考虑残余应力的船舶强度校核分析方法

船舶进行结构设计时,通常是按照外载荷计算结构强度,并按照规范许用应力校核结构的安全性,并未考虑船舶各个构件在加工成形、焊接、装配等过程中产生的残余应力的影响.为此,对一艘VLCC油船在常见工况下加入大小不同残余应力的强度校核方法进行研究,得到各主要构件应力分布受残余应力影响的规律.结果表明,有必要在船体强度校核中考虑工艺残余应力的影响.     

T型长板焊接温度场与应力场分析

利用有限元软件Ansys对4 m长T型焊接节点焊接过程进行数值模拟。采用间接耦合的方式,先进行热分析得到温度场,然后进行结构应力分析,最终得到应力场。研究发现,焊接之后会产生极不均匀的温度场,进而会产生较大的焊接残余应力以及残余变形,将计算结果与试验结果进行对比,温度场符合度较高,焊接残余变形有一定误差。为了研究焊接边界条件对于焊接残余变形的影响,对其进行参数分析,发现焊接时将板支撑焊接可以有效地减少残余变形。     

超声冲击处理对TA15钛合金板材焊缝残余应力的影响

由于焊接过程中的温度分布不均匀,在焊接接头处会引入较大的残余应力,对焊接构件稳定性产生不利影响,超声冲击处理(UIT)则是常用的消除残余应力的方法。采用电子束焊接方式对3 mm厚TA15钛合金板材进行焊接,随后对焊接板材焊趾部位进行超声冲击处理。在光学显微镜下观察焊接接头的显微组织,利用X射线应力仪测量焊接接头的残余应力,研究超声冲击处理对焊接接头残余应力的影响。结果表明,对于TA15钛合金板材,电子束焊接接头呈"倒三角"形,焊缝处晶粒粗大;超声冲击处理能够降低焊缝表面的残余应力,并将残余拉应力转化为残余压应力。对焊趾部位超声冲击处理后,电子束焊接板材焊缝处的平均残余应力从200 MPa降低至-53 MPa。     

焊接中残余应力的大小与分布及减少措施

熔化焊是通过高温熔化金属以实现连接的一种连接工艺。该焊接过程中金属材料受局部加热，并随之快速冷却，在焊剂与基体金属之间产生了较大的残余应力。其产生大大地降低该焊接结构的抗弯强度，并且容易导致脆性断裂，因此有必要对这种残余应力的大小和分布，以及其受焊接条件影响的规律进行探讨。该文运用ANSYS分析软件，分析了薄板单层电弧焊后残余应力的大小，并且讨论了焊接速度、焊件尺寸大小、焊件外部约束和预热等因素对其大小的影响及其减少的措施。     

钢结构焊接残余应力及焊接变形控制技术分析

焊接作业是钢结构施工的主要内容之一,而焊接时产生的焊接残余应力与焊接变形等,对钢结构的安全使用有非常大的影响。文章论述了焊接应力以及焊接变形的基本概念,分析了钢结构焊接参与应力产生的主要原因,进而探讨了钢结构焊接残余应力及焊接变形的控制技术,以供相关人员参考。     

浅论GH625合金焊缝的焊后热处理工艺

GH625合金是一种用Cr、Mo固溶强化的镍基合金,采用合适的热处理能促使晶界碳化物析出,在较小范围内可以增加合金的强度.在焊接结构中,热影响区溶合线附近的碳化物溶解和残余应力的恶化作用能使应力腐蚀开裂敏感,存在降低焊件中的残余应力和降低应力腐蚀开裂倾向.降低残余应力常用的方法是焊后热处理,合适的热处理工艺能使晶界碳化物再生,同时焊接残余应力也被降低.     

小孔法测量Cr-Ni奥氏体不锈钢焊接残余应力的适用性研究

应变释放系数Ａ、Ｂ 的标定试验发现,直到单轴拉伸应力达到０．７３σｓ 时,孔边屈服产生的塑性变形才发生,对Ｃｒ － Ｎｉ 奥氏体不锈钢小孔法测量残余应力的影响小。同时经过小孔法和全释放法测量实际焊接残余应力及其分布的对比发现,只要选择恰当的应变片,使之与小孔孔径匹配,小孔法测量高残余应力,特别是焊接残余应力仍有较好的适用性。ＳＵＳ３２１ 不锈钢的对接接头的纵向焊接残余应力最大值为５４０ＭＰａ,大大超过母材屈服强度     

LY12铝合金搅拌摩擦焊接头的残余应力研究

搅拌摩擦焊(FSW)具有焊接工艺简单、焊接缺陷少等优点,可用于高强度铝合金的焊接。掌握搅拌摩擦焊接头的残余应力演化规律,对优化焊接工艺,延长工件使用寿命具有重要的研究价值和实际意义。本文采用LY12铝合金搅拌摩擦焊接头为研究对象,通过X射线衍射(XRD)对焊接接头进行残余应力测定。X射线衍射峰位置、强度和宽度变化的实验结果表明:主轴转速和焊接速度一定时,热影响区宏观残余应力大于焊缝区域,两个区域的纵向残余应力都大于横向残余应力,纵向应力和横向应力均以压应力为主,纵向残余应力峰值在热影响区为179 MPa。焊接速度一定时,随主轴转速升高,晶格畸变减小,焊缝区压应力先降低后增加,在热影响区不断增加,焊缝区111取向表现出先增加后减小趋势;主轴转速一定时,随焊接速度增加,晶格畸变加剧,焊缝区宏观残余应力增加,热影响区残余应力减小,焊缝区111取向强度减弱,但仍较200取向严重。     

浅论GH625合金焊缝的焊后热处理工艺

ＧＨ６２５合金是一种用Ｃｒ、Ｍｏ固溶强化的镍基合金,彩合适的热处理能促使晶界碳化物析出,在较小范围内可以增加合金强度。在焊接结构中,热影响区溶合线附近的碳化物溶解和残余应力的恶化作用能使应力腐蚀开裂敏感,存在降低焊件中的残余应力和降低应力腐蚀开裂倾向。降低残余应力 方法是焊后热处理,合适的热处理工艺能使晶界碳化物再生,同时焊接残余应力也被降低。     

数值模拟在镁合金焊接接头深冷处理中的应用

利用所建立的有限元模型,对焊接接头进行深冷处理前后的温度场分析,再把模型转化成结构单元进行应力应变场分析。计算结果表明:深冷处理后,受焊接热源影响的焊缝及附近区域横向残余应力和纵向残余应力均增大,距焊缝较远的母材区产生了预压应力;深冷处理后,横向和纵向残余变形均减小。     

浅论GH625合金焊缝的时后热处理工艺

GH625合金是一种用Cr、Mo固溶强化的镍基合金,采用合适的热处理通促使晶界碳化物析出,在较小范围内可以增加合金的强度,在焊接结构中,热影响区溶合一附近的碳化物溶解和残余应力的恶化作用能使应务腐蚀开裂敏感,存在降低焊件中的残余应力和降低应力腐蚀开裂倾向,降低残余应力常用的方法是焊后热处理,合适的热处理工艺能便晶界碳化物再生,同时焊接残余应力也被降低。     

爆炸法消除超厚板焊接残余应力的工艺研究

研究了炸药性能、药条尺寸、布药方式以及引爆方式对消除超厚钢板焊接残余应力效果的影响。在此基础上，提出了优化的工艺方案，为爆炸法消除焊接残余应力技术应用到大型或特大型焊接结构上提供了依据。     

钛焊管内应力测试

由于钛焊接管是钛带经过滚轧成型过程中经弯曲变形最后焊接而制造出来的,因此管子的外表面有圆周方向的拉应力,内表面有圆周方向的压应力.另外,在焊接过程中,焊缝及其附近区域(热影响区)产生了压缩塑性变形,从而引起焊接残余应力.总之,钛焊管在一定程度上存在着内应力.     

预热对铍环激光束钎焊过程的影响研究

研究预热对铍环激光束钎焊过程温度场和应力场分布的影响。采用轴对称模型和热力解耦的有限元方法，并假定沉积到钎缝表面的激光束能量为Gauss分布，预热通过在焊接加热前添加一个能量密度低、有效加热半径大的单独工况实现。结果表明，预热使镀环钎缝外表面焊接最高温度增加，温度梯度减小，但焊深明显增加；采用预热工况焊接后，钎缝附近塑性变形区焊接残余应力明显减小，而热影响区残余应力增大。从整体分布来看，预热使铍环外表面焊接残余应力分布均匀化。对铍环外表面钎缝附近焊接残余应力进行X射线应力测试，并与有限元分析结果对比，二者应力变化趋势基本一致。     

大型焊接结构的焊后热处理(PWHT)的实践

1.PWHT的课题 PWHT在广义上包括消除应力正火以及完全退火、固熔化热处理、淬火回火、回火等热处理。一般说来,做为代替过去的称之为消除应力退火的SR的这个名词,其含义是:将焊接结构以及焊接区,在所使用的金属材料的相变点以下的温度中,保持均匀加热,从而改善焊接区的性能,消除焊接残余应力等有害影响,随后再保持均匀冷却的热处理方法。为此,在ASME标准中规定,     

焊接钢管高频感应加热的残余应力和组织演变

 随着中国钢铁、冶金与电磁等交叉学科的快速发展,焊接钢管产量及质量日益提升。高频感应加热是生产焊接钢管的核心工序,获取更加精确的焊管高频加热过程的应力分布和微观组织演化规律,是进一步提升焊管品质的关键要素和学者们关切的问题。综合考虑热传导和微观组织转变对应力的影响,针对高频焊管特有的沙漏形热源形貌,定量分析了焊接热影响区微观组织演变过程和残余应力的分布规律,获得了考虑热应力和组织应力的残余应力分布。发现该应力特点为在焊缝附近轴向残余应力较大,最大等效残余应力出现在距焊缝中心1/2壁厚处的热影响区,在壁厚方向管材内部的中间层的残余应力较大,且应力分布与反映高频焊接热源形貌特征的加热温度峰值和加热温度宽度相关。而在焊缝中心处,未考虑组织变化的等效残余应力值是考虑组织变化的1.3倍。掌握焊管高频焊接应力和组织演变的特点和规律,可为优化高频焊接工艺提供理论依据,对提升高频焊管质量具有重要意义。     

热处理对GH3128合金接头组织及力学性能的影响

 核能已经逐渐取代化石能源成为新一代能源,作为重要构件的高温气冷堆中间换热器得到了广泛关注。由于GH3128合金具有较好的焊接性、较高的高温抗氧化性能和组织稳定性,有望成为超高温气冷堆中间换热器的候选材料,但基于换热器结构复杂性以及密封性的要求,焊接是其生产和制造的关键成形手段。采用脉冲钨极氩弧焊(GTAW)对GH3128合金2 mm板材进行对接焊,研究了热处理对焊接焊接接头显微组织以及应力的影响。结果表明,在优化焊接工艺参数下,固溶态板材接头表现出最高的强塑性,室温及高温拉伸断裂位置均为母材。由于热轧态与固溶态板材接头热影响区在焊接过程中产生残余应力,导致该区硬化,在高温变形过程中残余应力诱发热影响区μ相析出,对接头持久、蠕变性能造成不利影响。焊后热处理消除了接头热影响区的残余应力,减少了持久、蠕变过程中μ相的析出,接头持久寿命得以改善。在1 200 ℃下,残余应力可为焊后热处理过程中静态再结晶提供激活能,接头热影响区发生再结晶,硬度下降,接头塑性变形能力不协调,导致室温拉伸与950 ℃拉伸断裂位置均为焊接接头。对固溶态板材试样进行不同的焊后热处理,EBSD扫描结果分析发现,接头经过1 100 ℃×10 min热处理后,残余应力明显消失,温度升高至1 140 ℃后,热影响区开始发生再结晶。     

Q960超高强钢多道焊接头残余应力的数值研究

以Q960超高强钢为研究对象,基于有限元软件,建立热—冶金—力学有限元模型,模拟焊接温度场和残余应力分布.计算结果与接头截面熔池形貌和盲孔法测量的表面应力结果吻合良好,验证了有限元模型的准确性.基于验证模型,讨论和分析了考虑固态相变对Q960超高强钢多道重熔过程中表面及内部应力的分布特征.结果表明:考虑固态相变时,Q960超高强钢单道焊后,焊接接头以拉伸残余应力为主,峰值应力位于热影响区.同时,固态相变效应能够显著降低焊缝中残余应力的大小,以及显著影响横向残余应力的分布.此外,随着焊道数的增加,焊缝中心的横向残余应力呈"阶梯"趋势上升,且在热影响区位置出现局部压应力峰值.     

爆炸处理消除焊接残余应力对奥氏体不锈钢焊接接头机械性能的影响

对爆炸处理消除奥氏体不锈钢焊接残余应力前后焊接接头常规机械性能进行对比试验研究，发现爆炸处理在显著消除焊接残余应力的同时，对材料机械性能影响不大。     

浅析焊接残余应力及其消除方法

简介了焊接残余应力危害的特点，影响因素、测量及消除残余应力的几种方法，重点论述爆炸法消除焊接残余应力的有关问题。