X100管线钢焊接冷裂纹敏感性

采用E10018焊条进行了斜Y形坡口焊接裂纹试验,结合数值模拟方法对X100管线钢焊接冷裂纹敏感性进行了研究,分析了预热温度对热影响区显微组织、接头硬度分布、应力应变状态的影响规律. 结果表明,X100管线钢具有一定的焊接冷裂纹敏感性,采用不高于100℃预热可以降低冷裂纹敏感性;100℃预热时裂纹率为0,此时粗晶区显微组织不是很粗大、M-A组元数量最少、硬度较低,且残余应力和应变水平都较低;但预热温度大于150℃时,粗晶区晶粒粗大、M-A组元数量增加,且接头中等效残余应力、应变水平升高,导致冷裂纹敏感性增加. 建议采用100℃进行预热.     

焊缝余高对复合型坡口X80管线钢多层多道焊接残余应力的影响

基于熔池反演法获取与工程实际一致的热源模型和参数,采用非线性有限元软件MSC. Marc“生死单元”技术对X80管线钢复合型坡口GMAW多层多道焊接过程热–力耦合有限元程序,并进行了数值模拟计算,进一步分析了复合型坡口有无余高两种情况下焊接接头的残余应力分布情况. 结果表明,焊接余高对焊接热循环过程曲线无明显影响,对焊后残余应力影响显著,有余高和无余高的纵向、横向残余应力均呈现“双峰”现象,应力集中于焊趾处;有余高时的纵向与横向峰值应力均高于无余高情况,且超过了X80管线钢的屈服强度.     

Q345/316L异种钢焊接残余应力与变形数值模拟

文中基于SYSWELD有限元分析软件对Q345/316L异种钢焊接过程的瞬态温度分布、残余应力及变形进行了数值模拟,并通过试验对其模拟结果进行了验证. 试验测量结果与数值模拟结果吻合良好,证明了利用SYSWELD模拟异种钢焊接的可靠性. 结果表明,异种钢焊接温度场呈不对称分布,Q345侧的高温区域范围更大. 不论是横向残余应力还是纵向残余应力,沿焊缝方向均呈帽状分布且在焊缝中部位置存在最大残余应力;在垂直于焊缝中央截面上,纵向残余应力与横向残余应力在焊缝和焊缝附近区域分布是不连续的,存在较大的应力梯度且应力状态也较复杂,而最大残余应力出现在Q345侧的熔合线处. 不同的热输入下模拟结果表明,在保证焊接接头质量的前提下,最好采用小热输入的焊接工艺.     

Evaluation of environment-assisted cracking susceptibility of a grade X100 pipeline steel

Susceptibility of as-received grade X100 steel was compared to that of simulated and seam-weld heat-affected zone microstructures by slow strain rate testing in a sodium hydrogen carbonate–sodium carbonate solution at 75 °C over a potential range of ?500 to ?1100 mV vs. standard calomel electrode (sce).Heat treatment has an effect on the resistance of the steel to environment-assisted cracking. Stress corrosion cracking at anodic potentials was intergranular (IG) and became transgranular (TG) as the free corrosion potential of ?890 mV (sce) was approached. At cathodic potentials, transgranular hydrogen embrittlement occurred with faster growth rates up to 1.4 × 10^?5 mm/s and less secondary cracking.     

X80管线钢焊接冷裂敏感性判据的建立

采用一次正交回归设计,考察焊接热输入、预热温度和熔敷金属的扩散氢含量的影响,通过插销试验测定了X80管线钢焊接热影响区下临界应力,通过方差分析得到影响插销试验下临界应力的显著性因素,采用多元线性回归建立了下临界应力方程和冷裂纹判据,并对方程进行了分析;发现X80管线钢的冷裂倾向和初始扩散氢含量密切相关,当初始扩散氢含量较低时,组织形态对下临界应力的影响显著;当初始扩散氢含量较高时,下临界应力受到组织和残余扩散氢的共同作用.     

Nb-Mo系X80管线钢焊接冷裂敏感性及其影响因素

采用一次正交回归设计,考察焊接热输入、预热温度和熔敷金属的扩散氢含量的影响,通过插销试验测定了Nb-Mo系X80管线钢下临界应力。结果表明,Nb-Mo系X80管线钢有很好的抗裂能力;采用极差分析进一步分析了下临界应力的影响因素,得出结论:要进一步提高抗裂能力,扩散氢含量应控制在低水平,同时采用大的热输入配合低的预热温度或小的热输入配合高的预热温度。     

Nb-Mo系X80管线钢焊接冷裂纹敏感性的研究与预测

通过插销试验获得Nb-Mo合金化的X80管线钢焊接冷裂纹下临界应力,分析发现Nb-Mo合金化的X80管线钢具有较小的冷裂敏感性.测量了不同焊接工艺条件下的焊接热循环参数、焊接热影响区最高硬度、熔敷金属初始扩散氢含量,和冷却到50℃时的残余扩散氢含量,建立了Nb-Mo合金化的X80管线钢冷裂纹判据公式,并对判据进行了分析.结果表明,在低氢条件下,钢的抗冷裂能力随着热影响区最高硬度的增大而提高;高氢条件下,钢的抗冷裂能力随着热影响区最高硬度的增大而降低;在试验硬度范围内冷裂倾向随残余扩散氢含量的增加而增大.     

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。     

网格畸变处理技术在不锈钢多层焊应力模拟的应用

通过对304 L不锈钢多层焊焊接工艺研究,利用ABAQUS有限元软件,采用热—力顺序耦合分析方法进行多层焊应力场的有限元数值计算. 奥氏体不锈钢焊接性使得焊缝金属在模拟焊接过程中出现大变形导致计算网格发生畸变,计算中止. 采用了“追踪单元”技术和网格重划分技术对应力场计算中网格畸变问题进行解决. 将数值模拟结果与实际应力测量结果进行对比. 结果表明,采用上述方法能够得到较准确的焊接残余应力结果.     

天然气管道在役修补焊接过程的数值模拟

文中采用MSC·Marc软件对天然气管道在役修补焊接过程进行数值模拟. 采用的焊接方式为钨极惰性气体保护焊. 焊接过程中熔池底部未熔化材料受高温后强度降低,管道内部的压力易导致其失效. 温度场分析结果表明,当焊接电流为220 A时,管道内壁温度峰值为1 131 ℃,低于管道材料的熔点,该温度下材料的屈服强度远高于管道内压. 当焊接电流介于240~260 A范围时,容易发生焊透缺陷. 盖板周围为封闭环焊缝,其应力场相比于直焊缝较复杂,模拟结果显示其等效残余应力分布不对称,在焊缝的收弧区域出现峰值,220 A焊接电流下为212.3 MPa. 盖板沿着管道径向方向发生收缩变形,最大变形量为1.79 mm.     

X100管线钢的焊接冷裂纹敏感性分析

采用斜Y型坡口焊接裂纹试验和焊接热影响区最高硬度试验,研究X100管线钢的焊接冷裂纹敏感性。试验结果表明,X100管线钢冷裂敏感性并不是很大。在实际的焊接操作中,采用适当的温度进行预热能够防止X100管线钢焊接冷裂纹的产生。     

X80管线钢激光电弧复合焊接数值分析

根据激光电弧复合热源焊接的物理特征,建立双椭球体热源焊接模型。使用ANSYS有限元分析软件对X80管线钢激光电弧复合焊接的温度场和应力场进行耦合分析,在此基础上对10 mm厚X80管线钢进行对接焊试验,并对比分析数值计算结果和实际焊接试验结果。结果表明,数值仿真得到的焊缝截面形状、焊缝尺寸以及试件残余应力与焊接试验所得结果吻合,验证了选用热源模型的适用性,为焊缝组织和性能的预测奠定了基础。     

X100管线钢的CCT曲线

用Gleeble-3500热/力模拟试验机对X100管线钢进行热模拟试验,研究X100管线钢经轧制变形后连续冷却过程中的相变规律,采用膨胀法和金相法建立动态CCT曲线。结果表明：随着冷却速率的增大,X100管线钢的组织由铁素体逐步转变为贝氏体组织;硬度呈上升趋势。     

X80管线钢焊接接头氢分布的数值模拟

利用ABAQUS有限元软件,建立了三维有限元模型,对X80管线钢焊接接头的氢扩散行为进行了模拟. 通过对不同焊接条件下温度场、应力场、氢扩散的三场耦合模拟,研究了焊接工艺参数对焊接接头中氢扩散及分布的影响. 结果表明,焊接热影响区残余应力水平最高,是整个接头的应力集中部位,也是焊接接头中的富氢地带. 适当地提高预热温度和焊接热输入,均有利于焊接接头中氢的扩散逸出,降低氢在焊接热影响区的聚集程度,从而降低氢致裂纹的敏感性.     

超声滚压加工对X80管线钢焊接残余应力的影响

建立超声表面滚压加工（ultrasonic surface rolling process,USRP）的三维有限元模型,开发了模拟焊接的移动双椭球热源子程序,利用有限元软件ABAQUS模拟了X80管线钢焊缝不同方向的焊接残余应力,在此基础上叠加USRP的超声振动与静载荷的综合作用,模拟了表面塑形变形、应力和应变,耦合后分析了USRP前后残余应力的变化规律.结果表明,经过USRP处理,X80管线钢表面焊缝区由三向残余拉应力变为三向残余压应力,随着USRP次数的增加,残余压应力数值不断增大,残余应力σ_x,σ_y,σ_z变化规律基本相同.     

液压挖掘机动臂体的焊接有限元模拟

通过焊接过程的理论分析和现状研究,以液压挖掘机的动臂体焊接为例,给出了整个动臂体焊接温度场和残余应力的计算流程,采用ANSYS有限元分析软件对焊接过程进行分析,利用APDL语言进行数值模拟运算.有限元模型采用三维实体单元,考虑到材料的物理性能随温度的变化而变化,运用内生热的加载方式模拟焊接热源,运用生死单元法模拟多道焊缝的焊接过程.获得了多道焊缝的焊接过程和焊接温度场、残余应力场,并对结果进行了讨论.     

Numerical simulation of T-joint weldment of CLAM steel

Using double ellipsoid heat source as inner heat source,a model of T-joint weldment of CLA W steel was established in order to analysis the temperature field,residual stress distribution and the angular deformation.And the temperaturedependent properties of material were considered in this model.The results show that the temperature distribution changes with the movement of heat source,every node goes through two thermal cycles.And every curve has two peak values; the first peak value is higher than the second one.The largest deformation appears at the weld toe.     

关于焊接塑性应变的计算与讨论

采用数值模拟的方法计算了平板熔焊对接接头的纵向塑性应变的分布和动态演变过程.就目前学者所提出的焊缝存在的拉伸塑性应变的观点与传统的残余压缩塑性应变理论所存在的分歧,对比了考虑熔化现象和不考虑熔化现象两种情况,分析了焊缝中心和热影响区焊接准稳态时纵向塑性应变的变化规律.结果表明,考虑熔化现象和不考虑熔化现象纵向塑性应变结果基本相同,在焊接加热过程中所产生的压缩塑性应变始终大于冷却过程中所产生的拉伸塑性应变,在考虑熔化现象的情况下,其热影响区也始终处于压缩塑性应变状态,只是在移动热源经过后,其压缩塑性应变值在冷却的过程中有所减小.     

应变速率对X80管线钢在库尔勒土壤环境中应力腐蚀开裂的影响

利用慢应变速率拉伸试验(SSRT)、动电位扫描及扫描电镜(SEM)技术研究了X80管线钢在库尔勒模拟溶液中应力腐蚀开裂(SCC)行为.结果表明,随着应变速率的增加,X80管线钢在模拟溶液中的腐蚀速率先增大后减小.当应变速率为5×10-7/s时,试样腐蚀较为缓慢,此过程电化学腐蚀起决定性作用;当应变速率为5×10-6/s时,试样的腐蚀情况最为严重,此时力学作用占主导地位.     

X100管线钢奥氏体晶粒长大行为

通过控制加热温度和保温时间,研究了X100管线钢奥氏体晶粒尺寸分布和长大规律。结果表明,随着加热温度升高、保温时间延长,奥氏体晶粒呈现逐渐长大趋势。当加热温度在1050~1150 ℃时,奥氏体晶粒快速长大;温度高于1200 ℃时,出现明显粗大的晶粒。通过试验数据线性回归,经模拟、计算得到X100管线钢的奥氏体晶粒长大模型D_t^6.59=1.71×10²⁰exp(-379691.29/RT)t+,D₀^6.59经验证与试验数据拟合良好。