汽轮机部件防缝隙腐蚀堆焊工艺

１问题的提出 我公司为秦山核电厂制造的６５０ ＭＷ汽轮发电机组中,由于汽轮机本体部分工作条件不同于民用汽轮机,工作蒸气湿度大,这样极易在汽缸中分面、高压隔板套中分面、隔板中分面以及隔板套与汽缸配合面等处形成缝隙腐蚀现象。缝隙腐蚀现象的产生,主要是氯离子腐蚀、气流冲蚀以及缝隙作用的综合结果。如不对缝隙腐蚀现象加以控制,势必会降低整个机组的使用寿命,因此防止缝隙腐蚀成为核电生产的一项重要课题。查阅国内外有关资料,防止缝隙腐蚀目前主要有嵌条和堆焊两种方法,材料主要有１Ｃｒ１８ＮｉｇＴｉ和ＯＣｒ１３Ｎｉ４…     

双相不锈钢堆焊温度场数值模拟

采用有限元方法对2209双相不锈钢堆焊温度场进行了模拟,分析了道间冷却时间、焊接电流、电压及焊接速度对温度场的影响。结果表明,多层多道堆焊时,在道间留足够的冷却时间,可以降低各焊道的峰值温度和高温停留时间,降低后续焊道焊接时导致的温度升高,有利于保持堆焊层的相平衡;后续焊道堆焊时,会导致前面相邻焊道靠近后续焊道侧出现较高温度升高,对前面相邻焊道中心及更远处没有显著影响;多层堆焊时,后一层焊道焊接时,会导致前面一层对应焊道产生较高温升;焊接热输入增加,导致堆焊焊道峰值温度升高、高温区范围扩大,而且对前一道焊道造成的温升增大。     

汽轮机叶片模锻新工艺数值模拟研究

提出了一种新的叶片锻件余量的设计方法：不均匀余量加放法。用三维有限元数值模拟软件DEFORM-3D^TM进行了数值模拟研究。得到了锻造载荷一行程曲线以及整个成形过程的应力和应变分布等，并与传统的均匀加放余量法进行了比较。分析表明，新工艺与传统的余量设计方法相比有诸多优点，为该新工艺的工业化应用奠定了理论基础。     

电火花堆焊表面残余应力场数值模拟

对电火花堆焊热过程和应力变化过程进行仿真研究,为优化堆焊参数提供快捷可靠的依据。通过研究电容击穿空气的放电特性模型,提出新型电火花堆焊能量来源于电容空气放电的火花产生阶段。建立了三个不同电压参数下的单脉冲温度场模型。利用ANSYS软件对单脉冲放电时电极表面的温度场和应力场进行仿真研究。对多脉冲条件下基体表面应力状态进行仿真研究并与单脉冲条件下的应力场进行对比分析。     

基于ANSYS的管线钢堆焊温度场数值模拟

针对管线钢堆焊,考虑了材料热物理性能参数与温度的非线性关系,建立了焊接过程的数学模型和物理模型。利用ANSYS软件的APDL语言编写程序,实现了在移动热源载荷下的焊接有限元计算,分析对比了不同焊接工艺参数对焊接温度场的影响程度,并拟合出了焊接板厚与T8/5的经验公式。     

基于数值模拟的堆焊模具耐磨性分析

采用Archard磨损模型,和有限元软件DEFORM-3D分析了不同回火温度下中间轴堆焊模具的磨损量。结果表明,材料的耐磨性并不与硬度成正比,当回火温度为500℃时,堆焊模具的耐磨性最好,磨损深度最小为9.98×10-5mm。     

基于ANSYS的柱塞堆焊过程温度场的数值模拟研究

利用有限元分析软件ANSYS对45钢表面堆焊复合金属层的焊接温度场进行三维计算机数值模拟分析研究,得到了不同焊接速度下任意时刻的焊接温度场情况,并进行比较分析,为焊接工艺改进和焊接接头结构疲劳相关研究提供了重要依据。     

液压支架立柱活塞杆堆焊过程数值模拟

为预测液压支架立柱活塞杆堆焊过程的温度场分布情况,以ANSYS软件为平台,运用APDL编程及单元生死技术,在常温20、150、300℃预热情况下对活塞杆模型进行了焊接瞬态热分析,得到了立柱活塞杆的焊接温度场分布规律.结果 表明,常温堆焊焊缝容易形成淬硬组织,预热能降低焊缝淬硬组织的形成倾向.     

不同堆焊工艺参数下薄壁圆筒端部变形量的数值模拟

为解决大直径薄壁圆筒内壁堆焊不锈钢后端部变形量大、后续装配难的问题,应用Mark有限元软件模拟了焊接工艺参数对焊接温度场和焊接变形的影响,比较了不同焊接顺序、焊接速度、圆筒端部预留宽度、堆焊层数条件下焊后圆筒端部的变形量。结果表明:每层均由圆筒的边缘向其内部堆焊时,焊后圆筒端部的变形量最小。焊接速度越快,焊后圆筒端部变形量越小,但焊接速度为21.360 mm/s时,焊后变形发生异常,不能实现正常焊接。在0~83.334 mm范围内,随着圆筒端部预留宽度的增加,圆筒端部变形量减小。堆焊层数在1~4层内,随着堆焊层数的增加,圆筒变形量增大。     

电火花精密堆焊的残余应力及其数值模拟

分析了电火花堆焊的热作用特性与残余应力产生原因;建立了基于焊接热源等效转换与加载方法的电火花堆焊的温度场与应力场计算模型。用ANSYS有限元分析软件进行了残余应力场的数值模拟计算,与实测结果较吻合,其最大应力值未超过试验材料屈服强度的1／7。     

低碳钢薄板单道堆焊焊接变形的数值模拟

基于ABAQUS有限元分析软件,开发了考虑移动热源、材料非线性和几何非线性的热-弹-塑性有限元计算方法.利用所开发的数值方法对薄板单道堆焊时的焊接残余应力和变形进行了模拟.同时采用试验方法测量了薄板接头的焊接变形和残余应力.通过对比数值模拟结果和试验结果,验证了所开发方法的有效性.在同时考虑几何非线性与材料非线性的情况下,有限元计算得到的焊接变形结果与实测值一致;计算得到的焊接残余应力也与实测值比较吻合.此外利用数值模拟方法详细研究了薄板焊接变形的特点和残余应力的分布特征.     

电火花精密堆焊的残余应力及其数值模拟

分析了电火花堆焊的热作用特性与残余应力产生原因；建立了基于焊接热源等效转换与加载方法的电火花堆焊的温度场与应力场计算模型。用ANSYS有限元分析软件进行了残余应力场的数值模拟计算，与实测结果较吻合，其最大应力值未超过试验材料屈服极限的1/7。     

基于数值模拟的机匣锻模堆焊再制造分析

采用Deform-3D有限元分析软件模拟了机匣锻件成形过程,研究了机匣锻模的温度及应力分布,分析了成形过程中模具出现的压塌和开裂等缺陷,提出了双金属梯度堆焊修复模具的方法。结果表明:有限元模拟结果与实际较为相符;上模最大温度与最大应力均在中间过渡圆角区,最高温度为678℃,最大等效应力为1830 MPa;模具表面及以下20 mm内的区域,应力较大,温度较高,应在此区域采用双金属堆焊的方法修复模具。     

耦合场下金属主蒸汽管道弯头纵向裂纹缺陷数值模拟研究

弯头处蒸汽速度和压力变化较大使其易发生冲蚀,使得超超临界机组弯头工况恶化。研究了纵向裂纹弯头承载与其自身几何尺寸以及裂纹尺寸的关系;剖析了裂纹弯头缺陷位置及材料随温度变化规律。使用软件绘制弯头实体模型,运用有限元软件完成实体及缺陷位置网格剖分;同时对模型施加耦合场载荷,获得了弯头在启机过程不同时间节点的应力分布。结果表明:裂纹对整个弯头应力分布影响较小,最大应力载荷部位出现在裂纹底部;在启机到运动稳定阶段弯头应力变化趋势为先增加后降低。结果能为预测管道安全提供参考。     

等离子体堆焊工艺研究

等离子体堆焊工艺及其特点等离子体是近年来出现的一种新技术,它很快被应用在喷涂、切割和堆焊方面。这种新技术能堆焊其他焊接工艺所不能堆焊的合金材料,而且质量好,生产效率高。使这一新技术尽早的在内燃机车中有关零件上应用,赶超世界先进水平,掌握现代化先进技术而努力。毛主席说:“中国人民有志气,有能力,一定要在不远的将来,赶上和超过     

灰铸铁堆焊工艺的研究

一种绞车卷筒磨损后,采用堆焊方法修复.卷简材质为HT200,堆焊分打底层、过渡层和耐磨层,采用CO2气保焊焊接电源.焊接材料为自制药芯焊丝,根据灰铸铁性能和焊接性,含锰、硅含量高的合金钢药芯焊丝用于打底层,增加基体与打底层的熔合性、塑性和韧性;低碳低铬药芯焊丝用于过渡层或耐磨层;高碳高铬铸铁型药芯焊丝用于耐磨层,形成高硬度碳化物组织,具有很好的耐磨性.将三种焊丝组合焊接成六个试样,通过显微组织观察、硬度检测和耐磨试验,确定所制焊丝的最佳组合方式,完成焊接过程,现场运行效果良好.     

大型汽轮机缸体铸件凝固的数值模拟

通过对600MW汽轮机高压外缸铸件的凝固过程进行数值模拟和对该铸件自浇注起前48h的瞬态温度场的计算,分析了其工艺设计的特点与不足之处。同时对冷铁的作用范围及其局限性,以及小冷铁排布工艺的优点进行了探讨。 本文还对大型、复杂铸件数值模拟中常遇到的一些问题及其所要采取的方法等做了简明的阐述。     

轧辊埋弧堆焊过程多场耦合数值模拟方法研究

埋弧堆焊是冶金行业轧辊修复的重要方法,目前多是对轧辊埋弧堆焊过程中温度场或应力场的单一场进行研究,而埋弧堆焊流场的研究极少。堆焊中的电磁力、温度梯度与熔池内流动密切相关,基于热-弹-塑性理论和流体动力学计算方法(CFD),建立轧辊堆焊过程热-弹-塑-流多场耦合模型,获取堆焊过程温度场、应力场和流场的演变规律,分析表面张力、电磁力、浮力对堆焊熔池流动状态及形貌的影响规律,同时对堆焊工艺进行材料学表征分析。研究成果对预测埋弧堆焊过程多物理场的变化规律、熔池流场演变机理和有效预防堆焊开裂具有一定的实践意义。     

基于数值模拟的汽轮机叶片锻模设计

在分析汽轮机叶片模锻模具设计技术的基础上,构建了基于DEFORM数值模拟的叶片模锻模具设计的框架.应用已开发的汽轮机叶片模具自动化系统快速生成了数值模拟所需的模具及锻坯的数字模型.应用DEFORM软件分析比较了不同坯料截面、不同锻造转角、不同余量加放条件下,锻造应力分布、锻造载荷、错模力及变形功的变化,得到了一些具有实用价值的结果.该结果对汽轮机叶片锻模设计具有指导意义,该方法对复杂锻件模具的数值模拟及设计具有一定参考价值.