电子束焊接及局部热处理复合技术的数值分析

电子束焊接及局部热处理复合技术是一种多功能的电子束加工技术.文中以ANSYS有限元分析软件为平台,对2,6和12 mm厚的TC4钛合金平板电子束焊接和局部热处理时的温度场和应力场进行了数值模拟计算,详细分析了局部热处理对不同厚度钛合金平板电子束焊接温度场和残余应力场的影响规律.结果表明,在给定的计算条件下,2 mm厚TC4钛合金平板的电子束局部热处理效果最好,电子束局部热处理后上表面距焊缝中心线4 mm的区域内冷却速度基本一致,纵向残余拉应力最大值由780 MPa降低到560 MPa,减小幅度达到28%.     

SiC颗粒增强铝基复合材料的真空电子束焊接

针对SiCp/6061Al型复合材料进行了真空电子束焊接的初步探讨.试验结果表明:电子束电流越大,熔深越深;焊接速度越快,熔深越小;焊接过程中SiC颗粒会与液态铝发生界面反应,生成脆相Al4C3;镁元素的气化易导致焊缝气孔的生成.     

钛合金平板电子束焊接温度场有限元分析

焊接温度场不仅直接通过热应变，而且还间接通过随金属状态和显微组织变化引起的相变、应变决定焊接残余应力，因而对焊接温度场的研究是焊接应力应变分析的前提。在通用的有限元软件ANSYS平台上，根据电子束深熔焊的特点，提出了圆锥形体热源模型，并对电子束焊接温度场进行了数值模拟。有限元数值模拟结果同电子束试验焊缝形状有良好的一致性，圆锥形体热源模型体现了电子束深熔焊所特有的钉形焊缝，能较准确地模拟电子束焊接温度场。     

HFW焊管残余应力分析

采用小孔检测法研究了规格Φ406.4 mm×12.5 mm、钢级L415MB的HFW焊管残余应力的分布情况。试验结果表明,HFW焊管整体残余应力值较小,并且轴向残余应力大于环向残余应力,轴向和环向最大值分别约为母材屈服强度的38%和29%;HFW电阻焊焊缝及其附近区域的残余应力值低于管体区域,轴向和环向残余应力的变化范围分别约为母材屈服强度的24.5%~33.6%和16.4%~21.5%;HFW电阻焊管轴向和环向残余应力的差异呈周期性变化,距离焊缝15°附近时差异最小。试验结果对于HFW电阻焊管在长输管线的应用提供理论支持。     

X80级抗大变形管线钢焊接粗晶区的组织和性能

采用热模拟技术研究了X80级抗大变形管线钢焊接粗晶区组织、显微硬度和韧性的变化规律,分析了焊后冷却速度和粗晶区组织、性能之间的关系.结果表明,X80级抗大变形管线钢焊接粗晶区组织类型主要为铁素体和少量珠光体、粒状贝氏体、板条贝氏体和板条马氏体4种类型.焊接粗晶区软化是X80级抗大变形管线钢焊接面临的主要问题.当焊后冷却速度在15～30℃/s之间时,X80级抗大变形管线钢焊接粗晶区的强度、室温以及低温韧性匹配良好,组织以板条贝氏体为主.     

高频焊接钢管焊缝冲击试样缺口位置的确定

采用夏比冲击试验研究了高频焊接(HFW)钢管焊缝冲击试样缺口位置的确定方法,重点讨论了焊缝中心线与试样中心线不垂直时(焊缝偏斜)如何确定。结果表明:当焊缝偏斜时,先制备两种缺口位置的焊缝冲击试样,一种是缺口根部处于距试样侧表面2mm的线与焊缝中心线的交点且垂直于试样中心线的直线上,另一种是缺口根部处于试样中心线与焊缝中心线的交点且垂直于试样中心线的直线上;两种试样中试验结果较小值作为焊缝处的冲击吸收能量,此试样为焊缝冲击试样。     

大壁厚高钢级管线钢DWTT断口分析

对不同缺口形式和不同厚度的大壁厚高钢级管线钢试样进行了落锤撕裂试验,并对断口形貌进行了研究。结果表明:API RP 5L3对无效试样的定义已经不适用于大壁厚高钢级管线钢;大壁厚高钢级管线钢的DWTT压制缺口试样出现异常断口的几率较大。建议在试验时尽量采用人字形缺口的全壁厚试样;对于大壁厚高钢级管线钢,不管何种缺口形式的落锤撕裂试样,其断口都容易出现分离现象。     

钛合金电子束焊接和局部热处理后残余应力分布特征

采用小孔法测定了14.5mm厚TC4钛合金平板电子束焊接,研究了电子束焊接和局部热处理集成加工工艺下残余应力的分布,分析了局部热处理对焊接接头残余应力分布特征的影响.结果表明,在实验条件下电子束局部热处理后纵向残余拉应力的分布区间由焊接状态下焊缝中心线两侧距焊缝中心线5mm的区域减小到2mm的区域,纵向残余拉应力峰值同焊接状态相比降低了76%,横向残余压应力峰值降低了65%.电子束局部热处理未扫描的母材区域,残余应力数值同焊接状态相比几乎没有变化.     

Microstructure and properties of HAZ for X100 pipeline steel

In general, the weld thermal cycle results in significant changes in microstructure and mechanical properties of the weld heat affected zone ( HAZ) . The microstructure, microhardness and low temperature impact toughness of HAZ for X100 pipeline steel were studied by means of welding thermal simulation. Influence of cooling time on the microstructure and properties in coarse-grained heat affected zone ( CGHAZ) was investigated. The results illustrated that polygonal ferrite and a small amount of granular bainite were obtained when the cooling time t ₈/5 is larger than 1 500 s. Mainly granular bainite was formed when the cooling time t ₈ / 5 is in the range of 1 500 s to 100 s. Bainite ferrite was observed when the cooling time is smaller than 60 s. Martensite appeared in the CGHAZ with the 20 s cooling time. The value of microhardness in the CGHAZ was higher than that of base metal ( BM) when the cooling time t 8/5 is smaller than 100 s. The CVN absorbed energy in the CGHAZ was higher than the value of BM when the cooling time t 8/5 is smaller than 30 s