X80管线钢焊接温度场的数值模拟

利用SYSWELD有限元分析软件,采用双椭球热源模型,对X80管线钢对接接头的焊接温度场进行了模拟仿真,模拟结果与试验值非常接近。利用一次正交回归试验,研究焊接热输入和预热温度对焊接热循环的影响规律,结果表明,热循环参数t8/5和tH随着热输入和预热温度的增大而增大,热输入对t8/5和tH的影响大于预热温度对t8/5和tH的影响,因此,在实际焊接时应特别重视焊接热输入的选择与控制。     

10CrNi3MoV钢手工电弧焊接维修预热温度的估算

利用图表法对10CrNi3MoV钢手工电弧焊接维修预热温度进行估算,并分析了化学成分、焊接热输入、板厚对预热温度的影响.结果表明,随着钢板的碳当量增加、焊接热输入降低和板厚增加,焊接预热温度升高.采用图表法预测10CrNi3MoV钢焊接预热温度与实际斜Y型抗裂性试验结果具有较好的一致性,用图表法估算焊接预热温度具有较好的工程适应性.     

Q890高强钢焊接淬硬倾向和冷裂纹敏感性

通过焊接热模拟试验、焊接热影响区最高硬度试验以及公式计算,分析了Q890钢的焊接淬硬倾向和冷裂纹敏感性.结果表明,稻垣道夫建立的经验公式比D·Vwer建立的理论经验公式更适用于计算厚板的焊接冷却时间t8/5.Q890钢焊接热影响区的粗晶区具有较强的淬硬倾向,调整焊前预热温度以及焊接热输入,对Q890钢热影响区的淬硬倾向无明显改善,但焊前预热能有效增大冷却时间t100,降低试验钢的焊接冷裂倾向.通过计算机拟合建立了冷却时间ts/5与焊接热影响区过热区硬度的关系式,经过验证该关系式能够对Q890钢最高硬度进行合理的预测.     

960 MPa级高强钢焊接热影响区连续冷却曲线的测定及焊接工艺评定

采用Gleeble-3800热模拟试验机进行模拟,并结合组织转变特征和显微硬度变化,测得了该钢的连续冷却转变曲线,并通过富氩气体保护焊焊接工艺,对该钢种进行了斜Y坡口焊接冷裂纹敏感性试验及焊接工艺评定。结果表明,该钢在热影响区存在如下类型的组织转变:t_(8/5)30 s的马氏体转变; 60 s t_(8/5)100 s的马氏体和贝氏体的混合转变; 150 s t_(8/5)600 s的贝氏体转变; t_(8/5) 1 000 s的先共析铁素体、珠光体和贝氏体混合转变。在焊接过程中,960 MPa级高强钢焊接热影响区不存在软化现象,随着热输入、t_(8/5)减小,抗拉强度降低,HAZ韧性增加。在同一t_(8/5)水平下,板厚对抗拉强度、HAZ冲击吸收能量影响不大。对于8～15 mm厚的960 MPa级高强钢钢板采用70 kg级焊丝CHW-70C,OK13. 29预热不低于80℃,采用90 kg级焊丝GM120预热温度不低于100℃,无冷裂纹产生。     

不同厚度1300 MPa级超高强钢焊接工艺及焊接接头性能研究

对最低屈服强度为1 300 MPa的超高强钢进行焊接性分析,选取最优的焊接工艺参数对Q1300E钢进行焊接工艺评定及产品模拟件试验。用冷裂敏感指数(P_cm)及碳当量公式CEN评估低合金高强钢的冷裂敏感性更为精准,预热温度确定在一个合适的工程裕度范围内是超高强钢焊接的核心。研究结果表明：厚8 mm的Q1300E钢焊接预热温度确定为110℃,道间温度110～115℃,热输入为4～7 kJ/cm,接头抗拉强度≥1 600 MPa,强韧性最优;厚15 mm焊接试板预热温度为125℃,道间温度125～150℃,热输入为6～12 kJ/cm,接头抗拉强度≥1 200 MPa,强韧性最优。     

厚板FAB法单丝埋弧焊温度场的有限元分析

从宏观传热学出发,综合考虑坡口形式对焊接热输入影响及焊缝横断面形状特征,建立了厚板FAB法单丝埋弧焊温度场三维数值分析模型. 利用ANSYS软件对不同厚度D32钢FAB法单丝埋弧焊焊接温度场及热循环曲线进行模拟计算,对其热场特征进行了分析. 结果表明,不同焊接条件下横断面形状尺寸及热循环曲线计算结果与试验结果吻合较好,从而证明了模型的准确性和适用性;在获得良好焊缝成形条件下,随着板厚的增加,焊件上、下表面的热影响区宽度有所减小,而热循环冷却时间t_8/5变化规律不明显.     

基于SYSWELD的运行管道在役焊接热循环数值模拟

采用焊接过程数值模拟软件SYSWELD建立模型,以水为运行介质,对X70管道在役焊接粗晶区的热循环进行了数值模拟,探讨了介质流速、管道壁厚和焊接热输入等因素对在役焊接热循环的影响规律,并对数值模拟结果进行了验证.结果表明,在役焊接粗晶区t8/5值随着水流速度的增大而减小,但减小的幅度不大;当流速小于0.5 m/s时,t8/3和t8/1随流速的增大而大幅减小,当流速大于0.5 m/s时,t8/3和t8/1随流速增大而缓慢减小.t8/5和t8/3均随着管道壁厚的增加而先增大后减小,在壁厚为8 mm时达到最大值;t8/1随着壁厚的增加而逐渐增大.随着焊接热输入的增加,t8/5,t8/3和t8/1均增大.焊接热循环计算结果和实测结果吻合较好,相对误差小于8%.     

9Ni钢焊接温度场的数值模拟

采用SYSWELD有限元计算软件,时9Ni钢多道多层焊的焊接温度场进行了数值模拟,并实现了焊接材料逐步填充的模拟,计算结果与试验结果非常一致.利用一次回归正交试验,研究焊接热输入和层间温度对焊接热影响区的热循环的影响.结果表明,焊后冷却时间t8/3和高温停留时间tH随着焊接热输入和层间温度的增加而增大.焊接热输入对t8/3和tH的影响较为显著,根据焊接生产实际条件,应采用小的焊接热输入.     

Q690钢厚板焊接应力变形的数值分析

采用SYSWELD有限元软件,对60 mm厚Q690钢的焊接过程进行了模拟,研究了焊接温度场和预热温度(层间温度)对焊接残余应力和变形的影响规律。结果表明,不预热时,焊接接头的残余应力水平很高。提高预热温度(层间温度)时,可以降低纵向残余应力、横向残余应力、板厚方向残余应力以及Von Mises等效残余应力峰值水平。采用200℃预热温度(层间温度)时,Von Mises等效残余应力峰值水平可以降低200 MPa。焊接后存在残余变形,但是提高预热温度(层间温度)对焊后残余变形的影响不是很大。     

1000MPa级工程机械高强钢焊接性及接头组织性能

采用理论计算及最高硬度试验对50 mm厚HG980DZ35钢板的焊接性进行了初步分析,并基于Gleeble2000热模拟试验机研究了不同焊接t_(8/5)对热影响区粗晶区(CGHAZ)组织性能的影响,最后采用气体保护焊试验对热模拟试验结果进行了验证。结果表明,试验钢有一定的冷裂纹敏感性,焊接前需预热150℃。随着t_(8/5)冷却时间延长,模拟CGHAZ组织逐渐由全板条马氏体向板条贝氏体转变,原奥氏体晶粒逐渐粗化。硬度呈现逐渐降低的趋势,-20℃冲击功先提高,在t_(8/5)=10.6 s时获得最大值,随后逐渐降低。试验钢气保焊对接接头抗拉、弯曲试验合格,热影响区冲击韧性优良。总体上,HG980DZ35钢焊接性良好。     

F/B复相钢JB800的焊接冷裂纹敏感性

采用斜Y坡口对接裂纹试验对F／B复相钢板JB800进行了抗冷裂试验，对不同预测止裂温度的碳当量公式进行了对比。结果表明,钢材的碳含量低时，可以在较高的碳当量条件下，具有较低的冷裂纹敏感性。对F／B复相钢采用CET公式预测止裂温度较为准确。同时采用计算机测定了焊接热循环，根据t100预测不同板厚的焊接止裂温度。     

X80管线钢焊接工艺优化模型与性能研究

以焊接线能量、预热温度和管线钢厚度为焊接工艺参数变量,对X80管线钢焊接热影响区硬度和冲击功进行了回归统计模型预测,并与实测值进行了对比分析。结果表明,采用预测模型可以较好的预测出焊接热影响区的显微硬度,一次回归方程置信度达到99%。当t8/5从5 s上升至25 s时,焊接冲击功的模拟计算值与实测值较好地吻合。不同焊接工艺下的焊接热影响区显微组织为粒状贝氏体+针状铁素体,但是晶粒尺寸和均匀性存在差异。     

X80管线钢复合型坡口多道焊的T_(8/5)研究

焊接热输入和冷却时间是影响焊接温度场分布的重要参数.本文利用有限元软件ANSYS对X80管线钢复合坡口多道焊的焊接过程进行二维模拟,研究每道填充焊层T8/5的变化规律.结果表明,热输入对T8/5的影响最大;T8/5随热输入的增加而增大;由于前一道焊对后一道焊的预热作用,T8/5随焊道数的增多而增大;当层间温度等于预热温度时,各层的T8/5趋于一致.合理选择预热温度和层间温度可以有效控制各焊道的T8/5.     

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。     

天然气管道在役焊接温度场数值模拟

采用有限元方法对天然气管道在役焊接过程中的温度场进行了数值模拟.分析了天然气管道在役焊接时不同的管道壁厚、天然气压力、流速对热影响区温度场影响规律.结果表明,天然气管道在役焊接时第一道焊缝具有最快的冷却速度,产生冷裂纹的风险最高.当管壁厚度小于10 mm时,随着天然气流速增加,t_(8/5)大幅减小;当壁厚大于12 mm时,流速增加对t_(8/5)的影响较小,且t_(8/5)降低速度变缓.而管壁热影响区t_(8/1)随着壁厚的增加先增大后减小,当壁厚8 mm时的t_(8/1)值最大;当流速大于5 m/s时,不同壁厚的t_(8/1)值相差较小;随着压力的增加,t_(8/5)和t_(8/1)均减小.     

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。     

基于计算机模拟的预热温度对低合金高强度厚钢板DSAW焊接工艺的影响

双面双弧焊(DSAW)是一种高效的低合金高强度厚钢板焊接方法,致力于研究焊接预热温度对DSAW工艺的影响。建立了计算机数值模型预测实时焊接温度,经验证模型预测结果与实际焊接结果良好吻合。斜Y型坡口焊接裂纹试验表明,在相同的预热温度下,样品经DSAW工艺焊接比传统焊接有着更好的冷裂抗力。而且未经预热处理采用DSAW工艺焊接的试样的冷裂抗力也明显优于经100℃预热处理采用传统焊接工艺的试样,两者临界应力分别为528.31 MPa和393.44 MPa。因此,DSAW工艺可以在更低的预热温度,甚至没有预热的情况下实现低合金高强度厚钢板的优良焊接。     

t8/5对X100管线钢热影响区粗晶区断裂韧性的影响

按照BS 7448标准并结合显微分析方法,采用热模拟技术对t8/5条件下X100级管线钢焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)的断裂韧性(CTOD)进行了研究.结果 表明,CTOD值随着t8/5的增加而增加,显微组织由板条贝氏体向粒状贝氏体转化.当t8/5 =40 s时,原奥氏体晶界处出现的粗化链状M-A组元,使得断裂韧性出...     

液压支架用1100MPa级超高强钢中厚板的焊接性

文中进行了Q1100级中厚板的母材性能分析、不同冷却速度的CCT曲线分析、焊接热影响区最高硬度测试、斜Y型坡口冷裂敏感性试验、插销试验和不同热输入的焊接接头力学性能试验。热影响区最高硬度测试结果表明：试验用Q1100级中厚板淬硬倾向明显,随着预热温度的不断升高,热影响区的最高硬度呈缓慢下降趋势,预热温度超过125℃后最高硬度可降低至HV₁₀450左右;冷裂试验结果表明：预热温度在125℃以上,斜Y型坡口表面和断面裂纹率均为零,且插销试验临界断裂应力达到1 100 MPa,满足该钢板设计的屈服强度;焊接接头力学性能试验结果表明：Q1100级钢板对热输入敏感,在热输入11～13 kJ/cm时,焊接接头具有良好的综合力学性能,热输入增大到14～16 kJ/cm时,热影响区晶粒有显著长大倾向,焊接接头的强度和塑韧性均会降低。     

TCS不锈钢复合热源焊接热影响区晶粒长大的预测

根据等温条件下的铁索体晶粒长大公式,推导出了焊接热影响区(HAZ)铁索体晶粒长大的动力学方程,并结合焊接热循环的数值分析结果对TCS不锈钢热影响区晶粒长大进行了预测.在此基础上,对复合焊新型焊接工艺条件下TCS不锈钢HAZ的晶粒长大情况进行了数值计算,得到了3种工艺参数下TCS不锈钢复合焊HAZ内的晶粒尺寸.基于TCS不锈钢复合焊接接头的金相图片,测量了HAZ内的平均晶粒尺寸,对数值模拟结果进行了验证.初步讨论了晶粒尺寸随热循环温度的长大情况和热循环温度差异对晶粒长大的影响规律.