拘束状态下焊接工艺对T23钢管焊接接头残余应力的影响

在拘束和无拘束条件下,采用盲孔法对不同焊速和热处理温度下T23钢管的焊接接头进行残余应力分析。结果表明,外部拘束增加了焊接接头的残余应力。在其他条件相同的情况下,提高焊速有助于减少接头的残余应力。同时,焊后热处理可以有效降低残余应力,T23钢管焊后热处理温度以(740±10)℃最佳。     

外拘束条件下的不锈钢焊接残余应力变化规律

为了探究外拘束条件下不锈钢焊接接头残余应力的分布规律,采用三维热弹塑性有限单元法,对不同拘束条件下的不锈钢焊接过程进行了分析。结果显示,施加不同的拘束条件,平板试样焊后焊接结构的残余应力大小和分布不同。约束底面四点的拘束条件能较好地模拟平板在自由状态下的焊接情况,约束焊接件侧面将显著增大焊接结构的残余应力,通过统一夹具垫板与焊接件为多体耦合模型,发现完全可以反映平板焊接过程中夹具与被焊件的相互作用并有效减小残余应力。     

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.     

基于Simufact外拘束的Q345钢T形焊接仿真

为了提高焊接质量,简化焊条电弧焊焊接的实验过程,运用Simufact-Welding软件对Q345钢进行T形平焊仿真,对比分析采用不完全外拘束和完全外拘束两种焊接方法时焊件在焊接过程中和焊后焊缝处的变形和应力。结果表明,该仿真过程中,在其他参数不变的情况下,焊件不完全外拘束方法下焊缝处采样点的变形是非瞬态的,完全外拘束方法下焊件焊缝处采样点的变形是瞬态变形,完全外拘束方法下焊件焊缝处采样点的平均主拉应力和平均主压应力比不完全外拘束方法下进行焊接时普遍要显著。因此完全外拘束方法下焊件进行焊接时应采取合理的焊接方法,焊接时适当降低焊件的刚度,先焊收缩量大的焊缝,同时在焊件的适当部位进行局部预热。     

拘束焊T形接头的拘束长度与面外拘束力

合理采用拘束焊与反变形工艺措施，能有效地消除焊接残余变形。但是由于焊接结构应力场的复杂性，使得精确计算拘束力、拘束长度和反变形量值很困难。研究表明，T形接头的角变形沿焊缝长度方向是变化的。在短焊缝情况下，可以近似认为角变形为常数。拘束焊时，焊缝与近缝区材料处于塑性状态，而距焊缝较远处的材料仍处于弹性状态。作者应用弹塑性弯曲梁理论提出了一种消除焊接T形接头角变形的面外拘束力计算模型，计算了临界拘束长度、极限拘束力与反变形的量值，并通过试验验证了计算方法的有效性。该方法可以推广应用于长焊缝的情况。     

对接接头横向残余应力调控技术

分析了现有消除和调控焊接残余应力的常用措施所依据的原理，认为在不考虑材料相变的前提下，减轻对焊缝金属冷却收缩的制约可以有效地调控实际焊接接头上的残余应力。分析了纵向残余应力和横向残余应力之间的内在关系，在遵循虎史定律和考虑到金属形变时保持体积不变的前提下得出了纵、横向残余应力密切相关的推论，即横向残余应力也会影响纵向残余应力的值。在此基础上提出了减轻焊件自重引起的与焊接平台间的摩擦拘束以调控焊件中的横向残余应力的构想，并以Q235钢板为对象研究了采用该措施后平板对接接头纵、横向焊接残余应力的变化情况。试验结果表明，采取了减轻焊件自重引起的横向拘束的工艺措施后，板厚为8mm的试件上即获得焊接构件上的横向残余应力显著降低的结果。该措施对纵向残余应力亦有较大的影响，即减小横向残余应力的同时，接头上的纵向残余应力亦随之有所下降。     

焊后热处理对拘束焊焊缝金属冲击韧性与断裂韧性的影响

针对DH36钢厚板拘束焊焊接接头进行了620 ℃ × 2 h的焊后热处理，测试了热处理前后焊缝金属的冲击韧性和断裂韧性，对比分析冲击韧性与断裂韧性的差异，同时研究了焊后热处理的影响及其韧化机制. 结果表明，焊态下焊缝金属的冲击韧性良好，而断裂韧性较差；焊后热处理后，冲击韧性没有明显变化，但断裂韧性显著上升，平均CTOD值由0.123 mm显著升高至0.707 mm. 一方面，焊后热处理引起位错密度降低，位错缠结显著减少，细小碳化物析出并球化，有利于韧性的改善；另一方面，焊后热处理可消除大厚板拘束焊产生的应变时效局部脆化现象，提高断裂韧性. 由于冲击韧性与断裂韧性测试结果存在较大差异，采用单一温度的冲击韧性评估拘束焊焊缝金属的韧性与结构安全性可能存在风险.     

灰铸铁同质焊缝裂纹性质的研究

采用微机控制的平板刚性拘束裂纹试验装置,测定了不同拘束度下灰铸铁同质焊缩短宾拘束应力和焊缝冷却温度,对灰铸铁焊缝的裂纹产生温度,裂纹产生时间及焊缝断裂时的应力进行了定量评定,并研究了它们与拘束度之间的关系。     

海洋平台导管架Y形节点焊接冷裂性评价

海洋平台结构的不均匀性与焊接技术的局限性导致焊接接头位置易产生焊接冷裂纹等缺陷进而导致开裂.针对该问题,文中基于SYSWELD软件对海洋平台E36高强钢材质的导管架典型Y形管节点位置处的焊缝进行建模并对其焊接过程进行了数值模拟.根据焊后应力场获得焊后拘束应力,从而实现对其冷裂性的定量评价.通过热源校核得到的热循环曲线实现热源模型的施加,进而分别对管内壁焊根处和管外壁焊趾处的轴向、周向及径向拘束应力沿着相贯线的变化进行了分析,并将各方向的危险点拘束应力与材料的临界拘束应力进行了对比.结果表明,导管架Y形管节点的焊后最大拘束应力为492 MPa,小于E36高强钢的临界拘束应力,即导管架Y形管节点的焊根和焊趾处均不会发生焊接延迟开裂.     

铸铁拘束试件的拘束度计算及铸铁焊缝裂纹倾向定量评定

本文提出了一种试件拘束度分级可调的铸铁焊缝拘束裂纹定量新方法，采用有元元方法对铸铁试件拘束度进行了计算，并做了实测验证，应用本试验方法测定了石墨形态对铸铁焊缝裂纹倾赂的影响。