12Cr1MoV耐热钢管焊接温度场模拟与试验验证

为了得到珠光体耐热钢12Cr1MoV合理的钢管焊接热输入,准确预测焊接热影响区宽度,能够提供典型位置的热循环曲线,掌握和预测焊后热影响区及附近区域组织转变规律,采用ANSYS有限元软件对钢管焊接过程进行数值模拟,并将模拟结果与试验数据进行比较.结果表明,采集特征点热循环曲线与模拟结果非常吻合;焊接热影响区宽度模拟值与实测值基本一致;焊缝区以针状铁素体为主,热影响区主要是先共析铁素体和伪共析索氏体,过热区有少量铁素体和粒状贝氏体.     

一种铁路辙叉用贝氏体钢的焊接热模拟

针对一种辙叉用贝氏体钢,采用Gleeble-3500对其焊接热循环过程进行了热模拟试验.采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和硬度试验对不同冷却速度下焊接热影响区的组织和性能进行研究.作出加热和冷却膨胀曲线,并采用切线法测定奥氏体转变开始温度(A_c1)、奥氏体转变结束温度(A_c3)和不同冷却速度下的相转变温度.根据试验结果绘出辙叉用贝氏体钢的焊接热影响区连续冷却转变(simulated heat affected zone continuous cooling transforming,SHCCT)曲线,为其焊接性研究提供了基础数据,并用于预测热影响区的组织和性能,可用于指导贝氏体钢辙叉焊接及焊补工艺的优化设计.     

船用钢板EH36焊接过程的温度场演变和分析

为探索船用钢板EH36焊接过程的温度演变机理,基于ABAQUS和二次开发技术,考虑材料热物理参数非线性变化以及焊件与周围环境的对流和辐射,对EH36焊接温度场进行模拟,并实验验证热循环曲线。结果表明,焊接2~3s后,焊缝区达到准稳态温度场;第3层第1道焊存在未填充金属不易热传递,等温线偏移;热循环曲线经历4个峰值并逐渐减小,实验和模拟结果吻合较好。为预测焊接过程及焊件的组织、性能和残余应力提供了依据。     

PD3热轧钢轨气压焊焊接性研究

通过实测钢轨气压焊的焊接热循环曲线，并以此作为基础数据，采用Gleeble热模拟试验的方法模拟钢轨在气压焊工艺条件下的焊接热循环过程。模拟试样经力学性能和金相检验分析表明，PD3热轧钢轨在气压焊工艺条件下具有优良的焊接性。     

正火处理对贝氏体钢辙叉铝热焊接头性能和组织的影响

利用Gleeble-3500试验机模拟了贝氏体钢辙叉铝热焊热影响区各位置的热循环过程,研究了焊后正火工艺对热影响区性能与组织的影响. 热模拟结果表明,铝热焊后对接头进行900 ℃的正火处理,可以使焊接热影响区重新转变为贝氏体组织,提高了冲击韧性并改善硬度分布均匀性,强度值也达到或接近母材水平. 根据热模拟试验结果,对贝氏体钢辙叉和U75V钢轨进行了实际的铝热焊接. 结果表明,900 ℃火焰加热正火处理后,焊缝及热影响区软化区的硬度和抗拉强度值均有明显提高,这对提高焊接接头的使用寿命有重要作用.     

0Cr18Ni9不锈钢焊接温度场模拟与验证

为了能够准确地提供0Cr18Ni9不锈钢焊接接头上典型位置的热循环曲线以及所对应的组织状态和分布规律,有效地避免焊接裂纹,利用有限元分析软件对平板焊接温度场进行数值模拟,并将有限元模拟数据与相同工艺条件下测得的试验结果进行比较,结果表明:焊接电流为95 A,电弧电压为23 V,焊接速度为5 mm/s,获得的焊接热循环曲线模拟结果与试验数据高度吻合;模拟焊接热影响区宽度与实际测量值基本一致;热影响区组织基本由奥氏体和少量铁素体组成,不完全正火区有一定量颗粒析出物,模拟结果对获得优良的焊接构件有着重要的意义。     

电站用Q390钢焊接温度模拟与组织性能分析

基于ANSYS有限元对锅炉用Q390钢多道次气体保护焊接温度场进行数值模拟,获得了热循环曲线、峰值温度与组织状态的变化规律,结合SH-CCT曲线,预测了热影响区宽度和组织分布,将结果与相同焊接条件下试验数据对比。结果表明:模拟温度分布与实测数据吻合良好;模拟热影响区宽度为3.3 mm,实测位置的峰值温度为1189.54℃,冷却后得到贝氏体和马氏体混合组织;采用药芯焊丝CHT711的焊缝为铁素体、贝氏体和珠光体组织,热影响区以贝氏体组织为主;拉伸断裂位置在母材,断口呈杯锥形的韧窝断裂,其力学指标满足工程要求。     

厚板FAB法单丝埋弧焊温度场的有限元分析

从宏观传热学出发,综合考虑坡口形式对焊接热输入影响及焊缝横断面形状特征,建立了厚板FAB法单丝埋弧焊温度场三维数值分析模型. 利用ANSYS软件对不同厚度D32钢FAB法单丝埋弧焊焊接温度场及热循环曲线进行模拟计算,对其热场特征进行了分析. 结果表明,不同焊接条件下横断面形状尺寸及热循环曲线计算结果与试验结果吻合较好,从而证明了模型的准确性和适用性;在获得良好焊缝成形条件下,随着板厚的增加,焊件上、下表面的热影响区宽度有所减小,而热循环冷却时间t_8/5变化规律不明显.     

多层多道焊焊接工艺数值模拟技术

利用ANSYS软件中的单元"生死"技术对厚板多层多道焊焊接过程进行模拟,经分析得到了厚板多层多道焊时不同取样点的热循环曲线。同时,利用红外热像仪对实际焊接过程中试件上相应位置进行测量,得到具体位置的实际热循环曲线,比较实测热循环曲线与模拟热循环曲线的结果表明,模拟结果与试验结果基本吻合,证明所建数值模型是正确的,能够对实际焊接过程起到指导作用。     

汽车用DP800双相钢电阻点焊温度场数值模拟研究

采用SORPAS专用电阻焊有限元软件,对1.4 mm的DP800双相钢电阻点焊温度场进行了模拟,并将熔核形貌模拟结果与实验结果进行对比。结果表明,在参考工艺下,通电加热阶段电极和焊件峰值均升高,工件温度升高速度明显高于电极,通电过程结束时电极峰值温度达最高值566℃,焊件峰值温度达2120℃;随着焊接电流的增加,热循环曲线逐渐上移,加热速度和最高温度逐渐升高,高温停留时间延长;随着焊接时间的增加,加热速度没有明显变化,最高温度逐渐升高,高温停留时间延长;在没有飞溅的条件下模拟熔核形貌与实验结果基本吻合,但在大电流条件下由于飞溅的产生,造成模拟熔核尺寸大于实际结果。     

焊接热循环对X80管线钢粗晶区韧性和组织的影响

利用焊接热模拟技术、光学金相、透射电子显微镜和示波冲击韧度试验、断裂韧度试验研究了焊接热循环对X80管线钢粗晶区韧性和组织的影响。试验结果表明,在六种热循环参数下,X80管线钢模拟粗晶区具有不同的显微组织,当焊接热循环参数较小时,以下贝氏体和板条马氏体为主,随着热循环参数的增大,以粒状贝氏体为主,且其中的M—A岛的形态由细短条状转变成大长条状或大块状,分布由晶界转向晶内,同时数量增多,韧性恶化。     

高频电阻焊连续油管焊接HAZ组织性能热模拟分析

采用热模拟技术、显微分析方法和力学性能测试等手段,对连续油管用粒状贝氏体钢在高频电阻焊接过程中接头热影响区不同部位的微观组织和宏观力学性能进行分析.通过与母材组织及力学性能的对比表明,在接头热影响区中,过热粗晶区以长条状铁素体组织为主,断口形貌以均匀的韧窝为主,韧窝大且深,韧性较好,冲击功值相对较高.正火区和不完全正火...     

X70管线钢在役焊接局部脆化区的组织及精细结构

采用焊接热模拟试验研究了X70管线钢在役焊接粗晶区和临界粗晶区的显微组织及其精细结构,并和常规焊接进行了对比.结果表明,X70管线钢在役焊接粗晶区和临界粗晶区的组织在类别上与常规焊接相差不大,主要都是粒状贝氏体和贝氏体铁素体,不同的只是数量的多少和尺寸的大小.透射电镜下,在役焊接和常规焊接的粗晶区与临界粗晶区的主要形貌都是铁素体板条和分布在板条之间或板条基体上的岛状物,铁素体板条的亚结构都是高密度位错.在役焊接粗晶区和临界粗晶区的铁素体板条宽度都比常规焊接的要小,位错密度都比常规焊接的要高.     

TiNb钢焊接热影响区微观组织与冲击性能演变规律

利用热模拟技术研究了焊接热循环参数对高热输入焊接用TiNb钢焊接热影响区粗晶区的组织及冲击韧性的影响规律. 结果表明,TiNb钢焊接热循环峰值温度升高,珠光体和铁素体的含量明显减少,贝氏体的含量增多,贝氏体板条组织明显粗化,导致冲击韧性下降;高温停留时间延长,贝氏体和珠光体含量大幅降低,多边形铁素体含量增加,高温停留时间为10 s以上时,多边形铁素体组织粗化严重,冲击韧性急剧降低. 在合适的冷却时间条件下,以晶粒细小的针状铁素体组织为主,冲击韧性达到最大值. 较低的热循环峰值温度、较短的高温停留时间和合适的冷却时间,可以获得晶粒细小的铁素体组织,从而可以显著提高热影响粗晶区的冲击韧性.     

焊接热输入对超低碳贝氏体钢热影响区CGHAZ组织性能影响

为探索不同焊接热输入对超低碳贝氏体钢焊接接头热影响区(CGHAZ)粗晶区显微组织和冲击性能的影响,采用Gleeble 3500热模拟试验机模拟不同热输入,研究热输入对Q420q EN钢接头热影响区粗晶区的显微组织和冲击韧性的影响,并采用扫描电镜、示波冲击和透射电镜等技术对钢热影响区粗晶区进行了表征。结果表明,随着焊接热输入的变化,热影响区粗晶区的显微组织变化明显,板条贝氏体和粒状贝氏体的含量发生相应变化;同时,随着焊接热输入由18 kJ/cm增加到30 kJ/cm,接头热影响区粗晶区在-20℃下的冲击韧性先增加后减小。     

Finite element simulation of butt welded 2·25Cr–1·6W steel pipe incorporating bainite phase transformation

Abstract

This article presents a newly developed global optimisation method for the finite element simulation of welding process considering bainite transformation. In this method, the pattern search algorithm was applied to determine kinetic parameters in Johnson–Mehl–Avrami–Kolmogorov (JMAK) equation during a continuous cooling process. Meanwhile, the JMAK equation was modified into an explicit form as a function of welding temperature field to improve calculation efficiency in the optimisation process. This methodology improves the accuracy as calculating the temperature dependent volume fraction of bainite transformation in finite element simulation. The calculated welding residual stresses considering phase transformation effects exhibited better agreement with the measured results than those calculated without phase transformation. The influences of variable cooling rates on welding residual stresses were also investigated.     

X120管线钢焊接热影响区的模拟研究

采用焊接热模拟技术研究了焊接热循环对X120管线钢焊接热影响区的组织和性能的影响。结果表明,经过一次热循环峰值温度1300℃后,随着t8/5的增加,韧性显著下降,发生严重脆化;当t8/5不变,二次热循环峰值温度为600℃和1200℃时,韧性得到明显改善;当二次热循环峰值温度为800℃时,在原奥氏体晶界处形成明显的"链状"结构的网状组织,韧性有所下降;而当二次热循环峰值温度为1000℃时,局部脆化现象严重,这与冷却时获得含有粗大M-A岛状组织的粒状贝氏体有关。     

Microstructure and mechanical properties of heat-affected zone of 680MPa grade steel endured thermal cycle of double-wire SAW

Based on the measured thermal cycle of double-wire submerged arc welding (SAW), the gleeble thermal test was performed. Meanwhile, the Charpy V-notch impact test at -50℃ and hardness test at room temperature were carried out after the thermal test. Thermally cycled microstructure and fracture surfaces were observed too. The results indicate that impact toughness of heat-affected zone (HAZ) at -50℃ is lower than that of parent metal with different wire spacing and welding speed. The microstructure of coarse-grains heat-affected zone (CGHAZ) is mainly made up of lath bainite with serious brittleness. The study also shows that a smaller energy input could be adopted to ensure the toughness of welded joints at the welding process in a common molten pool, while a higher energy input could be exerted to enhance welding efficiency at the welding process in two separate molten pools.