机械应力消除法对焊接残余应力的影响

大直径全焊接阀体球阀制造的最后一道工序是焊接,由于采用橡胶圈密封,为防止密封圈的损坏,导致密封性能降低,焊后不能采用焊后热处理消除焊接残余应力。为了控制阀体焊接残余应力,选择机械应力消除法,建立阀体机械应力消除法的加载压力与时间的关系曲线,采用有限元分析和试验相结合的方法,研究机械应力消除法对焊接残余应力的影响。机械应力消除法前后采用盲孔法测量阀体外表面的残余应力。结果表明,采用二维轴对称有限元法可以模拟机械应力消除法过程,机械应力消除法可以降低阀体外表面轴向应力和环向应力的峰值,使残余应力分布更加均匀,可以作为焊后热处理的替代工艺。     

3500m^3天然气球罐应力测试

3500m^3天然气球罐是上海1998年重点实事工程。球罐设计压力P=1．53MPa，球壳板材料为WEL-TEN610CF，板厚38mm。由于焊后不进行消除应力热处理，因此在气压试验前后对球壳板Y形焊缝、T形焊缝等部位进行了焊缝残余应力测试，在气压试验过程中对球壳板Y形焊缝、T形焊缝、赤道板支柱部位进行了应力应变测试。测试结果表明，经气压试验后焊缝残余应力有一定下降，应力应变测试表明球罐焊缝及热影响区没有出现明显的应力集中现象。球罐壳体的工作应力叠加残余应力的总和仍小于材料的屈服限，球罐在正常状态下运行是安全的。     

冷旋压拼焊平管板封头残余应力实验研究

本文介绍了大型燃油锅炉经拼板焊接和冷旋压加工制造而成的平管板封头残余应力试验。结果表明平管板封头拼板焊缝的折边部位和直边段，以及管子与管板焊接根部和管桥处，其残余应力较大，个别测点残余应力超过了材料的屈服点，但经退火后其残余应力大为降低，管板折边段及直边段应力消除达60%～96%，管子与管板焊接根部及管桥处应力消除达40%～85%。     

相变温度对焊接残余应力的影响规律及机理分析

通过对焊缝金属相变温度、相变膨胀应变和焊接接头残余应力的测试，分析了相变应力的产生及其对焊接残余应力的影响，相变应力不仅能够降低焊缝金属由于热收缩所引起的残余拉伸应力，而且在一定的条件下还可以产生残余压缩应力，论述了相变温度对焊接残余应力的影响规律以及获得残余压缩应力的相变温度范围，试验证明相变温度在100～300℃范围内，焊缝金属可以获得残余压缩应力，其中在190℃左右时残余压缩应力达到最大。     

3500m~3天然气球罐应力测试

35 0 0m3天然气球罐是上海 1998年重点实事工程。球罐设计压力P =1 5 3MPa ,球壳板材料为WEL -TEN6 10CF ,板厚 38mm。由于焊后不进行消除应力热处理 ,因此在气压试验前后对球壳板Y形焊缝、T形焊缝等部位进行了焊缝残余应力测试 ,在气压试验过程中对球壳板Y形焊缝、T形焊缝、赤道板支柱部位进行了应力应变测试。测试结果表明 ,经气压试验后焊缝残余应力有一定下降 ,应力应变测试表明球罐焊缝及热影响区没有出现明显的应力集中现象。球罐壳体的工作应力叠加残余应力的总和仍小于材料的屈服限 ,球罐在正常状态下运行是安全的     

焊接后热与焊后热处理温度对焊接残余应力松弛的试验研究

针对工程实际，研究了焊接后热与焊后热处理温度对焊接残余应力松弛的影响，结果表明：在一定温度下，焊接后热对焊接残余应力的松弛效果不明显，而焊后热处理可以大幅度地消除焊接残余应力。     

浅谈返修焊缝中残余应力的测定

为了确保返修焊缝的质量,除保证焊缝内无夹渣、气孔、裂纹、未焊透,焊缝外观上无咬边,焊缝圆滑过渡和有一定的焊缝尺寸要求外,还应尽量减少返修焊缝的残余应力。因为焊接残余应力的存在,往往会使焊接结构的许用应力降低,疲劳强度下降,同时还会使焊接结构或材料的薄弱环节出现裂纹。如果在高压下工作的,容器内存在着较高的焊接残余应力,将是十分     

核电蒸汽发生器传热管/管板接头传热管内壁的焊接残余应力分布

采用自行搭建的管道内壁残余应力测试平台,通过切割法测得核电蒸汽发生器传热管/管板接头传热管内壁的焊接残余应力,结合有限元模拟,研究了传热管内壁焊接残余应力的分布规律。结果表明:试验测得传热管/管板接头中传热管内壁近焊缝处的轴向和周向残余应力均为拉应力,随着距焊缝中心线距离的增加,残余拉应力减小并变为压应力,在距离焊缝中心线12mm处,残余压应力最大,在距离焊缝中心线21mm处残余应力减小至焊前初始应力;传热管内壁焊接残余应力分布的模拟结果和试验结果基本吻合,该有限元模型可以准确模拟核电蒸汽发生器传热管/管板接头传热管内壁焊接残余应力的分布规律。     

焊接顺序对中厚板对接焊残余应力的影响

针对同种材料,但几何结构不同的中厚板结构件之间的对接焊,运用有限元软件进行模拟,分析多层多道焊各层焊缝的焊接顺序对焊缝区域横、纵向残余应力的影响。采用内生热的加载方式模拟热源,采用生死单元法模拟多层多道焊缝的焊接过程。模拟结果表明,从几何尺寸小的一边向几何尺寸大的一边焊,沿焊缝底部和顶部中心线方向产生的横纵向残余应力峰值最小;底层的几道焊缝的焊接顺序对焊缝底部和顶部中心线方向所产生的横纵向残余应力的影响不大。     

随焊冲击碾压控制焊接应力变形新方法

提出了随焊冲击碾压控制薄壁构件焊接应力变形、防止焊接热裂纹的新方法,其原理为：通过前后冲击碾压轮,分别对焊后尚处于高温状态的焊趾和焊缝区金属施加一定频率的冲击碾压力,其中前轮周面形状是内凹的,迫使焊趾处的金属向焊缝中心流动,抵消致裂拉伸应变,达到防止焊接热裂纹的目的;后轮周面形状是外凸的,将焊缝金属纵、横向压缩应变和前轮对焊缝的横向挤压应变碾开,使焊缝金属在纵向和横向都充分延展,降低了焊接残余应力,减小了焊接变形。这种方法,设备简单可靠,小巧轻便,不仅能够控制直焊缝,而且能够控制封闭焊缝应力和变形。试验结果表明,随焊冲击碾压法能有效地防止焊接热裂纹的产生;能将薄壁构件焊接残余应力降低到非常小的水平,甚至由拉应力状态转变为压应力状态;能将焊接残余变形控制在常规焊接状态的1/10左右,而且焊道非常平整光滑,余高非常小,有利于缓解焊趾处的应力集中。     

焊后去应力退火的机理及应用

为改善焊缝的组织和性能,消除焊接过程中产生的残余应力,提高焊接结构件的力学性能和几何尺寸的稳定性,我们根据不同的焊接方法、工件的结构特点和力学性能要求等具体状况,采用了不同的焊后热处理工艺。     

锤击消除焊接接头残余应力的数值模拟

建立锤击作用的有限元数学模型,利用该模型对白口铸铁焊补时锤击消除焊接残余应力进行实例分析。结果表明,在合适的焊接规范和工艺下,锤击不仅能有效地消除白口铸铁焊缝部位的应力,而且能促进热影响区拉伸残余应力的释放,甚至可以获得一定值的压应力。当在８４０－３６０℃温度区间进行锤击时,可以获得最佳效果。     

振动时效和超声冲击在消除装载机前车架焊接残余应力中的应用

采用振动时效+超声冲击的处理工艺对装载机前车架的关键焊缝进行了消除焊接残余应力试验,得出经振动时效处理以后,焊缝处的残余应力可以降低30%~50%,而经超声冲击处理以后,焊缝中的残余应力可以100%消除,同时植入对疲劳有益的压应力,并且可以将焊趾与母材的过渡区域变得平滑,减小焊趾处的应力集中水平。在实际时,可以采用振动时效+超声波冲击的复合工艺来消除前车架中的焊接残余应力,即先用振动时效对前车架整体进行处理,整体消除焊接残余应力,然后再利用超声波冲击针对关键焊缝进行消应力处理。     

焊接残余应力的试验研究

工程中很多机械结构都采用焊接技术连接,然而焊接后焊缝附近会产生残余应力,削弱被连接件强度.利用应变电测技术,采用钻孔和超声冲击相结合的方法,对自制锰钢钢板焊接件焊缝附近多个测点的残余应力进行试验研究,得出超声前后测点三个方向的应变变化值,计算得出测点主应力变化情况,再利用第三强度理论得出等效应力进行分析.试验结果表明,利用钻孔和超声冲击相结合的方法,可以大幅度削减焊缝附近的焊接残余应力的峰值,进一步验证了钻孔及超声冲击相结合在工程上应用的可行性,为工程实践及研究性实验教学的开展积累了经验.     

6061铝合金薄板焊接应力与焊接变形

研究了6061铝合金薄板TIG焊焊接应力、焊接变形与焊接电流、焊接电压和板材尺寸的关系.随着焊接线能量的增加,铝合金的纵向和横向收缩变形增加;随着板的长度的增加,由于约束增加,板的纵向残余变形减少,厚度方向的抗弯增大,横向变形增大.板焊后,焊缝处受拉应力,而紧靠焊缝的母材处却受压应力,其余部分受拉应力且焊接线能量越大,残余应力越大.     

强化应力及预强化处理对平板焊接残余应力的影响

根据06Cr19Ni10奥氏体不锈钢材料的室温拉伸试验结果,采用ANSYS有限元软件对不同屈服强度下平板焊接过程及焊后强化过程进行了数值模拟分析。结果表明,焊后强化并不能完全消除焊接残余应力,但可以显著改善焊接残余应力的分布;对不同强化工艺下平板的焊接残余应力进行比较,指出对材料进行预强化处理更有利于改善焊接残余应力。模拟分析结果可为应变强化工艺参数筛选提供一定的参考。     

CF—62钢焊缝残余应力测试

对４４ｍｍ厚的ＣＦ－６２钢宽板和窗形拘束板焊缝的残余应力测试和结果基本代表了球罐的实际焊接残余应力状况，同时通过对宽板和窗形拘束板各种状态下焊接残应力测试表明，焊缝余高打磨、预加载等措施对降低焊接残余应力都有一定作用，而热处理的效果相对较好。     

超声波消除铝合金焊接件残余应力的机理研究

介绍了残余应力的产生、影响及铸统消除焊接残余应力的方法和原理,并从宏观（应力应变）和微观（位错理论）两个方面阐述了利用超声波消除焊接残余应力的机理;利用盲孔法对铝合金焊接板残余应力消除前后进行了测量,其消除效果可达到38．7％,并采用金相分析的方法对焊缝组织进行了位错分析,证明经过超声处理后在焊缝组织中晶体产生位错滑移并细化了晶粒达到应力释放的目的,从而进一步证实了该方法的有效性.     

高压水射流喷丸降低焊接残余应力有限元分析

焊接不可避免产生残余应力,对结构完整性造成很大影响。提出利用高压水射流喷丸技术降低焊接残余应力,并利用有限元法进行计算模拟。分别开发了模拟焊接的移动双椭球热源子程序及模拟高压水射流喷丸的移动压力载荷子程序,得到了经高压水射流喷丸处理前后焊接残余应力分布的变化规律。计算结果表明,经高压水射流喷丸处理后,焊缝和热影响区存在的焊态残余应力得到降低,在焊缝区已经产生压缩应力。证明高压水射流喷丸具有降低焊接残余应力的效果。     

搅拌摩擦焊和钨极氩弧焊焊接接头的残余应力

利用X射线衍射法测量了铝合金搅拌摩擦焊和钨极氩弧焊(TIG)焊接接头表面的残余应力分布.结果表明:两种接头在焊缝区及其周围的残余应力存在着明显的变化,在平行于焊缝方向,应力呈"W"型的分布,焊缝外残余应力值迅速下降;钨极氩弧焊焊接接头残余应力的最大值位于热影响区;在热影响区,搅拌摩擦焊接接头残余应力平均值比TIG焊接接头的约低15%～25%.