SUS310S不锈钢局部真空电子束焊接接头残余应力及变形研究

作为一种新型焊接方法,局部真空电子束焊接常被用于制造厚大的奥氏体不锈钢焊接接头,而该类接头的焊接残余应力和变形问题受到广泛关注。对板厚40mm的SUS310S不锈钢局部真空电子束焊接的对接接头进行了研究,并利用光学显微镜表征接头的组织形貌,利用显微硬度计测量接头的硬度分布,采用盲孔法装置和三坐标测量仪测量了接头的残余应力与面外变形。同时,基于ABAQUS有限元软件平台,通过编写用户子程序开发了一种复合热源模型来模拟局部真空电子束焊接过程中的热输入。采用所开发的"热-弹-塑性有限元"计算方法,模拟了接头在局部真空电子束焊条件下的残余应力与变形,模拟结果与试验结果吻合良好,验证了所开发的"热-弹-塑性有限元方法"的有效性。同时基于数值模拟结果,还详细讨论了局部真空电子束焊厚板对接接头的残余应力分布与焊接变形特征。     

坡口形式对Q345/SUS304异种钢对接接头残余应力和变形的影响

近年来,异种钢焊接接头在工业应用上越来越广泛。在焊接中、厚板的异种钢接头时,为了获得全焊透接头通常需要在工件上准备坡口。由于坡口处需要填充焊缝金属,因此不同的坡口要采用不同的热输入和焊道布置。理论上而言,不同热输入和焊道布置对焊接残余应力与变形会有影响。采用数值模拟与试验手段相结合的方法研究坡口形式对Q345与SUS304异材对接接头的残余应力与变形的影响。以有限元软件ABAQUS为平台,开发热-弹-塑性有限元数值计算方法来模拟板厚为10 mm的V形和X形坡口Q345/SUS304异种钢平板多道焊对接接头的温度场、应力场和焊接变形。采用盲孔法测量V形坡口接头表面的焊接残余应力;分别采用游标卡尺和三坐标仪测量V形和X形坡口接头的横向收缩和角变形。通过比较可知,不论是焊接残余应力还是焊接变形,计算结果与试验结果都吻合较好,验证了计算方法的有效性。研究结果表明,在Q345母材与焊缝交界处的应力分布均出现不连续的现象,而且接头中SUS304侧的高拉伸残余应力区域明显宽于Q345侧。数值结果表明,坡口形式对纵向残余应力的峰值影响较小,而对横向残余应力的峰值有一定影响。试验和数值模拟结果显示V形坡口接头的横向收缩和角变形明显大于X形坡口接头的值。     

多道间断焊T型接头的数值模拟

不停输带压开孔操作的关键在于在线焊接 ,由于作业时不停止介质的传输 ,管道设备内部介质的压力、温度等特性会影响操作的安全性。在有内部介质流动的设备上进行在线焊接 ,局部高温是引起烧穿的主要原因 ,本文将间断焊技术引入在线焊接 ,对其温度场和应力场进行了数值模拟 ,结果表明 ,采用间断焊可以有效降低焊接时的温度 ,而且残余应力数值与连续焊相当。     

铝-钢异种金属CMT焊接接头应力场的数值模拟

利用ABAQUS有限元软件对铝-钢异种金属冷金属过渡(CMT)焊接过程中焊接接头应力分布进行了数值模拟,分析了应力分布的变化规律,并进行了试验验证。结果表明:不同焊接时间下,焊接接头在钢板和铝合金板侧的von Mises应力分布不对称,其中铝合金板侧承受的应力较钢板侧的小;在焊接过程中,近焊缝处的纵向应力由压应力转变为拉应力,横向应力在焊初始阶段为拉应力,随后变为压应力,再转变为拉应力;在铝合金板侧和钢板侧热影响区的纵向残余拉应力最大,分别为125,208 MPa,位于铝合金板侧和钢板侧的横向残余压应力峰值几乎相同,约为80 MPa;残余应力分布模拟结果与试验结果的拟合优度为0.75,证明了模拟结果的准确性。     

油田运输管道中的弯管法兰焊接仿真及优化分析

基于Sysweld软件平台,采用双椭球体热源分布模型,实现对油田运输管道中的弯管法兰焊接过程的数值模拟仿真。使用UG建立弯管法兰的三维焊接模型,利用Hypermesh、Visual-Weld和Sysweld等进行网格划分、分组和模拟仿真,获取了温度场及应力应变场的分布情况。通过分析焊接温度场分布和焊件形变得出温度场对焊件残余应力的影响,优化焊接装卡条件后,改善焊件残余应力情况。     

厚板埋弧焊接头焊后感应热处理应力场的数值分析

使用ANSYS软件建立厚板埋弧焊接头的热-力数值分析模型,计算焊接过程中接头的瞬态温度场和应力场分布,分析焊后感应热处理对残余应力的影响.将模拟计算所得的熔池轮廓和残余应力数据与实测厚板焊后值进行对比,验证模型的可靠性.结果表明:焊后厚板埋弧焊接头处的残余应力以拉应力为主,最大残余应力存在于焊缝处,数值为233 MPa...     

基于SYSWELD的X80管线钢焊接接头温度场的数值模拟

针对高钢级管道焊缝质量的缺陷,应用SYSWELD软件对X80管线钢焊接接头的温度场进行数值模拟和分析,采用三维双椭球热源、多层多道焊三维有限元模型。通过计算获得温度场的分布情况及特殊点的焊接热循环曲线。结果表明,焊接完成后冷却90 s左右温度可降低到100℃,符合现场焊接生产的要求。通过对接头焊接温度场的数值模拟,为后续对接头应力应变的计算提供依据,为保证焊接质量提供技术参考。     

坡口形式对双金属复合板多层多道焊接头残余应力演变的影响

采用TIG焊制备了13 mm厚Incoloy825/X52双金属复合板的对接接头,采用数值模拟与试验手段相结合的方法,分析了不同坡口形式对复合板接头焊接残余应力分布的影响,揭示了双金属复合板多层多道焊过程中残余应力的演变特征。结果表明：对于双金属复合板而言,复合型及V型坡口接头内部最高应力集中区域均位于过渡层内,沿水平方向呈现长条状分布,坡口形式的变化对于接头内部和表面应力的分布特征及峰值没有明显影响;从残余应力的产生和演变过程来看,只有当复合板接头的基层、过渡层和复层都焊接完成后,过渡层内才会产生最高应力集中区域;此外,最终焊道对复合板接头的应力分布起着决定性作用,会对最终应力状态产生很强的牵引作用,使其呈现偏离试板中心线的不对称分布。     

厚壁316LN不锈钢管焊接接头中残余应力的有限元模拟

采用有限元模拟的方法,对厚壁316LN不锈钢管焊接接头中的焊接残余应力进行研究,分析了焊道合并对模拟结果的影响,并采用X射线应力测试对模拟结果进行了验证。结果表明:在考虑钢管初始应力的条件下,模拟结果与实测结果吻合;轴向残余拉应力主要出现与盖面焊道毗邻的钢管外壁以及最后一道盖面焊道下方,其中钢管焊接在工装上、受工装拘束较大的管道一侧,拉应力数值和范围都较大;焊道合并简化对残余压应力的分布和数值影响较大,对主要分布在盖面焊道附近的残余拉应力的影响较小;选择合适的简化模型可以在保证较高计算准确度的同时缩短计算耗时,可用于大型焊接结构残余应力场的模拟。     

高密度聚乙烯塑料压力管道热板焊接头应力分布有限元分析

基于热粘弹性积分型本构关系,考虑材料性能依赖于温度变化及相变潜热的影响,利用AN SYS热-力耦合及载荷步功能模拟结晶型高密度聚乙烯(HDPE)塑料压力管道热板焊接过程,并对焊接接头的应力分布进行有限元分析,得到了环向、轴向以及径向瞬态应力分布的基本规律。采用盲孔法和锯切法测量焊后残余应力,实测结果与数值分析基本符合     

焊接残余应力对正交接管结构强度性能的影响

运用有限元方法对正交接管结构在常规焊接和在线焊接条件下的温度场和残余应力场进行了数值模拟。考虑残余应力,对结构在内压作用下的应力及载荷应变曲线进行了分析。结果表明,在研究该结构的强度性能时,常规焊接条件下可不考虑残余应力的影响,而在线焊接残余应力对强度性能有较大的影响。     

油气管线在役焊接烧穿的影响因素及研究现状

压力管道在役焊接修复时间短,速度快,对管道正常运行影响小,有巨大的经济效益和广阔的应用前景.但是在役焊接时可能发生烧穿,有很大危险性.本文总结了对于在役焊接烧穿研究的意义,分析了管道的壁厚,管内压力,焊接的线能量等因素对于烧穿的影响.总结了国内外对于烧穿研究的成果及不足之处,展望了在役焊接烧穿的研究前景.     

微型剪切试验在焊丝选择中的应用

为了保证特大型水电站引水钢管焊接接头的质量,在焊丝的筛选过程中,采用了一种新的测定非均质材料力学性能的方法——微型剪切试验,该方法能够准确地测定焊接接头各狭窄区域内材料的性能值以及它们的变化规律,特别是熔合线附近材料性能的变化梯度。通过微型剪切试验,选出了与钢管焊接接头较佳匹配的焊丝。     

压力管道在线焊接的数值模拟

运用有限元法对压力管道在线焊接的温度场和应力场进行数值模拟,考虑随温度变化的材料性能以及对流辐射的影响,计算结果与无管内介质流动的情形进行比较.结果表明,管内流动的介质带走了焊接时的大量热量,加速管壁的冷却,管内壁的峰值温度远低于无介质流动时;介质压力对完全冷却后的轴向应力产生较大影响.     

高压油气管线的在役焊接修复技术进展

综述了高压运行油气管线在役焊接修复的意义、分类、工艺特点和存在的主要问题，总结分析了最近几年国外在在役焊接烧穿和最小线能量方面的最新研究成果。在分析了我国油气管线的特点和焊接修复技术现状的基础上，提出了在我国开展在役焊接修复研究应注意的问题。     

毫米波构件真空扩散焊工艺及变形控制

文中针对毫米波构件精密连接要求,将分段压力扩散焊应用到多通道毫米波构件生产中,获得了接头变形小、焊缝均匀连续、力学和气密性能符合要求的零件。以接头变形控制为中心,开展扩散焊变形控制试验,得到了多通道接头尺寸变形分布规律,分析了阶段扩散压力对接头变形结果的影响。结果表明：分段压力扩散焊可有效降低零件通道接头变形,随着扩散压力增大,通道长度方向和厚度方向尺寸均先减小后增大;多通道焊接变形时,各通道接头变形量差异小,中间通道变形整体略大于两侧通道,均能满足毫米波构件±0.05 mm的尺寸精度要求。     

浅析压力管道焊接过程的质量控制及预防措施

焊接工程是钢制压力管道工程施工中的关键过程和主要过程,焊接过程的质量控制对保证压力管道工程的安装质量起着重要的作用.下面分别从焊工、材料与焊材、焊接工艺文件、焊接用设备、焊接过程、焊缝试件和焊缝返修七个方面介绍了钢制压力管道安装工程施工中焊接过程的质量控制要点,以确保压力管道工程质量和安全.从而把优质的工程交给用户.     

焊接工艺参数对5383铝合金搅拌摩擦焊接头耐腐蚀性的影响

在制备不同焊接工艺条件下的5383铝合金搅拌摩擦焊接头的基础上,利用扫描电镜与能谱分析方法研究搅拌摩擦焊接头典型区域的宏观形貌特征与显微形貌特征,得到焊接速度、搅拌头转速及搅拌头压力等焊接工艺参数对接头耐腐蚀性的影响规律,结果表明:在特定的焊接工艺条件下,焊缝区域会产生S线。S线是接头腐蚀最严重的区域,其原因是由Mg元素偏聚、大量微孔的聚集与锰铁化合物的形成等三方面因素造成的;除S线及其附近区域外的焊缝其他区域的耐腐蚀性优于母材。同时,分析三种因素导致焊接接头耐腐蚀性降低的原理,阐述不同焊接工艺参数对5383铝合金搅拌摩擦时接头中S线形成的影响,提出利用减少焊接速度、增加搅拌头转速与提高搅拌头压力的方法来改善5383铝合金搅拌摩擦焊接头的耐腐蚀性。     

单孔管道修复结构的全尺寸试验

管道现场抢修常用两种修复方式,一种是扣帽子,一种是补板.分别对扣帽子和补板方式修复的φ711×10管道进行全尺寸爆破试验,测量修复管道中的应变分布.结果表明,焊接帽子或补板的存在使管道修复部位的应力分布不均匀,出现一定程度的应力集中.焊接帽子和焊接补板修复的管道的屈服强度相近,约为完好管道屈服强度的85%.但焊接"帽子"对小孔处的变形约束作用小于焊接"补板"对小孔处变形约束作用,在管材没有足够韧性的情况下,容易引起管道在开孔处撕裂;焊接帽子和焊接补板修复的管道的爆破压力均低于但接近于完好管道的爆破压力,管道的破裂位置均远离焊接帽子或补板处,爆破是由于最大剪应力引起的韧性破坏.试验结果可以为打孔管道修复结构的安全性评价提供参考.