弓形半管夹套焊接工艺仿真

以120°圆心角所对应的弓形半管夹套为研究对象，建立夹套与釜体简化模型，利用SYSWELD焊接软件对内外角平分线坡口及未开坡口下的夹套模型先进行传热分析，再将温度场结果输出作为残余应力场的预定义场，重点研究了半管夹套的焊接应力场的变化规律。结果表明，外角平分线坡口的弓形半管夹套根部更容易焊透，而且残余Mises应力的峰值最小；在工程中半管夹套的焊接时，应该使夹套与筒体分开一定距离，使更多的焊材能够流进焊缝处，能够减少筒体厚度方向残余应力的产生；结合焊缝3条路径上的残余应力分析得出，开外角平分线坡口的弓形半管夹套具有更好的应用性。     

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。     

SS304半管夹套焊接部位残余应力三维有限元模拟

半圆管夹套设备最常见的问题是夹套焊接部位开裂引起泄漏,焊接残余应力是重要的影响因素之一.利用有限元软件ABAQUS,开发了一个多次顺次耦合焊接残余应力有限元计算程序,并利用FORTRAN语言编写移动高斯热源的分布子程序,对304不锈钢半管夹套焊接部位残余应力进行数值模拟,得到半管夹套T形接头焊接残余应力分布规律.计算结果表明,在T形接头附近,应力水平较高,易诱使焊缝开裂失效.并对半管夹套的焊接制造提出建议,为优化半管夹套焊接工艺、控制焊接残余应力提供理论依据,对提高半管夹套设备的可靠性和安全性具有重要意义.     

采用内坡口的半圆管夹套与简体焊接模拟试验

半圆管夹套与筒体焊接常规的做法是夹套管采用的是外坡口,焊接时根部容易产生焊瘤,形成焊接死角,影响介质的流速。本文通过焊接模拟试验,夹套管采用内坡口,避免了以上的不足,还减少了焊接工作量。     

应力应变、疲劳与脆断、断裂力学

压痕应变法测量焊缝应力时的近似修正方法；典型封闭环焊缝多道焊焊接残余应力的模拟分析；SS304半管夹套焊接部位残余应力三维有限元模拟；磁处理降低焊接残余应力中磁场方向的影响；16MnR钢板焊接对接接头残余应力磁记忆检测研究。     

6082铝合金中厚板高频脉冲MIG对接焊工艺及接头的残余应力

采用高频脉冲MIG焊和常规脉冲MIG焊进行了6082-T6铝合金8 mm厚板的对接焊工艺试验(焊接接头条件：焊接间隙1 mm,钝边为0.5 mm、坡口角度分别为50°和60°),对比分析了焊缝成形规律及焊后焊趾处的残余应力值。研究结果表明：两种焊接方法的焊缝成形质量良好,与常规脉冲MIG焊相比,高频脉冲MIG焊根部熔深较大,坡口角度为50°时,在相同的热输入(10.7 kJ/cm)条件下,根部熔宽增加约20%,坡口角度60°时,根部熔宽增加约16%;与常规脉冲MIG焊相比,高频脉冲MIG焊的气孔敏感性较小,焊接残余应力较小。坡口角度为60°时,横向残余应力(σ_y)降低约为18.5%,纵向残余应力(σx)下降约为8.3%;坡口角度为50°,横向残余应力(σ_y)降低约为18%,纵向残余应力(σ_x)下降约为7%;坡口角度由60°减小为50°,高频脉冲焊焊趾处的残余应力下降约6%。     

蜂窝夹套结构焊接接头的应力强度分析

由于蜂窝夹套焊缝受力情况比较复杂，焊接部位经常出现焊缝开裂引起泄漏，焊接残余应力是重要的影响因素之一。运用大型有限元分析软件ABAQUS的热一力耦合功能，对304不锈钢蜂窝夹套的塞焊和填角焊两种焊接方式进行有限元模拟，得到了这两种焊接接头的残余应力分布情况。结果表明，塞焊焊接方式的蜂窝夹套焊缝处的残余应力大于采用填角焊方式的。采用塞焊方式蜂窝孔处的焊接残余应力较高，焊完第二个蜂窝孔后对第一个蜂窝孔的残余应力影响较大。而采用填角焊方式则这种影响较小。对塞焊和填角焊焊缝进行强度计算，结果表明填角焊焊缝的承载能力较好。研究结果为蜂窝夹套进行分析设计和控制焊缝开裂提供了理论基础。     

大型筒体焊接工艺改进

管磨机是生产水泥的建材产品,根据筒体直径和筒体长度有各种不同的规格.本文以￠2200mm ×7000mm管磨机为例,介绍筒体焊缝焊接工艺.筒体材质为Q235,板厚18mm,由5节短筒节组装而成,两端组装端盘.共5条纵缝,5条环缝.纵缝采用Y形坡口,正面焊剂垫上埋弧自动焊,背面气刨清根后埋弧自动焊;环缝开双Y形坡口,外侧采用CO_2半自动     

翻转次数对20MnMoNb特厚管板焊接残余应力与变形影响的数值分析

基于有限元ABAQUS软件,对390mm厚20MnMoNb特厚板双U形坡口拼焊制造EO反应器管板过程进行焊接残余应力与变形有限元模拟,考察两面交替焊接时的翻转次数对特厚管板焊后残余应力与变形的影响．结果表明,特厚管板焊后发生一端翘起的角变形,在靠近表层的焊缝及热影响区存在较大的残余拉应力,在焊缝内部为残余压应力;随着翻转次数的增加,焊接残余应力和变形均降低,但当往返翻转次数超过7次后,进一步增加翻转次数对残余应力和变形的降低作用不明显．     

蒸汽发生器焊接堵管残余应力数值模拟及寿命预测全文替换

对于蒸汽发生器焊接堵管工艺，焊接接头的残余应力为应力腐蚀的发生孕育了环境，而且相比压水堆核电站，第四代先进核反应堆服役温度显著提高，造成更加明显的蠕变现象。采用热弹塑性有限元，基于Nims数据库和ASME标准中提供的数据，对于两种不同焊接结构，计算了使用Incoloy 800H材料的高温端和T22材料的低温端的传热管-堵头环焊的残余应力，并基于线性损伤累积准则，预测了蠕变-疲劳交互作用下焊接堵管的寿命。结果表明，最大残余拉应力点出现在焊缝的根部，开坡口结构的残余应力高于不开坡口结构的残余应力；相较于Nims数据库提供的数据，ASME标准中计算得出的寿命较为保守，开坡口结构的寿命低于不开坡口结构的寿命。     

Study on lamellar tearing generated by corner joint welding in box column of ultrathick plate

Abstract

In an attempt to reduce the risk of lamellar tearing during welding of ultrathick plates, the present study has evaluated the susceptibility to lamellar tearing of steel structures in relation to welding stress rather than metallurgical properties, and eventually attempted to determine the optimum groove shape and welding procedure by computer simulation based on the finite element method. Based on the simulation, it has been identified that controlling the shape of the deposited weld metal in the anticipated position of the occurrence of lamellar tearing is the most favourable method of preventing lamellar tearing by minimising welding residual stress and strain. Owing to the difference in weld deposited area, the cooling rate for the partial penetration condition is more rapid than for full penetration. Furthermore, in terms of welding residual stress, the full penetration condition is preferable to the partial penetration condition.     

窄坡口等离子-MAG复合焊工艺参数优化

针对转向架构架焊接变形及根部焊道背部成形问题,研究坡口角度为30°的V形窄坡口旁轴式等离子-MAG复合热源焊接工艺.文中以SMA490BW耐候钢平板对接为研究对象,基于响应面法建立了主要影响熔深的等离子电流、MAG电流、焊接速度、等离子气体流量与焊缝根部焊道的熔深、背部余高之间的数学关系模型,并依此模型分析了等离子-MAG复合焊接工艺参数对焊缝熔深能力的影响,获得了合适的复合焊接工艺参数.与普通MAG焊相比,窄坡口等离子-MAG复合焊接工艺既可保证焊缝根部完全熔透又能有效地减小接头的焊接变形.     

7N01铝合金十字接头抗疲劳设计

首次针对铝合金十字接头的疲劳失效模式开展研究. 借助有限元分析与疲劳试验相结合的研究手段,首先将传统的热点应力(HSS)与研究中的等效结构应力(equilibrium equivalent traction force/EETS)的应力集中系数对比,证实了EETS分析结果的网格不敏感性. 基于此,深入分析十字接头连续板厚度、接头熔深以及加载跨距对焊趾与焊根处应力的影响,并提出有效结构应力(effective traction force)计算焊根开裂角度. 结果表明,焊趾处等效结构应力不受连续板厚度、加载跨距与熔深的影响,而在焊根处,各个因素影响不一. 疲劳试验与解析预测结果高度一致,承载十字接头焊根开裂角度并非45°. 十字接头的抗疲劳设计需综合考虑接头几何特征与焊接质量,必须满足焊趾处等效结构应力(S_s,toe)高于焊根处等效结构应力(S_s,toe).     

高强钢旁路热丝等离子弧打底焊接头组织和性能

采用旁路热丝等离子弧焊接工艺进行高强钢Y形坡口的打底焊,该工艺有效结合了等离子弧穿透能力强、电弧热丝熔敷效率高、旁路分流热输入可控的技术优势,对中厚高强钢板实现单面焊接双面成形. 结果表明,正面焊缝成形美观,无焊接缺陷;背面焊缝轻微突出,厚板完全焊透;经过反复的受热冷却,打底焊焊缝的微观组织得到细化.力学性能分析得出,热影响区硬度最低,焊缝区略高于母材区;打底焊焊缝的硬度高于填充焊和盖面焊;拉伸断裂发生在母材区,断口扫描出现韧窝,为韧性断裂.     

X80管线钢平板多层对接焊数值模拟

管线钢在实际焊接过程中多采用多层焊,其焊接过程较单层焊更为复杂。利用SYSWELD专业焊接模拟软件,对X80管线钢中厚板平板多层焊焊接温度场及应力场进行数值模拟,研究焊接速度、预热温度及层间温度对焊接温度场和熔深的影响。结果表明,随着焊接速度的增加,焊接温度场的最高温度下降,熔深减小。提高预热及层间温度对温度场无显著影响。残余应力集中在焊缝及近缝的热影响区。最大纵向残余应力出现在打底层的焊缝根部,其峰值大于横向残余应力峰值。     

Novel rotation arc system for narrow gap MAG welding

Abstract

The present paper develops a hollow axis motor driven high speed rotation arc system for narrow gap welding (NGW), and introduces the features of this system. Some welding experiments were then carried out to investigate the characteristics of welding wire melting and weld formation for this new process. Experimental results show that the melting rate of wire increases and the residual melting ball diameter of wire tip decreases respectively with an increase in rotation speed, and this melting rate is higher in pulsed welding and NGW respectively than in dc and flat plate welding. Furthermore, the arc rotation can obviously improve the penetration into NGW groove sidewalls and bead shape, and thus the system has been used to weld practical NGW joints successfully.     

不锈钢旁路分流MIG-TIG双面电弧焊工艺特性

以6 mm厚304不锈钢为试验材料,进行旁路分流MIG-TIG双面电弧焊接工艺试验.试验发现,该工艺不仅可以获得稳定可靠的焊接过程和美观的焊缝成形,还具有显著增加接头熔深、减少焊接缺陷、提高焊接生产率和降低焊接成本等优势,可实现在小电流(110 A)下6 mm厚304不锈钢的可靠连接.相同条件下,旁路分流MIG-TIG双面焊的熔化效率可达60.2%,远高于TIG焊的17.6%和旁路分流MIG焊的43.2%.拉伸试验表明,焊接接头的抗拉强度为776.5 MPa,约为母材强度的95%,接头断裂发生在焊接热影响区而非焊缝处,拉伸断口与受力方向约为45°,且断口表面颜色灰暗,呈典型的剪切型韧性断裂特征.     

激光-MIG复合焊熔透状态评价方法

在有坡口间隙对接焊时,焊缝根部成形状态是衡量复合焊搭桥质量及其适应能力的重要指标.提出了以背面相对熔宽作为CO2激光-MIG复合焊熔透状态的定量评价指标,并以此为依据将熔透状态分为未熔透、适度熔透和过熔透,其中适度熔透是最佳的熔透状态.基于相对熔宽的评价指标,研究了工艺参数及坡口间隙变化对熔透状态的影响规律:通过调节激光功率、焊接电流或焊接速度增加热输入,都可使背面相对熔宽增大,从而改变熔透状态;随着坡口间隙的增大,熔透状态从未熔透过渡到适度熔透,再过渡到过熔透.