水轮机座环蜗壳焊缝无损探伤的探讨

水轮机座环蜗壳焊缝由于使用探伤方法和标准的不同,产生了不同的探伤结果,通过对比分析,制造公司和业主在共同协商的基础上,达成了共识,使问题得到了圆满的解决。     

焊缝与螺栓混合连接梁柱钢节点的残余应力有限元分析

考虑温度变化对钢材物理性能和力学性能的影响,以热-弹塑性理论为基础,建立梁柱节点顶底角钢焊缝、螺栓混合连接的三维仿真模型.利用有限元分析软件ANSYS模拟钢结构梁柱节点在焊接和冷却阶段的温度场,并求解得到残余应力的分布.结果表明,焊缝区域主要以拉应力为主,残余应力在焊缝和螺栓等不同部位的分布不同.最大残余应力出现在顶角钢与梁翼缘的焊缝处,最小残余应力出现在柱与角钢连接处,分别是设计强度值的220.8%和11.45%,与《钢结构设计规范》中的规定基本相符.     

焊接残余应力的温度-组织-应力耦合分析

在应变加和分解式的基础上,通过引入相变应变增量描述模型,采用均匀化方法对多相组织力学行为进行描述,构建可以对温度-组织-应力耦合关系进行表征的模型,并将该模型应用于对9Cr1Mo钢管道环焊缝接头焊接残余应力的分析中.结果表明,在数值模拟中,使用三维有限元模型进行计算,计算结果很好的体现了在焊接过程中马氏体相变随热源移动逐渐进行的过程.在对焊接残余应力的表征上,无论是在残余应力沿管道轴向分布的特征,还是在具体的残余应力水平上,三维有限元计算的结果均与实际测量结果取得了较好的吻合.     

焊接工艺参数对角焊缝残余应力的影响

以Q345钢作为试验材料,研究了CO_2焊焊接机器人焊接电流和焊接速度对角焊缝焊趾及焊缝中心处残余应力的影响。研究结果表明:当焊接工艺参数相同时,角焊缝的中心和焊趾处的残余应力水平无明显差别;当电弧电压和焊接速度一定时,增大焊接电流会导致焊缝中心和焊趾处的残余应力水平;当电弧电压和焊接电流一定时,提高焊接速度会导致焊缝中心和焊趾处的残余应力水平。可以根据热输入对焊接残余应力的影响,选择最佳的焊接工艺参数组合。     

某雷达连接杆焊接温度场及残余应力分析

以长轴薄壁连接杆为研究对象,采用MARC有限元软件对连接杆的焊接过程进行数值模拟,分析不同焊接热输入对温度场、残余应力及变形的影响规律。结果表明,焊接热输入由5 600J·mm-1减小到2 800J·mm-1,残余应力及变形均显著增加,纵向残余应力增加17%,横向残余应力增加33.9%,变形量增加63.5%。焊接实验结果与模拟结果吻合,验证了模拟结果的准确性,对焊接变形的预测及控制具有重要意义。     

铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力测试分析

采用小孔法研究厚2 mm的6061-T5铝合金搅拌摩擦焊对接接头残余应力的分布规律,分别测量接头处垂直、平行于焊缝的残余应力,并进行了计算分析。结果显示,搅拌摩擦焊接头残余应力在焊缝及其附近区域无论是垂直还是在平行焊缝方向的均承受压应力,且随小孔深度的增加而增加。垂直和平行于焊缝方向的残余应力呈现出周期性分布,且它们在前进侧的周期相比于后退侧较小;残余应力在焊缝两侧呈不对称分布,后退侧应力值较高,其残余应力峰值出现在后退侧轴肩作用区域边缘处,其值分别为93 MPa和100 MPa。     

管道结构环焊缝焊接残余应力的计算与测量

由于管道结构的残余应力与焊接热源、焊接顺序、焊接接头形式、材料性能等多种因素有关， 采用数值计算往往很困难， 管道结构环焊缝所引起的焊接残余应力一直为焊接结构设计人员所关心。为了研究焊接残余应力对管道结构断裂的影响， 计算并实测了管道环焊缝多层 （三层） 焊的残余应力， 分析了焊缝强度匹配对计算结果的影响， 其结果对指导实际生产具有一定的参考价值。     

焊缝形貌对电子束焊接残余应力分布的影响

将焊缝截面形状简化为等腰梯形,利用ANSYS软件,采用变步长方法,开展了TC4钛合金板焊接残余应力的数值模拟.利用梯形中位线长度来控制焊缝体积,梯形的腰与竖直方向的夹角来控制焊缝形状,研究了焊缝体积和形状对焊接残余应力分布和大小的影响.结果表明,在焊缝体积不变的情况下,最大等效残余应力随焊缝锥度的增大而增大,并在θ＞6...     

对接焊缝残余应力的有限元分析

采用有限元方法数值模拟了对接焊缝残余应力大小和分布，计算结果与试验结果基本吻合，证明有限元方法是一种经济而有效地预测焊接接头残余应力的方法，可以为制定正确的焊接工艺，改善接头性能提供理论依据。     

焊接残余应力磁弹性法测试研究

以巴克豪森噪声(Barkhausen Noise)为原理,采用频率20～70 kHz,测试深度为0.07 mm的STRESS-CAN500C磁弹性应力仪,测量了压力容器用16MnR钢焊后以及焊后热处理的残余应力(包括焊缝、熔合区、热影响区),研究了残余应力的形成、不同区域的分布.结果表明:平行于焊缝的残余应力大于垂直焊缝的残余应力;丁字焊接区产生应力极大值.选择550℃×3 h作为焊后热处理的工艺,其残余应力是屈服强度的20%.     

激光焊接T型接头残余应力测试

采用YAG激光对2 mm厚SUS304不锈钢薄板T型接头进行焊接,用小孔释放法对其残余应力进行测试,并分析了线能量对残余应力分布规律的影响.研究结果表明:不锈钢激光焊接T型接头纵向残余拉伸应力约为120～140 MPa,而横向残余拉伸应力只有50～60 MPa.激光焊接线能量增加时,纵向残余拉应力峰值降低,而横向残余应力峰值随着焊接线能量的增加而变大.T型接头残余应力总体分布趋势与对接接头残余应力分布规律类似.     

残余应力测试分析技术

对残余应力的测试在学术研究和工程应用中越来越重要,是获取零件服役条件以及工艺制造的应力状态的重要方法 ,可以为零件寿命的预测和制造工艺的控制等提供重要的参考.目前,残余应力的测试方法 多样.介绍了残余应力的测试方法 及其所能达到的测试层深,以及几种新型的残余应力的测试方法 及其适用的范围;阐述了残余应力的定义和形成机理,并对引入残余应力的常见表面形变强化工艺进行了分析,介绍了不同的工艺下形成的残余应力的特征;最后,指出了对目前残余应力测试和研究中存在的问题和发展趋势,提出了三维原位无损分析、残余应力和模拟相结合的跨学科系统研究以及形成相关的大数据库平台系统将是未来发展的方向.     

大型多焊缝结构焊接残余应力计算方法研究

基于有限单元法对HG785高强度焊接钢的多焊缝结构焊接残余应力进行了数值计算,分别提取了横向和纵向焊接残余应力值,得到试样残余应力的分布规律。为验证该方法的有效性,采用X射线法对该焊接结构件进行了残余应力测试,并与数值模拟结果进行对比分析。分析结果表明,该计算方法可以较好地预测大型多焊缝结构焊接残余应力的分布,同时计算效率高,操作简单,便于工程应用。     

焊接结构残余应力的X射线衍射测试及分析

介绍了X射线衍射测试残余应力的原理和测试技术,采用X射线衍射方法对大型焊接结构组装态、焊态、去应力热处理态的残余应力进行了测试,分析了组装工艺、焊接工艺等对残余应力分布的影响.为大型焊接结构组装和焊接工艺的合理制定提供支持.     

混流式转轮焊接残余应力测试新装置与新方法

混流式转轮叶片出水边焊接接头区域存在的较高残余应力是导致转轮疲劳开裂的重要原因,混流式转轮焊后及热处理后的焊接残余应力测试已经成为转轮制造过程中的必要工艺,其测试精度及效率对转轮制造质量及效率有重要影响.根据转轮的结构特点研发了新型残余应力测试装置,并根据转轮疲劳开裂的特点确定了针对混流式转轮焊接残余应力测试的新方法,实际应用试验结果表明测试所得结果能够真实反映热处理前后转轮易开裂区域的残余应力分布情况.新型测试设备及方法完全适用于混流式转轮的残余应力测试,而且具有非常高的测试精度及效率.     

焊接结构机床件的残余应力测试研究

焊接机床床身凭借其设计制造过程周期短、效率高、绿色环保、柔性高、价格成本低等显著优势,具有很好的应用前景,将成为床身的发展趋势,近年来以钢板焊接结构代替铸铁件的趋势不断扩大。研究测试了国内外不同焊接结构机床件的残余应力,结果表明,所测床身的焊缝数量比较多,其最大残余应力为274.4 MPa;滑鞍的结构尺寸较长(620 mm×2 700 mm×252 mm),属于矮长件,焊缝较长、筋板较多,其最大残余应力为300.6 MPa;立柱的焊缝和筋板均相对较少、结构尺寸差异小,其最大残余应力为154.9 MPa;所测国外某滑鞍的最大残余应力为129.8 MPa,该滑鞍具有优良的结构设计、焊缝较少较短;优化结构设计、筋板布局和焊接工艺,采用合理的结构尺寸,减少和缩短焊缝是降低焊接结构机床件初始应力、获得高精度机床产品的基础。     

背反射增效激光X形焊缝焊接残余应力的数值分析

以1.5 mm厚的TC4钛合金薄板为对象,建立了背反射增效激光焊接成形过程的三维瞬态有限元模型,基于熔池温度场通过间接耦合方式获得了X形焊接成形的应力场.结果表明,在常规激光焊接仅能获得V形焊缝的激光工艺参数下,背反射增效激光焊接可获得对称性好的X形焊缝;同时,其焊缝上表面纵向残余应力与常规激光焊接基本一致,但其焊缝下表面纵向残余应力较常规激光焊接要大,且达到了上表面纵向残余应力相同的水平;此外,不同线能量下背反射增效激光焊纵向残余应力的变化很小,表明背反射增效激光焊接的线能量对其焊接残余应力影响的敏感度较低.     

焊接工艺对薄板结构焊缝区残余应力的影响

采用焊接温度场与热应力场非耦合的方式,对薄板结构焊缝区残余应力进行了热-弹塑性有限元分析,模拟了连续焊缝焊接热输入以及施焊断续焊缝时薄板两端张力大小对焊后残余应力的影响.结果表明,残余应力峰值与焊接热输入无关.降低热输入,可以减小塑性变形区宽度,并且使远离焊缝处的压应力数值减小,这将减小焊后薄板的失稳变形.焊接过程中对薄板两端施加拉力,焊后可以减小施力方向的残余应力峰值,但并不影响拉伸区的宽度,从而适当增大薄板两端的拉力可以减少焊接变形的产生.     

陶瓷-金属钎焊接头残余应力的数值分析

采用热弹塑性有限元方法，在考虑了材料性能参数随温度变化和界面反应层的情况下，计算了陶瓷／金属钎焊接头残余应力的大小和分布。通过计算发现：陶瓷／金属接头在冷却过程中产生的径向应力和剪应力对接头的影响较小。而在陶瓷表面的边缘接近焊缝的位置产生了最大的轴向拉应力，它影响接头的载荷承受能力，并且由于40Cr的屈服强度比45钢的高，计算出的Si3N4／40Cr接头的应力峰值比Si3N4／45钢的高。陶瓷／钎料和陶瓷／金属的界面反应层虽然薄，但它也是影响陶瓷／金属接头残余应力大小和分布的一个重要因素。另外，选择合适的钎料层、中问层和钎焊压力都可以有效地减小残余应力的峰值。     

典型封闭环焊缝多道焊焊接残余应力的模拟分析

针对两种典型的封闭环焊缝焊接--圆盘镶块和平板垂直接管的多道焊焊接进行了三维数值模拟,分析采用子程序来实现高斯分布表征的热源移动,得到了焊接的热循环过程及焊后残余应力分布.分析表明,封闭环焊缝在起焊/收焊区域的残余应力状况复杂,存在较大的环向残余拉应力,往往会诱使焊缝开裂失效.相比而言,接管环焊缝的应力状况更应引起足够的重视.