与局部压应力化的实现

焊接残余拉应力的存在是引起混流式转轮疲劳断裂的重要原因之一,焊接残余压应力的存在能够有效提高焊接结构的抗疲劳性能.采用数值模拟方法对混流式转轮焊接残余应力场进行了模拟,转轮出水边焊缝区域存在较高的残余拉应力,适当减小出水边焊段长度,可有效降低残余拉应力峰值.对转轮原有及优化焊接工艺下的焊接残余应力场进行了测试分析.结果表明,通过优化分段焊接工艺可以对转轮的残余应力场分布进行调控,叶片出水边焊缝区域的残余拉应力明显降低,并转化为压应力,实现了转轮易开裂区域焊接残余应力的局部压应力化,从而有效提高转轮的抗疲劳性能.     

混流式转轮焊接残余应力局部压应力化的实现

焊接残余拉应力是引起混流式转轮疲劳断裂的重要原因之一,焊接残余压应力的存在能够有效提高焊接结构的抗疲劳性能.文中对原有及优化焊接工艺下的转轮出水边易开裂区域的焊接残余应力分布进行了测试分析,并对局部加热及锤击处理对应力场分布的影响进行了研究.结果表明,通过优化焊接工艺可以对转轮的残余应力场分布进行调控,叶片出水边焊缝区域的残余拉应力明显降低,而且转变为压应力,采用局部加热和锤击可以明显降低转轮易开裂区域的残余拉应力值,进一步促进高压应力区域的形成,实现转轮易开裂区域的压应力化,从而提高转轮的抗疲劳性能.     

混流式转轮局部处理技术与局部压应力区的优化

焊接残余压应力的存在能够有效提高焊接结构的抗疲劳性能．在优化混流式转轮焊接工艺、实现转轮叶片出水边焊接接头熔合区附近易开裂区域压应力化的基础上,对局部加热及锤击处理对转轮易开裂区域的应力场分布的影响进行了数值模拟和真机试验测试分析．结果表明,采用局部加热和局部锤击的方法均可以对转轮易开裂区域的焊接残余应力场进行调控,优化转轮的局部压应力区,进一步提高转轮易开裂区域的残余压应力值,形成高压应力区,扩大压应力区范围,促进转轮易开裂区域压应力化的实现,有效的提高转轮的抗疲劳性能．     

功果桥水轮机转轮叶片残余应力测试

在诸多导致混流式水轮机转轮产生裂纹的因素中,叶片焊接残余应力的影响不容忽视.文中主要介绍了功果桥水电站在加强转轮现场制造焊接过程质量控制的同时,对转轮现场焊缝进行了X射线残余应力测试,并对测试结果进行了分析,为科学评估转轮的制造工艺提供了依据.     

无损测量水轮机转轮焊接残余应力

针对水轮机转轮叶片疲劳损伤问题,借助无损应力测试手段分析转轮焊后与热处理后的残余应力分布状态,评价应力测试效率与退火去应力效果。结果表明,热处理工艺可大幅削减与均化原始残余应力分布,抗疲劳性能提升显著。X射线测试技术对工件无损伤,操作简便,结果准确可靠,可大幅提高高质量大型转轮的制造效率。     

局部锤击法对水轮机转轮焊接残余应力场的影响

针对混流式水轮机转轮在服役过程中出现裂纹的情况,在利用数值模拟技术研究局部锤击法对转轮焊接残余应力的影响的基础上,对某水电站转轮的焊接残余应力进行了研究.结果表明,普通工艺下,转轮叶片出水边附近的焊接残余拉应力的最大值出现在焊缝的熔合线附近;局部锤击法可以起到降低锤击部位的焊接残余拉应力的作用.当锤击部位的温度接近或超过材料本身的塑性温度时,叶片危险区域焊接残余应力峰值的降低效果非常明显;当锤击温度比较低时,残余应力的效果不明显.     

转向架侧梁生产及服役过程中的焊接残余应力研究

采用X射线衍射法(XRD)测试转向架侧梁在制造过程及疲劳试验过程中同一部位焊接的残余应力,获得焊接残余应力在生产及服役过程中的变化规律,为改进转向架制造工艺提供理论支撑。结果表明:侧梁来料基础件表面为压应力;转向架大部件焊后及热调修后残余应力整体分布不均匀,存在高值拉伸应力;构架热处理后焊接残余应力大幅度降低,残余应力趋于均匀化;构架喷砂后,焊接残余应力由拉应力转变为压应力,并在构架表面形成有利于疲劳性能的压应力层;构架疲劳试验600万次时,残余压应力不会发生松弛;构架疲劳试验1 200万次后,构架表面的残余压应力大幅度下降,应力逐渐松弛重新分布,且分布更为均匀。     

局部加热法影响转轮焊接残余应力的试验分析

针对焊缝成形的特点,提出了改善叶片焊接残余应力分布状态的局部加热法,并在利用平板试验得到局部加热合理位置的基础上,利用局部加热法对某水电站转轮的焊接残余应力场进行了调控.结果表明,对于500 mm×500 mm×16 mm的平板,局部加热法降低残余应力效果最好的位置是在距加热区域边缘约60 mm处;局部加热法可以使叶片的危险区域产生残余压应力;从降低叶片出水边附近焊接残余应力的效果来看,热处理后进行局部加热的效果要优于热处理前进行的局部加热.     

半管夹套焊接及焊后热处理的残余应力分析

半管夹套作为一种应用广泛的加热冷却设备,在焊接时产生的残余应力,是导致开裂引起泄漏的重要影响因素之一。本文通过有限元软件ABAQUS,编写了移动热源子程序,并采用顺次耦合方法对半管夹套设备焊接温度场及残余应力场进行了数值模拟,并分析了焊后热处理对半管夹套残余应力的影响。结果表明,半管夹套焊缝根部残余应力较大,成为应力腐蚀开裂的薄弱环节,应引起重视;进行热处理后,残余应力明显降低,焊缝根部降低了73%,且焊缝及附近区域应力变得均匀;热处理后期,残余应力有所升高。     

热处理法及超声波冲击法对焊接接头残余应力及疲劳性能的影响

针对核电中常用的Q345B材料,焊后分别采用热处理法及超声波冲击法进行焊缝残余应力的消除试验,并对不同状态下焊接接头进行残余应力测试及及对接头疲劳性能测试,对比分析了不同处理方式下焊接接头残余应力的消除效果及对接头疲劳性能的影响。     

叶片的应力状态对混流式水轮机转轮失效的影响

在解决焊接热源沿任意空间路径移动的加载问题以及具有复杂形状的叶片在焊接时与空气之间的散热问题的基础上,对转轮实体模型焊接过程的温度场与应力场进行了数值模拟。得到了焊接应力的演变规律与焊后应力场的分布情况。结果表明,焊后应力的峰值出现在叶片与上冠或叶片与下环接触面附近的叶片上。结合转轮工作应力的分布状态,解释了混流式水轮机转轮的失效原因。     

混流式水轮机转轮简化模型焊接应力场的数值模拟

在确定混流式水轮机转轮简化模型、解决分段焊焊接热源加载问题及解决各独立实体间接触边界节点不重合的热传导问题的基础上，对转轮模型焊接过程的应力场进行了数值模拟。得到了焊接过程中纵向应力的演变规律与焊后应力场的分布情况。结果表明，焊后应力的峰值出现在叶片与上冠或叶片与下环接触面的附近的叶片上。这个结果可以较好地解释水轮机转轮叶片疲劳裂纹的产生和扩展的失效行为。     

焊接数值模拟技术在电机制造应力控制上的应用

依托焊接数值模拟技术在转轮上的实际应用成果,对比分析了几种焊接残余应力控制手段在电机关键部件上的应用特点,探讨了数值模拟技术在电机关键部件焊接上的应用前景及意义。通过对比分析可知：焊后热处理消应力和振动时效消应力方法对焊接应力在一定程度上均能起到降低作用,但其效果均因条件限制而有一定的局限性。焊接数值模拟技术可以利用计算机及软件对应力场进行调控,具有高度的可重复性,缩短周期,降低成本,在焊接阶段将应力控制在低应力水平,该项技术在电机制造上将会有广阔的应用前景。     

摩擦焊在我国石油钻杆制造中的应用

摩擦焊以优质、高效、低耗、环保的优势成为目前石油钻杆制造的关键技术之一,但石油钻杆摩擦焊接头存在强韧性能较低的问题,目前最常用的解决方法是通过局部感应退火+调质处理的焊后热处理消除焊接残余应力,提高接头的强韧性指标。综述了摩擦焊在国内外石油钻杆制造中的应用现状,指出石油钻杆摩擦焊存在的问题,并分析焊后热处理对于解决石油钻杆摩擦焊接头强韧性低的问题的作用和现状。     

TIG熔修后T形接头的焊接残余应力及消除

用红外热成像仪测量了P355NL1钢T形接头在焊接过程中的温度场分布,得到焊接过程的温度循环曲线,并且与有限元方法模拟的温度场结果吻合,验证模拟计算的准确性;使用盲孔法,测量了T形板焊接MAG焊后、TIG熔修后以及热处理后的残余应力;采用间接法利用温度场计算结果计算了T形接头试板焊接残余应力场,模拟结果与实际测量的残余应力趋势相符.结果表明,TIG熔修能一定程度的降低焊缝中心的残余应力,但增大了熔修区域的残余应力;而通过整体热处理能有效地消除熔修带来的大部分残余应力,但仍有部分残余应力存在.     

The mechanical measuring method of welding heat source efficiency

Based on the principle of residual deformation induced by superposition of the welding residual stress and working stress, the welding heat source efficiency has been determined by measuring displacement changes of specimens under loading and unloading in tensile tests, and combining with calculating welding parameters. Meanwhile, the welding heat source eficiencies obtained are compared with those of the measuring-calculating method. The research results show that the welding heat source efficiencies are almost the same as those obtained by the measuring-calculating method. Therefore, the welding heat source efficiency can be determined accurately by this method, and a new determining method of the heat source efficiency for the welding heat process calculating has been provided.