焊缝金属的屈服强度和材料的加工硬化对Q345钢焊接残余应力与变形计算精度的影响

建立合适的材料模型是有限元法准确预测焊接残余应力与变形的关键.基于有限元软件ABAQUS,采用热-弹-塑性有限元方法模拟Q345低合金高强钢平板对接接头的焊接残余应力与变形,探讨焊缝金属的屈服强度和材料的加工硬化对焊接残余应力和变形的影响.数值模拟结果表明,与理想弹塑性模型预测的结果相比,材料模型区分考虑母材和焊缝金属的屈服强度会明显增加焊缝及其附近区域的纵向残余应力,材料模型考虑材料的加工硬化及退火软化效应会显著增加焊接接头下表面的纵向和横向残余应力,材料模型考虑焊缝金属的屈服强度和材料的加工硬化及退火软化效应对平板对接接头角变形的影响较小.比较计算结果与试验结果可知,为准确地预测Q345钢接头焊接残余应力与变形,材料模型要区分考虑母材与焊缝金属的屈服强度、材料的加工硬化及退火软化效应.提出的材料模型为采用数值模拟方法高精度地获得Q345低合金高强钢接头或结构的残余应力与变形奠定了理论基础.     

相变温度对焊接残余应力的影响规律及机理分析

通过对焊缝金属相变温度、相变膨胀应变和焊接接头残余应力的测试，分析了相变应力的产生及其对焊接残余应力的影响，相变应力不仅能够降低焊缝金属由于热收缩所引起的残余拉伸应力，而且在一定的条件下还可以产生残余压缩应力，论述了相变温度对焊接残余应力的影响规律以及获得残余压缩应力的相变温度范围，试验证明相变温度在100～300℃范围内，焊缝金属可以获得残余压缩应力，其中在190℃左右时残余压缩应力达到最大。     

随焊冲击碾压控制焊接应力变形新方法

提出了随焊冲击碾压控制薄壁构件焊接应力变形、防止焊接热裂纹的新方法,其原理为：通过前后冲击碾压轮,分别对焊后尚处于高温状态的焊趾和焊缝区金属施加一定频率的冲击碾压力,其中前轮周面形状是内凹的,迫使焊趾处的金属向焊缝中心流动,抵消致裂拉伸应变,达到防止焊接热裂纹的目的;后轮周面形状是外凸的,将焊缝金属纵、横向压缩应变和前轮对焊缝的横向挤压应变碾开,使焊缝金属在纵向和横向都充分延展,降低了焊接残余应力,减小了焊接变形。这种方法,设备简单可靠,小巧轻便,不仅能够控制直焊缝,而且能够控制封闭焊缝应力和变形。试验结果表明,随焊冲击碾压法能有效地防止焊接热裂纹的产生;能将薄壁构件焊接残余应力降低到非常小的水平,甚至由拉应力状态转变为压应力状态;能将焊接残余变形控制在常规焊接状态的1/10左右,而且焊道非常平整光滑,余高非常小,有利于缓解焊趾处的应力集中。     

焊接顺序对中厚板对接焊残余应力的影响

针对同种材料,但几何结构不同的中厚板结构件之间的对接焊,运用有限元软件进行模拟,分析多层多道焊各层焊缝的焊接顺序对焊缝区域横、纵向残余应力的影响。采用内生热的加载方式模拟热源,采用生死单元法模拟多层多道焊缝的焊接过程。模拟结果表明,从几何尺寸小的一边向几何尺寸大的一边焊,沿焊缝底部和顶部中心线方向产生的横纵向残余应力峰值最小;底层的几道焊缝的焊接顺序对焊缝底部和顶部中心线方向所产生的横纵向残余应力的影响不大。     

304L奥氏体不锈钢的焊接残余应力热处理去除试验研究

对某低温压力容器用304L钢,焊后去应力退火后焊接组织与性能的影响进行了试验。结果表明,该低温压力容器焊接接头残余应力去除的最佳热处理温度取570℃较为适宜,在该热处理温度下,焊缝金属组织结构基本无变化,焊缝冲击韧度仍维持较高值,并且热处理后焊缝心部的应力得到较充分的释放,残余应力消除约40%。     

安全卸压管安全端异种金属焊接残余应力影响因素的研究

焊接残余应力是造成接管安全端异种金属焊缝发生应力腐蚀开裂的重要因素。利用有限元方法,主要研究了安全端长度、焊接约束条件和同种金属焊接对异种金属焊接残余应力的影响。结果表明,安全端较短(w/t=0.5)时,安全端侧采用固定约束有利于减小异种金属焊缝内表面的轴向残余拉应力,经同种金属焊接后,异种金属焊缝内表面的轴向残余拉应力会大幅降低;安全端较长(w/t=4.0)时,异种金属焊缝内表面的轴向残余拉应力对安全端侧的约束条件不敏感,经同种金属焊接后,异种金属焊缝内表面的轴向残余拉应力会增大。     

低碳钢焊缝金属强度组配对焊接残余应力分布的影响规律

采用热弹塑性有限元方法,对平板对接接头中焊缝金属强度组配对焊接残余应力分布的影响进行了研究。结果表明,对于高组配接头,纵向残余应力的峰值接近焊缝金属的屈服极限,出现在焊缝中心。对于低组配接头,纵向残余应力的峰值接近母材的屈服极限,并发生在焊缝附近。随着对含有残余应力的接头施加外载,焊缝金属强度组配对纵向应力分布的影响依然存在,但残余应力的影响在减小。对承受外载的焊接接头,逐步卸除外载后,焊缝横截面     

大型构件整体热处理应用实例

高炉工程的热风炉本体在焊接过程中因焊缝金属及热影响区易产生焊接残余应力,且热影响区的淬硬倾向和焊缝中氢的存在均可导致裂纹的产生,特别是当热风炉在高温状态下工作更容易因应力腐蚀而产生晶间应力腐蚀裂纹。因此,     

振动消除应力

一、概述机械加工中,任何加工工艺过程都会在工件中造成残余应力。例如,在焊接过程中,由于工件受到不均匀的加热与冷却,产生的残余应力尤为严重。在加热过程中,远离焊缝的较冷金属阻止局部受热金属的膨胀;加之在冷却过程中,金属的收缩又受到较冷金属的制约,因此焊接结构中的残余应力往往高达屈服应力的水平。在某些情况下,要采取专门的措施消除这些残余应力,否则,残余应力的存在可能严重妨碍焊接结构的使用性能。例如:当残余应力已达屈服点时,只要一施加工作应力,就会引起塑性变形。当在残余应力区存在有缺陷或应力集中时,有可能引起裂纹的扩展,或导致脆断。     

焊接构件热处理工艺控制要点

为保证焊接构件性能与质量,提高焊缝金属的塑性,消除或减少焊接残余应力,防止产生裂纹,必要时需对焊接构件进行热处理。根据热处理工序与焊接工序的先后顺序,常把焊接构件的热处理分为预热处理、后热处理和焊后热处理3种。     

压力容器中焊接残余应力的消除策略

压力容器在焊接之后,会在焊缝处产生一定的残余应力,对容器的质量会产生一定的影响,而且,根据容器焊接的具体情况的不同,焊接残余应力的大小也会有所差别,为了降低残余应力对焊接容器造成的质量影响,需要采取有效的方法消除容器焊接中产生的残余应力。     

焊接叶轮的磁粉探伤方法(二)

(2)裂缝裂缝是在焊接过程中或焊接之后在焊缝金属或热影响区内所出现的局部开裂现象。因为焊接结构应力的原因,裂缝最容易在与未焊透成45°方向的焊缝金属内产生(见图9)。但也有与未焊透成一定角度而产生的(见图10)。个别严重的裂缝(见图11)呈辐射状,从未焊透端部向不同方向延伸,有的已延伸到角焊缝     

焊接顺序对混流式水轮机转轮焊接应力的影响

在解决叶片与上冠或下环之间的热传导问题以及焊接热源沿任意空间路径移动的加载问题的基础上,对混流式水轮机转轮焊接过程的温度场与应力场进行了数值模拟。结果表明,叶片焊后残余拉应力场出现在焊缝及其附近区域,并且应力峰值出现在焊缝区域的叶片出水边处。同时,不同焊接顺序的转轮残余拉应力峰值的对比表明,焊缝两侧金属在焊接过程中填充的越均匀,残余拉应力的峰值越小。     

基于ANSYS仿真的焊缝截面形状研究

为寻求减小焊接过程中产生的残余应力和残余变形的方法,提出采用弧形焊缝截面形状的观点,以大型通用ANSYS有限元仿真软件为平台,与传统V形焊缝截面进行仿真对比,指出采用弧形焊缝截面能够有效地降低残余应力和残余变形,使残余应力分布更为合理,并且能够提高焊接产品的综合力学性能.     

镁/钛异种金属冷金属过渡焊接头应力场的有限元模拟

利用ABAQUS有限元软件建立了镁/钛异种金属冷金属过渡焊接头的有限元模型,对焊接过程中接头的应力场进行了有限元模拟,分析了不同的焊接参数和约束条件下应力场的变化规律,并对模拟结果进行了试验验证。结果表明:随着焊接过程的进行,焊缝处的横向应力和纵向应力均由压应力向拉应力转变;在焊接接头完全冷却后,镁侧的最大横向残余拉应力值为88MPa,钛侧的为192MPa;在焊接接头完全冷却后,焊缝两侧的纵向残余拉应力峰值基本相等,大约为220MPa,钛侧的纵向残余压应力值较大,最大值为265 MPa;采用耦合约束后,模拟得到的残余应力值与试验测试结果更接近。     

焊接顺序对T形接头焊接残余应力场的影响

为了得到T形接头焊接顺序的优化方案,在确定合理的焊接热源形式以及建立有限元模型的基础上,利用单元死活技术从多道焊、分段焊与多层焊的角度对焊接顺序对T形接头焊接残余应力场的影响进行数值分析.对于多道焊来说,焊接残余拉应力出现在焊缝及其附近区域,且峰值出现在焊缝区域;相邻焊道之间采用首尾相接的方法得到的焊接残余拉应力峰值是最小的.对于分段焊来说,采用先焊两端后焊中间的方法不仅可以增加整个焊缝的焊接残余低应力区域;而且可以有效地降低先焊区域的焊接残余应力,降低效果与后焊焊段的焊接方向以及先焊焊段上的点到后焊焊段端部的距离有关.在多层焊的过程中,采用对称施焊的方法得到的焊接残余拉应力峰值是最小的.     

变压器油箱低磁钢板焊缝的检验

1．概述变压器是电网安全运行中的重要部件，随着电压等级的不断提高，为了防止漏磁场，降低损耗，防止发热，在设计制造过程中大量采用了隔磁性能良好的低磁钢板。这种钢型号为20Mn23A1，属于合金钢，为稳定的纯奥氏体组织，有良好的低磁性能，但焊接性能较差。焊接时使用A202奥氏体不锈钢焊条，若焊接操作不当，容易产生淬硬倾向，加上焊接接头中存在的焊接残余应力较大，易产生热影响区冷裂纹，另外在焊缝表面和内部还易出现气孔、夹渣等缺陷，尤其是表面开口性缺陷是导致变压器油箱焊缝渗漏油的主要原因。     

水闪蒸罐筒体焊缝的裂纹成因分析

本文分析了水闪蒸罐筒体焊缝中冷裂纹的成因,认为是马氏体组织、焊接残余应力和氢等因素综合作用的结果。并阐述了为防止焊接冷裂纹的产生,应保持焊接坡口清洁、烘干焊条、进行焊前预热和焊后热处理等。     

超声波消除铝合金焊接件残余应力的机理研究

介绍了残余应力的产生、影响及铸统消除焊接残余应力的方法和原理,并从宏观（应力应变）和微观（位错理论）两个方面阐述了利用超声波消除焊接残余应力的机理;利用盲孔法对铝合金焊接板残余应力消除前后进行了测量,其消除效果可达到38．7％,并采用金相分析的方法对焊缝组织进行了位错分析,证明经过超声处理后在焊缝组织中晶体产生位错滑移并细化了晶粒达到应力释放的目的,从而进一步证实了该方法的有效性.     

盾构机刀盘牛腿焊接过程的三维仿真

盾构机刀盘上牛腿部位在掘进过程中的焊缝及其周围部位的开裂及断裂直接影响施工效率和成本。在ANSYS有限元软件二次开发环境下建立了盾构机刀盘牛腿焊接三维模型,并采用双椭球热源模型建立了多层多道焊模型。采用"单元生死"技术数值模拟了牛腿焊接过程中的温度场和应力场分布及其变化规律,结果表明焊缝以及焊缝附近区域的应力水平较高,焊缝处的残余应力为较大的拉应力,其中纵向残余应力要远大于横向残余应力,远离焊缝的区域的应力主要由残余压应力组成,该结果为研究盾构机刀盘牛腿部位的焊接工艺提供了理论依据。