核用SA508-3钢特厚板焊后热处理有限元分析

为了得到SA508-3钢特厚板焊接残余应力分布及焊后热处理对残余应力分布的影响,利用有限元方法对焊接及焊后热处理进行了模拟计算,计算结果表明:焊后热处理对试板焊接应力分布趋势影响较小,但焊后热处理可以大大减小接头应力数值,其中,纵向应力最大减小幅度为72%,横向应力最大减小幅度为70%;焊接接头存在应力分布准稳定区,且接头内部残余应力水平最小,其次为接头上表面,接头下表面应力水平最大;通过残余应力测定试验与模拟结果比对,两者结果吻合度很高,说明计算模型及计算方法可靠,可以指导实际SA508-3钢特厚板焊后热处理生产.     

Monel-400合金板焊后热处理有限元分析

基于ANSYS有限元分析软件和钨极氩孤焊接热源的特点,结合热弹塑性理论,建立了Monel-400合金板焊接有限元模型和高斯旋转体热源模型,并模拟计算Monel-400合金板焊接温度场及残余应力场.在此基础上,制定了焊后热处理方案,并对其进行了焊后热处理模拟计算,得到了焊后热处理后的残余应力场分布,对焊态下的残余应力场和热处理后的残余应力场进行了分析和讨论.模拟结果表明,残余应力场分布与实际焊接基本吻合;焊后热处理有限元分析可以很好的对退火过程进行模拟计算,且去应力效果显著,残余应力减小幅度最大为83％.     

轧机铸钢机架补焊焊接残余应力试验研究

目前,轧机铸钢机架采取整体铸造工艺制造。生产中,铸造缺陷难以完全避免,缺陷以焊接工艺修补。某3.5M轧机铸钢机架的最大缺陷尺寸达到560 mm×160 mm×300 mm,缺陷补焊时拘束度较大,焊后易产生较大的残余应力。试验针对铸钢机架缺陷实际尺寸设计了模拟件,并采用盲孔法对模拟件和实际件焊接接头的残余应力进行测量,分析模拟件焊态和热处理后焊接接头以及铸钢机架补焊后的残余应力分布。试验结果表明:模拟件焊态残余应力较高,经焊后热处理后,应力降低至100 MPa以下。并且,铸钢机架补焊后接头应力分布规律与模拟件的应力分布规律有良好的一致性。     

焊前预热对康复器械用铝合金焊接残余应力的影响

运用Abaqus有限元软件对康复器械用6061-T6薄板的MIG对接焊进行模拟,通过盲孔法测量实际焊接试样残余应力。研究了不同预热焊接工艺对铝合金焊接残余应力的影响。室温下的实验结果与模拟结果吻合良好,验证了计算模型的正确性。模拟结果表明,焊前预热能够明显减小焊缝附近的纵向残余应力,对横向残余应力影响较小;预热温度越高,残余应力消除效果越好;预热后采用降低热输入的焊接工艺的消除残余应力效果要好于预热后增加焊接速度的焊接工艺。     

奥氏体不锈钢单层焊与多层焊残余应力数值分析

基于SYSWELD有限元模拟技术,模拟奥氏体不锈钢对接接头单道单层焊和单道多层焊2种焊接工艺下的焊接残余应力场分布。单层焊采用大电流熔化极惰性气体保护焊,多层焊第1层采用钨极氩弧焊,中间层和表面层采用焊条电弧焊,同时对结果进行分析比较。结果发现:单道多层焊比单道单层大电流焊焊接效果好,焊接残余应力最大值分布区域更小,因为多层焊的焊接电流小,焊接层次增加使得热输入小,造成受热范围减小,同时后层焊缝对前层焊缝具有热处理的作用,因而改善了残余应力和焊接接头组织。研究方法和研究结果为对接接头的残余应力预测和焊接质量控制提供参考。     

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。     

基于盲孔法的T92钢管焊接残余应力研究

运用盲孔法分别对拘束和无拘束、不同的焊速和热处理温度条件下的T92钢管焊接残余应力进行了测试.试验结果表明,其他焊接条件相同时,焊接残余应力随焊速的增大而减小;热处理温度过低会无法达到减小残余应力的目的,同时推断出750℃左右是最佳的热处理温度;同时,当焊件存在外部拘束条件时,焊件残余应力会增大,焊件热影响区的残余应力值均大于焊缝区的残余应力值.     

船用5083铝合金焊后热处理的有限元计算

5083铝合金焊接结构广泛应用于船舶领域,尤其是高速船舶以及相应配套设施。然而因其线胀系数较大往往导致较大的焊接残余应力,增大热裂纹倾向,影响焊接结构强度。为减小5083铝合金焊接残余应力,本文采用了焊后热处理工艺。应用有限元分析软件Marc建立了5083铝合金平板对接TIG焊模型以及焊后热处理模型,对焊接及焊后热处理进行了模拟,计算出不同热处理温度下的焊接残余应力,得到热处理温度与焊接残余应力的规律。计算结果表明,焊后热处理能明显减小焊件残余应力,当热处理温度为560℃时,焊件的纵向残余应力与等效残余应力均达到最小值。     

吸附塔支撑圈结构焊接残余应力有限元分析

采用有限元分析软件Abaqus对吸附塔支撑圈结构焊接残余应力进行有限元分析,讨论了不同焊接热输入、焊后热处理温度、预热温度对焊接残余应力的影响规律。结果表明:在焊接接头角焊缝处产生了较大的纵向残余应力,这是引起疲劳失效的主要原因。焊接热输入越大,筒体外壁热影响区残余应力越大。焊后热处理能够有效降低残余应力。较高的预热温度有利于降低焊接残余应力,但预热温度也不能太高,应控制在150~200℃。为保证吸附塔支撑圈结构完整性,应综合考虑预热、焊接工艺及焊后热处理等因素,以充分降低焊接结构的残余应力。     

焊后热处理对L245NCS微合金钢焊接残余应力的影响

采用履带式电加热法对L245NCS微合金钢焊接接头进行了不同退火温度和不同保温时间的焊后热处理,采用小孔法测量焊接残余应力。结果表明,560℃退火保温3.0 h焊后热处理方案和620℃退火保温1.5 h焊后热处理方案对降低焊接残余应力均较明显,其中560℃×3.0 h焊后热处理消除残余应力的松弛率在50%左右,620℃×1.5 h焊后热处理方案消除残余应力的松弛率基本高于80%,说明延长保温时间并不能有效地降低焊接残余应力。620℃×1.5 h焊后热处理方案对于消除L245NCS微合金钢焊接残余应力更为有效。     

焊后热处理对特厚板20MnNiMo焊接残余应力的影响

为了研究焊后热处理对8万吨模锻压机主缸材料20MnNiMo焊接接头残余应力的影响,制定了窄间隙焊接方案和15 h×(550±10)℃焊后热处理方案,并通过盲孔法对焊接接头表面残余应力进行了测定和记录。得到了15 h×(550±10)℃焊后热处理对20MnNiMo厚板焊接接头残余应力场分布的影响。结果表明:15 h×(550±10)℃去应力退火可以很好的减小20MnNiMo厚板焊接残余应力,去应力效果显著,可以很好地改善20MnNiMo焊接残余应力的分布,该热处理方案满足实际产品需要,可以用于实际焊接生产中。     

15MnNiCrMoV钢叶轮焊后热处理数值模拟

用有限元法模拟分析了15MnNiCrMoV钢离心压缩机叶轮在不同焊后热处理温度下的残余应力变化。结果表明,叶轮在焊接完成后的等效应力较大,最大等效应力达到996 MPa,而且残余应力主要集中在进风口焊缝。叶轮分别经过650、700和750 ℃保温5 h的消应力热处理后,其母材和焊缝处的残余应力均明显降低,且叶轮在经过650 ℃´5 h焊后热处理后,整体残余应力降低了49.3%;700 ℃热处理后,残余应力降低了54.5%;750 ℃´5 h热处理后叶轮的残余应力降幅最大,较焊后降低了62.7%,750 ℃是叶轮较为理想的消应力热处理温度。     

铸钢件G20Mn5QT与Q345GJB焊接技术

通过对铸钢件G20Mn5QT与Q345GJB进行焊接性分析,并进行焊接工艺评定试验,确定了焊接工艺参数、预热温度以及焊后热处理温度。通过选择合理的预热温度、焊接方法和焊接材料,严格控制热输入以及焊后热处理来减小焊接残余应力,以避免裂纹的产生,取得了良好的焊接效果,该技术为今后类似工程的施工积累了经验。     

焊接残余应力的分布和焊后热处理的应力松弛作用

通过钻盲孔法研究了里海型焊接试板焊接残余应力的分布和焊后热处理对焊接残余应力松弛的影响 ,讨论了适合生产实际的焊后热处理条件。结果发现 ,在焊缝区及其周围存在着高焊接残余拉应力 ,且纵向应力远大于横向应力。焊后热处理能够显著降低焊接残余应力 ,并且焊后热处理温度越高 ,应力松弛效果越好。对于一般的工程需要 ,焊后热处理温度下限定于5 5 0℃较适宜 ,可使应力松弛率达到 80 %以上。在强烈腐蚀环境中工作的压力容器 ,为防止诱发应力腐蚀开裂 ,应选择 6 2 0℃、30min或 1h保温的焊后热处理 ,此时应力松弛率可达到 90 %以上。在热处理温度低于规范温度时 ,延长保温时间对于焊接残余应力的松弛影响不大     

异种钢管子对接焊热处理前后残余应力的数值模拟

采用热-粘弹塑性有限元模型,在考虑蠕变效应的基础上,对同种及异种钢管子环焊缝焊接及焊后热处理过程进行了数值模拟.计算结果表明,经过热处理过程后,管子焊接接头的残余应力有显著的降低,约为初始状态的1/3.在热处理后期,两种接头的残余应力均出现了一定程度的回升现象.基于在相同的计算条件下,异种钢焊接接头残余应力要高于同种钢.同时,比较了过渡层对接头残余应力的影响,发现过渡层宽度对于降低异种钢焊接接头残余应力水平有重要影响.     

内压与焊接残余应力共同作用下高温管道蠕变有限元分析

利用大型有限元分析软件Abaqus的多次顺次耦合功能,先对P91钢高温主蒸汽管道焊接接头焊态和焊后热处理状态进行残余应力分析,然后采用Norton蠕变本构关系,根据P91耐热钢在625℃下焊缝、热影响区和母材的不同蠕变参数,对内压以及内压与热处理后残余应力共同作用下的接头蠕变进行有限元分析,分别得到了焊接残余应力和焊后热处理残余应力的分布规律,同时预测了在高温环境下服役105h后蠕变应变分布.结果表明,由于高温管道的壁厚以及约束等影响,焊后产生了较大的焊接残余应力,通过焊后热处理可以有效地降低焊接残余应力.但由于热处理残余应力的存在,仍对高温管道焊接接头的蠕变有较大影响,并且在焊缝与热影响区的交界处存在着较大的蠕变应变.     

蠕变对焊后热处理残余应力预测精度和计算效率的影响

基于MSC. Marc软件平台,开发了考虑蠕变效应的热-弹-塑性有限元计算方法。采用该方法模拟了Q345平板接头TIG重熔焊接过程和焊后热处理过程中的应力场,并重点研究了焊后热处理过程中蠕变效应对焊接残余应力的影响,基于数值模拟结果研究了焊后热处理消除残余应力的机理。同时,采用盲孔法实测了焊接及热处理后平板接头的残余应力,并与数值模拟结果进行了对比。此外,还探讨了2种不同的蠕变模型对焊后热处理残余应力计算精度的影响,针对Q345低合金高强钢,提出了一种简易高效、适合于工程应用的蠕变模型。结果表明:数值模拟得到的残余应力与实验值吻合良好,验证了所开发的集成计算方法的有效性。热处理计算过程有必要考虑材料的蠕变效应,否则会严重高估热处理后的残余应力。采用本工作提出的简易蠕变模型,在较少损失计算精度的前提下可使计算效率提高10倍左右。     

航空用钛合金激光焊和TIG焊残余应力测试

钛合金是重要的航空材料。采用小孔释放法对钛合金平板激光焊接和钨极氩弧焊(TIG)残余应力进行了测试研究，分析了焊接方法及焊接热输入和焊后热处理对残余应力分布规律的影响。研究结果表明：在热影响区内，激光焊接残余应力分布规律与普通熔焊方法相似，但其分布区域较窄；与TIG焊相比，激光焊残余应力值大约低100MPa；焊后热处理能显著降低残余应力并使其分布区间平缓。     

K-TIG焊接接头的应力与变形

采用SYSWELD软件对Q345低合金钢板的匙孔型钨极气保焊（keyhole gas tungsten arc welding,K-TIG）焊接过程进行了模拟,选用了3种形式的组合热源对K-TIG焊接过程的温度场进行数值模拟,并与实际焊缝轮廓进行对比,发现采用上半部分双椭球热源和下半部分3D高斯热源的组合热源所得温度场与实际情况较为相似.并通过K-TIG焊接数值模拟,分别研究板厚、间隙和焊接速度对K-TIG焊接接头变形和应力的影响.结果表明,减小焊接板厚有利于减小焊后z向变形和横向残余应力,留出适当的间隙有利于减小焊后残余应力,增大焊接速度有利于减小焊后变形,但不利于控制焊后残余应力.     

P5焊条焊接Cr5Mo钢管取消焊后热处理可行性研究

采用Ｐ５焊条焊接Ｃｒ５Ｍｏ耐热钢，旨在研究预热和焊后热处理对熔合区组织性能，接头残余应力分布和高温持久拉伸性能的影响，以及熔合区的碳迁移发展规律。结果表明，此类异质接头焊接时，最佳预热温度为３００℃左右；预热对残余应力分布的影响不大，焊后高温回火并不能消除或降氏科应力，只能使其重新分布；焊接接头存在碳迁移现象，但不严重；在一定温度范围内，焊接接头的持久强度就是母材的持久强度，预热可使持久强度提高，