小直径薄壁不锈钢导管全位置TIG焊数值模拟

为研究小直径薄壁不锈钢导管全位置TIG焊接头的成形过程,采用ANSYS有限元程序对焊接过程进行模拟,获得了温度场、变形场和流场的模拟结果,并对3种物理场的模拟结果进行了分析。结果表明,模拟得到的温度场轮廓达到准稳态后与实际焊缝一致,验证了模拟准确性,在全位置焊接中,温度场由初始不能提供足够热量的较低温状态逐渐升高达到准稳态,初始阶段的热输入不足以焊透,可通过超过一圈覆盖引弧点的焊接行程保证环焊缝完全焊透与熔合;变形场显示了不同位置x, y, z方向的变形情况,不同焊接相对位置的变形情况不同;流动场对焊接熔池流动进行刻画,不同位置熔池流动存在明显差异,在顶部平焊位置电弧压力方向、重力方向相同,容易形成焊塌甚至焊穿现象,在侧面立焊爬升位置熔池中的铁液易下淌,需要控制热输入以得到良好成形的焊缝。     

同管径不等厚管的焊接残余应力数值模拟

针对同径不等厚管,运用有限元模拟软件SYSWELD,获瞬时焊接温度场及焊接残余应力场,重点分析管外壁及管内壁焊接残余应力。结果表明,本模型管内壁和管外壁焊接残余应力有沿着焊缝中心线对称分布的特征,薄壁端与厚壁端相略有差异。管内壁和管外壁焊接残余应力主要表现为轴向应力和切向应力,径向应力幅值很小。对比分析管内壁及管外壁等效焊接残余应力,表明管外壁焊接残余应力较小,等效焊接残余应力峰值出现在厚壁端热影响区;管内壁焊接残余应力在根焊处较大,超过450 MPa,根焊处应力集中,为薄弱部位。     

双相不锈钢管道全位置焊接残余应力三维有限元数值模拟

以热弹塑理论为基础，利用ANSYS非线性分析有限元程序，对双相不锈钢管道接头环焊缝残余应力进行三维数值模拟。建立了管道全位置焊接瞬态温度场和应力场三维移动热源模型，获得了环焊缝焊接接头轴向和环向残余应力的分布规律：在管道接头内表面的焊缝及近缝区的轴向和环向残余应力均为拉应力，随着离开焊缝距离的增加，由拉应力逐渐过渡为压应力。在管道接头外表面焊缝中心处的轴向残余应力为压应力，而环向残余应力为拉应力。从环向位置上的应力变化规律可以看出正半周和负半周的应力分布具有明显的对称性。研究结果为优化生产工艺，控制残余应力提供了理论依据。     

低温不锈钢管线的全位置焊接

在天然气回收轻烃装置工艺流程中，天然气通过气体压缩机增压后经干燥系统脱水，再经过冷却系统冷却到-94℃，而后该液态烃经过脱乙烷塔、稳定塔处理，提取其中的液化气和轻质油产品，将干气外输。在整个工艺流程中，冷却系统是最重要的环节，也是施工过程中最困难最具挑战性的环节。由于冷却系统在工作中都处于超低温状态下，为了得到稳定的工作条件，工艺流程中通常采用1Cr18Ni9Ti不锈钢管道。     

不锈钢厚壁管全位置焊接工艺

本文就焊接技术的发展简要加以说明,着重论述了不锈钢的焊接工艺,对于P91等合金钢的焊接应加强研究,提供更可靠的焊接质量。     

激光焊接不锈钢的温度场数值模拟

本文采用有限元方法,建立了激光焊接不锈钢的三维瞬态温度场的计算模型,考虑了材料的热物理性能、相变潜热与温度的非线性关系以及表面对流换热和辐射散热等影响因素,使用SYSWELD软件对激光焊接过程中的温度场进行了分析。结果表明：在激光焊接的开始阶段和结束阶段温度快速上升,中间阶段温度变化较缓慢;沿激光束扫描方向和与扫描方向垂直的方向都存在较大的温度梯度,温度梯度的存在引发较大的热应力,而热应力的存在是焊接过程中易产生裂纹的主要原因。     

不锈钢焊接温度场的三维数值模拟

分别详细分析了焊接热源的三种计算模型即高斯热源模型、双椭圆高斯热源模型及双椭球热源模型的数学表达式与物理特点。利用三维有限元网格划分技术，对工件进行网格划分，并采用网格自适应技术对焊缝金属的网格进行自动加密与生成，为缩短焊接过程数值模拟时间创造了条件。在此基础上又对其中两种焊接热源模型所建立的温度场进行了计算，得到了不锈钢SUS310材料温度场的分布规律，研究了各种参数对温度场分布的影响，并与工艺试验结果进行了比较，提出了适合三维有限元分析的最佳焊接热源模型。     

异种不等厚铝合金电阻点焊分流的数值模拟

采用ANSYS软件建立了异种不等厚铝合金2219/5052电阻点焊分流模型,研究了两焊点间不同焊点间距对分流大小和熔核直径的影响,分析了电阻点焊分流现象的机理,并提出改善分流现象的工艺措施．计算结果表明,焊点间距越小,分流程度越大,12 mm间距时无熔核．提高焊接电流,可抑制分流,改善分流现象．经试验验证,数值计算得到的熔核直径与试验测得结果吻合良好,验证了模型的正确性,为研究电阻点焊分流现象提供理论了依据．     

304不锈钢TIG焊接工艺及数值模拟

采用TIG焊对304不锈钢进行平板焊接试验,并从微观组织、力学性能方面对试验结果进行分析,选出最佳工艺参数为:焊接电流310?A、焊接速度13?mm/s.通过金相组织表征、X射线荧光衍射和电子背散射衍射等分析方法得出焊接接头的焊缝组织奥氏体和铁素体组成.采用大型通用有限元模拟软件Abaqus,选用双椭球热源模型对TIG...     

304不锈钢激光焊接工艺及数值模拟

采用激光自熔焊接技术对304不锈钢进行平板焊接试验,并通过对比分析微观组织和力学性能结果,得出最佳工艺参数为:P=2.6 kW、v=30 mm/s、Δf=+2 mm.通过金相组织表征、X射线荧光衍射和电子背散射衍射等分析方法得出焊接接头的焊缝组织由奥氏体和铁素体组成.依据最佳工艺参数选用大型通用有限元模拟软件ABAQU...     

不锈钢焊接凝固裂纹温度场的数值模拟

进行不钢焊接凝固裂纹温度场分析与数据模拟。首先将电弧民辐射状对称并呈高斯分布的二维热流作用于工件表面,解决了电弧产热问题;其次,通过液淬法测试金属的固相分数随温度变化率,得到了凝固热放率;最皇采用增大热传导系数的方法,考虑了熔池内流体流动对整个温度场的影响。在此基础上,建立了二维焊接凝固裂纹温度场计算模型。此外,采用有限元方法计算了二维焊接凝固纹温度场,并研究了焊接规范参数及材料的热物理性能对 影     

不等厚拼焊管轴向压缩变形的数值模拟研究

采用两种焊缝建模方法对拼焊管的轴向变形进行了数值模拟和实验研究,分析了不同建模方法和料厚比对拼焊管轴向变形的影响。研究结果表明,随着料厚比的增加,差厚同材拼焊管和传统等厚管的载荷-位移曲线形貌、折叠铰数量和折叠波长存在差别;焊缝位置和料厚比适当的拼焊管轴向力学性能优于等厚管。正确估算不等厚紧排折叠铰的折叠波长,设计适当的料厚比和焊缝位置,对于差厚同材拼焊型吸能管结构设计具有较为重要的意义。     

不同焊接模式对不锈钢全位置A-TIG焊接工艺的影响

A-TIG焊接是采用活性剂来增加焊接熔深的高效TIG焊接技术。采用全位置直流A-TIG、脉冲A-TIG焊及步进脉冲A-TIG焊三种不同焊接模式,对核电领域常用304不锈钢钢管全位置焊接工艺进行研究。试验结果表明,对于6 mm厚不开坡口的304不锈钢钢管,采用三种不同的A-TIG焊接模式均可实现一次性焊透、单面焊双面成形,焊缝成形良好。对比三种不同焊接模式获得的焊缝成形、显微组织及接头力学性能,步进脉冲A-TIG焊的最佳,脉冲A-TIG焊次之。     

厚壁不锈钢管道机器人全位置激光焊接工艺研究

奥氏体不锈钢管道因为具有较好的耐腐蚀性能、较高的高温强度、易于加工硬化以及在固溶状态下无磁性等优点而被广泛应用于高性能服役设备中。但奥氏体不锈钢的热膨胀系数较大,焊接过程中产生的应力容易导致焊缝变形,并且其热导率较低,导致熔池流动性差,焊接过程中容易产生气孔、夹杂物等缺陷。因此以奥氏体不锈钢管道窄间隙激光全位置焊接为研究对象,采用Fluent仿真软件对激光焊进行了数值模拟,研究了不同激光功率和焊接速度情况下的焊接接头温度场分布和焊缝形状特征;开展了机器人焊接过程各种典型空间位置窄间隙激光焊接试验研究,得到了激光功率、焊接速度和离焦量等焊接参数对焊缝成形的影响规律,为不锈钢管道全位置机器人焊接提供基础数据。     

不等厚对接焊接接头的TOFD检测

针对不等厚对接焊接接头的坡口型式,结合NB/T 47013.10-2015标准附录A的要求制作吧对比试块并进行了对比试验。通过检测工艺覆盖的验证和射线检测试验的比对,证实了不等厚对接焊接接头TOFD检测的可靠性。     

不等厚对接焊接接头的超声波检测

采用几何计算方法,对超声波检测不等厚对接焊接接头中倾斜面的角度进行测定,由此选用探头的K值,以保证足够的扫查范围。推导出探头在不同位置处超声波一次声程与倾斜角的关系,实现对缺陷的准确定位。     

双相不锈钢海管焊接残余应力的数值模拟

海底管线是一种海洋工程常用的装置,是开发利用海底油气资源,开发海上采油事业的重要设施。本文利用ANSYS有限元模拟软件对SAF2205双相不锈钢管道环焊缝进行了焊接温度场和残余应力场的模拟仿真。计算过程中考虑了温度对材料相变和热物理特性的影响,采用生死单元技术模拟焊接材料的逐步填充过程,得到了焊接残余应力的分布规律。     

12 mm厚钛合金平板电子束焊接的数值模拟

采用ANSYS有限元分析软件,建立12 mm厚TC4钛合金平板电子束焊接温度场和应力场的三维有限元数值计算模型。模型采用圆锥体热源考虑电子束焊接时的小孔效应;材料的热学、力学性能参数随温度变化;相变和熔池内液体的对流散热通过比热和热导率的变化实现。计算结果表明：钛合金电子束焊接时,熔池呈典型的卵形分布。高值纵向残余拉应力集中分布在焊缝中心线两侧距焊缝中心线4 mm的区域内,平板内部出现接近材料屈服极限的局部三维残余拉应力状态。实验得到的焊缝宏观形貌和小孔释放法检测到的焊接残余应力对计算结果进行验证,实验结果和计算结果吻合较好,证明了有限元模型的正确性。     

钢管混凝土拱桥大管径拱肋环焊缝焊接数值模拟

为了研究大管径拱肋环焊缝焊接接头残余应力分布规律,用ANSYS软件对直径1 400 mm,厚度26 mm的拱肋环焊缝进行了焊接温度场及应力场数值模拟. 分析了焊接过程的温度分布云图及应力分布云图,获取了特征节点的热循环曲线,分析了焊后内外表面各残余应力分布情况及内表面残余应力形成过程. 结果表明,等效残余拉应力峰值出现在钢管内表面焊缝底部. 焊后径向和环向残余应力在内、外表面大部分区域形成压应力,轴向残余应力在内、外表面形成拉-压相间的应力分布,等效残余应力在内、外表面均为拉应力. 残余应力形成过程中,第2 ~ 7层的径向、环向、轴向及等效残余应力曲线与第1层径向、环向、轴向及等效残余应力曲线相比,除在波峰及波谷处有较小变化外,其它区域残余应力几乎不变.     

结构模块不等厚焊接接头的超声检测

描述了结构模块中不等厚焊接接头的超声检测方法,在声波从斜面入射或从斜面反射生成二次波时,针对缺陷难以准确定位的技术难点,采用几何分析方法进行定位修正,同时对影响定位精度的因素作简要的概述。