壁厚对9％Cr热强钢管局部焊后热处理温度场的影响

对Φ575 mm×35 mm、Φ605 mm×51 mm和Φ580 mm×110 mm等3种规格的9%Cr热强钢管道进行了局部焊后热处理试验,研究了壁厚对管道焊后热处理温度场的影响。结果表明:壁厚增大使管道焊后热处理时的内壁温度明显降低,导致内外壁温差增大,内壁均温区宽度显著减小;对于外径相同的9%Cr热强钢管道,壁厚增大时管道内径减小,散热减小使内外壁温差增长的趋势较内径相同、壁厚增幅相同的管道明显减缓。对厚壁的9%Cr热强钢管道,壁厚对轴向温度梯度的影响较小,因此局部焊后热处理参数选取的关键是使内壁获得足够的均温区宽度,为此需要增大管道加热区的宽度。     

A335P92钢管局部热处理温度场有限元模拟研究

利用ANSYS有限元软件建立了A335P92钢管电加热带局部热处理的有限元模型,模拟了热处理过程中温度场的分布规律,计算了管道规格、升温速率、加热宽度、保温宽度、内壁换热系数对管道恒温阶段内外壁温差的影响规律,提出了A335P92钢管焊后局部热处理时需要重点注意的事项。     

升温速率对P91钢管道局部焊后热处理温度场的影响及参数优化

升温速率是P91钢管道局部焊后热处理的关键参数之一,决定着热处理的效率和质量. 文中以?575 mm × 35 mm的P91钢管道为对象,进行79 ~ 479 ℃/h 之间的5个升温速率下的局部焊后热处理试验,并分析升温速率对实际升温时间(管道外壁温度达到稳态的名义升温时间+管道内壁温度达到稳态的滞后时间)、管道轴向和径向温度梯度的影响,然后建立P91钢管道焊后热处理有限元计算模型,优化升温速率参数. 结果表明,提高升温速率减小整个管道接头的实际升温时间,可以提高热处理效率. 当升温速率小于179 ℃/h时,提高升温速率明显缩短实际升温时间;当升温速率超过179 ℃/h时,提高升温速率缩短实际升温时间的作用减小. 升温速率的变化对径向温度梯度影响较小,对轴向温度梯度影响则较大. 基于轴向温度梯度控制准则和优化计算结果,得到了不同壁厚P91钢管道局部焊后热处理最大升温速率的计算公式,最后提出了工程上快速选取焊后热处理最大升温速率的应用方案.     

基于计算机仿真的SA335-P92钢管局部焊后热处理温度场研究

基于ANSYS有限元分析软件,建立了SA335-P92钢管的局部焊后热处理有限元模型,对焊后热处理的温度场进行了模拟,并将模拟结果与试验结果进行了对比,分析了加热、保温、冷却不同阶段接头附近的温度场分布。结果表明,在P92钢管焊后热处理过程中,轴向方向上加热区域始终保持最高温度,保温区次之,而自然对流区温度较低;随着距焊缝中心轴向距离的增加温度逐渐降低。温度场模拟值与实测值较为吻合,表明建立的有限元模型可用于焊后热处理温度场模拟。在加热阶段,加热区域温度升高速率最快,保温区次之,自然对流区由于散热较快,温度升高速率较慢;保温阶段,随着保温时间的延长,钢管轴向温差和焊缝中心内外壁温差均逐渐减小。     

9%Cr钢厚壁管道局部焊后热处理温度场的数值模拟

基于热源追踪法开发了一个能够根据控温点温度自动调整热输入的有限元程序. 使用该程序模拟了9%Cr钢管道的局部焊后热处理温度场分布,并进行了试验验证. 结果表明,模拟结果与试验结果吻合良好. 热处理温度场沿管道轴向呈近似抛物线状分布,沿径向呈近似线性分布. 距焊缝中心两倍壁厚范围内,管道内外壁温差均约为17~18 ℃. 按照目前国内焊后热处理规程推荐的参数进行热处理,均温区宽度能够满足要求,可以保证整个接头的热处理效果. 根据温度场分布,还确定了与管道内壁焊缝中心温度相同的外壁等效点位置,以监测热处理过程中管道内壁温度的变化.     

管道长度对9%Cr热强钢管道焊后热处理温度场的影响

对4种规格9%Cr热强钢管道进行了局部焊后热处理试验,并利用ABAQUS软件建立了9%Cr热强钢管道局部焊后热处理温度场计算模型。根据实测和计算结果分析了管道长度变化对热处理温度场的影响,最后提出了焊接工艺评定时最小管道长度的计算方法。结果表明,随着管道长度的增加,热处理内外壁温差先迅速增大,之后增幅逐渐减缓,最后趋于一个稳定值。鉴于管道长度影响焊后热处理温度场和焊接工艺评定结果,对于热处理要求较高的9%Cr热强钢,为使工艺评定更接近实际工程中长管道的安装情况,建议工艺评定时最小管道长度根据所提出的与管径和壁厚有关的计算公式选取。     

焊后热处理对P92钢焊缝冲击性能的影响

对P92钢焊后热处理试样的焊缝冲击性能进行研究。P92钢焊接接头断面硬度分析结果表明,厚壁P92钢管道现场焊后热处理时,形成了外层温度高、内层温度低的温度梯度,导致试件焊缝外层冲击吸收能量平均值比内层的高。焊缝冲击试样经过二次高温回火（770℃×2 h）后,内外层冲击吸收能量差别基本消失,同时平均值有所提高。结果表明,P92钢焊接接头壁厚上的温度梯度对P92钢焊缝冲击性能有重要影响。     

P92大径厚壁管采用内保温电阻加热热处理工艺分析

在铜陵电厂六期工程1 000 MW超超临界机组工程的建设中,采用内保温电阻加热法进行了焊接热处理工艺试验,解决了SA335P92大径厚壁管焊后热处理存在的内、外壁温差问题,提高了SA335P92钢管的焊接热处理质量.实践表明,用内保温电阻加热法进行焊后热处理是可行的、经济的.     

管子和管件焊接接头焊后局部热处理及其温度控制

介绍了电站管道和管件焊接接头焊后局部热处理的适用方法。测试了应用这些方法进行局部热处理时的温度分布。结合直管段焊接接头、焊制三通的热处理,讨论了如何实施现行技术条件,如何改善热处理时的均温和降低温度梯度等问题。     

基于硬度临界值的SA335-P92钢焊接及热处理工艺

对SA335-P92钢材在硬度临界值HBW180下的焊接及焊后热处理工艺进行了较为深入的研究。从焊前预热、焊接工艺参数调整、焊后热处理工艺等方面,提出了在有效降低焊缝硬度的前提条件下避免母材硬度降至标准值下限的方法。目前电站广泛使用的电阻加热设备在处理大壁厚管径时会造成局部内外壁温差过大的现象,因而SA335-P92钢在硬度接近临界下限值时,母材硬度、温度控制需十分精确,采用先进的中频加热设备可得到较理想的效果。     

三维管接头焊后局部热处理加热宽度准则

提出了直接定量评定管接头焊后局部热处理应力释放效果的方法。构造了三维管接头焊接应力和局部热处理温度场,采用粘弹塑性有限元方法对管接头焊后不同局部热处理条件不应力分布特征进行了研究,对单道焊情况,不同焊接规范下的焊接应力分布具有相似性,焊接顺序对应力峰值位置的影响较小。对管接头热点处焊接应力在不同局部热处理条件下释放程度做了分析,在局部热处理加热宽度足够大情况下残余应力明显下降,周向和轴向应力分量与加热宽度的关系不同,周向和轴向应力的最优加热宽度分别为3.46√-Rr的4.8√-Rt。通过对局部热处理主要工艺参数的计算,推荐了正交管接头局热处理加热宽度准则。     

Numerical Investigation on Residual Stresses of the Safe-End/Nozzle Dissimilar Metal Welded Joint in CAP1400 Nuclear Power Plants

The residual stress evolution in a safe-end/nozzle dissimilar metal welded joint of CAP1400 nuclear power plants was investigated in the manufacturing process by finite element simulation. A finite element model, including cladding, buttering, post-weld heat treatment (PWHT) and dissimilar metal multi-pass welding, is developed based on SYSWELD software to investigate the evolution of residual stress in the aforementioned manufacturing process. The results reveal a large tensile axial residual stress, which exists at the weld zone on the inner surface, leads to a high sensitivity to stress corrosion cracking (SCC). PWHT process before dissimilar metal multi-pass welding process has a great influence on the magnitude and distribution of final axial residual stress. The risk of SCC on the inner surface of the pipe will increase if PWHT process is not taken into account. Therefore, such crucial thermal manufacturing process such as cladding, buttering and post-weld heat treatment, besides the multi-pass welding process, should be considered in the numerical model in order to accurately predict the distribution and the magnitude of the residual stress.     

冰水两相流管道冲蚀磨损影响与防护

目的研究低温条件下冰晶颗粒随水流进入弯管并对弯管造成的冲蚀磨损,确定弯管关键防护区域。方法通过欧拉-拉格朗日双向耦合法,研究了冰晶颗粒的斯托克斯数、流速、粒径、质量流率以及管道弯径比对磨损特性的影响。结果冰晶颗粒的斯托克斯数会显著影响最大磨损率区域变化,当斯托克斯数由2.8增大至5.84时,最大磨损率区域由弯头内侧拱壁向弯头外拱壁与出口管道连接处转移,斯托克斯数高出或低于该范围时,最大磨损率位置不再发生变化,斯托克斯数的增加在一定范围内对最大磨损率没有绝对性影响。流速、粒径和质量流率的增大会使得最大磨损率不断升高,粒径和流速的变化会改变最大冲蚀磨损区域,而质量流率的改变对最大冲蚀磨损区域没有明显影响。弯径比的增大也会使得最大冲蚀磨损区域由弯头内拱壁向外拱壁与直管连接处转移,并降低最大磨损率。结论冰水两相流弯管的最大冲蚀磨损区域主要集中在弯头内拱壁、弯头外拱壁与出口直管连接处、靠近弯头侧壁三处,且大弯径比的管道可实现减磨防护。     

Influence of pipe parameters and heat input on thermal cycle of in-service welding onto active gas pipeline

The software of SYSWELD was used to build model and simulate thermal cycle of in-service welding onto active gas pipeline. Influence of pipe diameter, wall thickness and heat input on thermal cycle was studied. The results show that t8/5,t8/3 and peak temperature of inner surface decrease when wall thickness increases from 5 mmto12mm.But t8/1 will increases with the increase of wall thickness and will decrease after the wall thickness is larger than 7mm.Pipe diameter has little influence on thermal cycle and that influence can be ignored when pipe diameter is greater than 273mm T8/5,t8/3,t 8/1 and peak temperature of inner surface will increase with the increase of heat input.     

Influence of pipe parameters in-service welding and heat input on thermal cycle of onto active gas pipeline

The software of SYSWELD was used to build model and simulate thermal cycle of in-service welding onto active gas pipeline. Influence of pipe diameter, wall thickness and heat input on thermal cycle was studied. The results show that t8/5 , t8/3 and peak temperature of inner surface decrease when wall thickness increases from 5 mm to 12 mm. But t8/1 will increases with the increase of wall thickness and will decrease after the wall thickness is larger than 7 mm. Pipe diameter has little influence on thermal cycle and that influence can be ignored when pipe diameter is greater than 273 mm. t8/5 , t8/3 , t8/1 and peak temperature of inner surface will increase with the increase of heat input.     

制备非晶薄带冷却辊流动换热特性及协同优化

为改善平面流铸冷却辊的换热特性,提高Fe-Si-B非晶薄带的横向厚度均匀性,建立了冷却辊轴向换热通道数值计算模型。在分析现有通道流动换热特性基础上,提出一种球面形换热通道设计方法。基于场协同理论,综合换热与流阻,对所提球面形通道进行优化,并进行实验验证。结果表明:通道内冷却水换热效率沿水流方向逐渐下降,与冷却辊换热主要发生在靠近冷却辊内壁位置,现有冷却辊宽度中部温度远大于两端,轴向温差明显;球面形通道可以加强冷却辊中部换热,降低外壁温度、热变形和轴向变形差,进而改善非晶薄带横向厚度均匀性;随着球面半径的减小,通道中部换热明显增强,但流阻随之急剧增大;综合流阻与换热特性,存在最优通道优化半径。     

一种消除小直径管道焊接应力技术的数值分析

小直径管道的应力腐蚀问题一直是工程界较难解决的问题，作者针对这一难题，提出了一种新型的消除应力方法——温差形变处理技术。利用MSC．Marc大型通用非线性有限元分析软件，对小直径管道环缝焊接接头的原始残余应力及温差形变法消除残余应力进行了有限元模拟，得到了一系列关于加热位置、加热宽度和加热持续时间的数据和规律。结果表明，采用温差形变处理技术，在内外表面的焊缝处都可以得到零值左右的残余应力，从而为进一步的试验分析工作和工程应用奠定了基础。     

K4169合金离心铸管工艺模拟及试制研究

采用ProCAST软件对K4169合金的离心铸造工艺进行了模拟研究。通过分析浇注速度、铸型转速、浇注温度及铸型温度对离心铸管充型及凝固行为的影响,获得了外径56 mm/内径38 mm的K4169合金离心铸管最佳制备工艺参数。在此工艺参数条件下,K4169合金离心铸管可实现连续稳定充型,离心铸管壁厚差为0.2 mm,内表面疏松比例小于3%,且柱状晶平均宽度为1.7 mm。结合模拟结果对K4169合金离心铸管进行试制,所制备的离心铸管显微组织中柱状晶占比80%,且晶粒组织细小,因而离心铸管具有优异的高温塑性。