对接接头角变形变化过程研究

普通碳素结构钢板由于自身具有的良好综合力学性能和可焊性能,被广泛的应用在各种焊接结构中,角变形一直是其对接接头焊接过程中需要解决的突出问题.本文对Q235和45钢板材对接接头多层焊角变形变化过程进行了测量,对其角变形变化过程和特点进行了分析和总结.认为,对接接头首层焊角变形变化过程与被焊材料的种类有关;对接接头各层焊缝角变形动态变化过程有所区别,首层焊缝角变形过程较为复杂.     

焊接顺序对T型接头角焊缝残余变形的影响

为研究焊接顺序对T型接头角焊缝残余变形的影响,对平对接接头的焊接过程进行数值模拟和焊接实验,验证焊接模拟的合理性;建立T型接头双面角焊缝的有限元模型,采用生死单元技术和热结构耦合的方法对T型接头焊接过程中的温度场和应力场进行数值模拟,分析4种焊接顺序对其残余变形的影响。结果表明,模拟结果与残余应力测试结果吻合良好,说明焊接模拟过程合理有效。T型接头在焊后发生了挠曲变形,焊接顺序2的残余变形最小,变形量为0.61 mm,采用从两侧向中间的焊接顺序能够减小T型接头的残余变形。     

刚性约束时间对焊接残余角变形的影响

通过对低碳钢对接接头残余角变形量进行数据采集,得到了残余焊接角变形量与不同刚性约束时间的关系曲线,并进行了分析。认为:在焊接过程中,刚性约束对减小残余角变形量效果明显;随着刚性约束时间的增加,焊接残余角变形量明显减小;当焊接电弧熄灭后,继续增加刚性约束时间对减小残余角变形量没有明显效果。     

厚板对接接头多层多道焊有限元模拟研究

以X70钢厚板对接接头多层多道焊为研究对象,利用MARC软件中的生死单元技术对厚板多层多道焊焊接过程进行模拟,经分析得到了厚板多层多道焊取样点的热循环曲线、试样件的变形和应力曲线,然后对其进行分析,并采用塞尺测量验证仿真结果。结果表明,每个焊缝都会受到后焊接过程的热作用,有多次热循环;沿焊接方向对接接头的自由端发生了明显的角变形,焊接变形最大值为4.984 mm;焊接仿真变形结果与测量结果趋势一致,误差最大为4.54%;焊缝受到其后焊接的多次热循环作用,有多次应力循环,对生产有重要的指导意义。     

角变形动态过程试验研究

对低碳钢对接接头多层多道焊的角变形动态过程进行数据采集,得到了不同工艺及不同工件厚度条件下角变形与时间的关系曲线,并进行了分析.认为,角变形发生发展的动态过程复杂；多层多道焊时,每层焊缝角变形动态过程既有一定的规律,又存在差异;残余角变形是焊接过程中角变形增量不断累加的结果.     

低碳钢高温相变对焊接角变形的影响

低碳钢板具有良好的综合力学性能和焊接性能,被广泛地应用在各种焊接结构中,但是对接接头角变形一直是焊接过程中的突出问题.文中通过测试低碳钢对接接头动态角变形,对其变化过程和特点进行了分析和总结.结果表明,除温度变化引起的体积线性变化对角变形产生影响外,700℃以上温度发生的高温相变对自由状态下单层对接接头焊缝以及多层多道焊的首层焊缝角变形变化将产生影响;而多层焊接除首层以外的其它层焊缝,700℃以上温度的相变将对角变形变化不产生影响.     

基于试验结果分析角变形形成原因

通过测试低碳钢(Q235)对接接头动态角变形,对其变化过程和特点进行了分析和总结。结果表明:除温度变化引起的体积线性变化对角变形产生影响外,高温相变对自由状态下单层对接接头焊缝以及多层多道焊的首层焊缝角变形变化将产生影响;而多层焊接除首层以外的其他层焊缝,高温相变对角变形变化不产生影响。     

压力容器焊接角变形的控制

焊接角变形难以修复,往往被残留在容器结构之中,易引起接头的附加弯曲应力,是导致容器破坏的一个重要因素。本文分析了压力容器对接纵、环缝的焊接角变形产生原因,提出了防止焊接角变形的坡口形式以及相应的焊接工艺措施。     

低相变点焊缝金属接头的焊接残余变形

试验中低相变点焊缝金属的固态相变温度在190℃左右，由于焊缝金属相变体积膨胀使其焊接接头的焊接残余变形降低。利用低相变点焊条LTrE和普通焊条E5015通过V形坡口对接接头和半V形坡口T形接头的角变形以及平板堆焊试验，探讨了焊缝金属固态相变对焊接变形的影响。两种接头角变形试验结果表明，LTTE焊条试件具有较小的角变形，其角变形分别为E5015焊条试件角变形的69．1％和64．3％；LTTE焊条平板堆焊试件出现反变形，在该试验条件下反变形挠度为-1．9mm，而E5015焊条试件的正变形挠度为2mm。这些试验结果为减小和控制焊接残余变形提供了一条有效的方法。     

AZ31镁合金TIG焊接接头疲劳性能试验研究

采用TIG焊对厚度10 mm的AZ31镁合金板材进行对接焊和十字角接焊。对母材、对接接头、十字角接接头的静载抗拉强度和疲劳性能进行了试验,分析了焊接组织对焊接接头的抗拉强度和疲劳强度的影响。结果表明:AZ31镁合金母材、对接接头、十字角接接头的静载抗拉强度分别为254.3、186.1、213.4 MPa,焊接接头的抗拉强度均低于母材的抗拉强度。焊接热影响区存在典型的过热组织,晶粒粗大,焊缝区域主要为晶粒细小的铸造急冷组织。母材、对接接头和十字角接接头在2×10~6循环次数下的疲劳强度分别为58.3、26.1、18.2 MPa,焊接接头的疲劳强度远低于母材的疲劳强度。疲劳裂纹主要萌生于焊缝表面的气孔位置,焊缝区晶粒间沉淀相的减少是疲劳裂纹产生和扩展的主要原因。     

焊接接头静载强度计算系统

通过对焊接接头形式的分析与分类，在接头简化计算法的假设条件下，运用VB语言开发了焊接接头静载强度计算系统。该系统可以完成对接、搭接、角接等多种焊接接头的静栽强度计算与校核，能够为焊接接头的设计提供正确的理论计算数据。     

分段退焊对角接接头焊接残余应力及变形的影响

基于热-弹塑性有限元理论,以Abaqus软件为平台进行角接接头焊后残余应力及变形的分析,采用分段移动热源模型并利用Fortran语言开发热源子程序,分别采用直通焊和分段退焊两种方式进行角接接头焊接温度场、残余应力及变形的数值模拟分析.结果表明:横向变形是角接接头最主要的变形;角接接头焊接在焊缝端口处的残余应力为压应力,...     

焊接层数对焊接残余应力和变形的影响

以有限元分析软件ANSYS为平台,应用生死单元技术模拟焊缝金属填充过程,对Q345R钢材角接焊接接头单层焊、两层焊和三层焊的焊接温度场和残余应力场进行了数值模拟,并对模拟结果进行了对比分析。结果表明,随着焊接层数的增加,角接焊接接头的残余应力和变形都会减小。     

不同疲劳评估方法对角变形接头寿命预测适用性对比

疲劳失效是海洋工程焊接结构主要失效形式之一。文中以存在5°角变形的海洋工程结构用钢对接接头为研究对象,开展了应力比为0.5的抗拉疲劳测试,并结合IIW,BS 7608等标准数据曲线,对比分析了名义应力法、结构应力法、缺口应力法及应变能密度法对存在角变形焊接接头疲劳性能评定的适用性。研究结果表明,对于存在角变形接头疲劳寿命评估,名义应力法和结构应力法具有较好的适用性;缺口应力法、应变能密度法疲劳评估结果相对较保守。     

客车水箱焊接工艺性能研究

采用钨极氩弧焊(TIG焊)对客车水箱用304不锈钢薄板进行焊接,获得4种焊接接头:全焊透板对接接头、T型接头、单面角焊缝接头和搭接接头,对其力学性能、组织结构、残余应力分布、氯离子敏感度等进行测试和分析。结果表明:4种焊接接头形式中,全焊透板对接接头在力学性能、焊接残余应力分布、耐腐蚀性等方面最优,而单面角焊缝接头在力学性能、焊接残余应力分布、耐腐蚀性等方面最差。     

Q345钢对接接头残余应力与变形的预测

以ABAQUS软件为平台,开发了用于模拟多层多道焊接头温度场、残余应力和焊接变形的热-弹-塑性有限元计算方法. 利用所开发的计算方法对板厚为16 mm的Q345钢平板对接接头的温度场、应力场和变形进行了数值模拟. 采用试验方法测量了对接接头的残余应力和角变形. 试验结果与数值结果比较吻合,验证了所开发方法的有效性. 结果表明,在板厚相同的条件下角变形和横向收缩随着焊接层数的增多有增大的趋势;焊缝附近的纵向拉伸应力区域分布范围随焊接层数的增加略有减小;焊接层数对纵向残余应力的峰值影响较小.     

振动调制工艺在控制焊接变形中的试验研究

在介绍振动调制工艺原理的基础上,通过振动调制工艺在平板对接接头上的试验应用,分析了振动调制工艺在控制焊接变形方面的应用。试验结果表明该工艺对于厚板对接角变形,振动的效果不是非常明显,但是对横向收缩量的影响效果明显。     

硝酸吸收塔冷却排管的管板对接焊接头形式改进研究

硝酸吸收塔冷却排管的管板焊接常采用无坡口的角对接接头,这种接头容易产生熔合区偏向,焊缝质量不稳定。采用带槽的对接接头代替无坡口的角对接接头可改善管板的焊缝质量。对这种接头形式的内孔焊焊缝质量进行了可靠性验证。试验证明,带槽的对接接头可用于提高硝酸吸收塔冷却排管的管板焊接质量。     

基于弹塑性力学的T形接头焊接变形三维模拟

采用弹塑性力学理论对常见的T形焊接接头的焊接变形进行了数值模拟.焊接过程中母材受热不均匀,材料的热物性参数、弹塑性性能随温度变化呈现非线性关系等都会使结构在焊后存在不均匀的焊接变形.在不同的温度区域,通过选择弹性或塑性矩阵及在塑性区定义屈服条件,采用有限元方法,对T形接头焊接变形过程进行了三维数值模拟.为提高数值模拟的精度,热源模型采用了与实际焊接过程较匹配的Goldak双热源模型.模拟结果表明,在距焊缝一定距离的纵截面上,T形接头的底版产生不均匀的焊接角变形,数值模拟结果与理论分析基本一致,为焊接结构焊接变形的预测及控制打下了基础.     

焊接顺序对角接接头残余应力和变形的影响

基于热-弹塑性有限元理论,以ABAQUS软件为平台建立了焊接热固耦合有限元模型,利用Python语言编辑程序建立分析步,控制焊缝单元的按序填充,结合Fortran语言开发热源子程序,并对建模方法进行了有效性验证,结果表明:所建立的有限元模型能够准确地反映焊接残余应力与变形。基于所建立的有限元计算方法与板板角接接头有限元模型,分析了焊接方向对残余应力、变形的影响。结果表明:横向角变形是角接接头最主要的变形,其横向角变形在沿焊接方向逐渐变大并趋于稳定;兼顾残余应力及变形,确定方案c为最优焊接方案,即采取从两端向中间的焊接顺序可以有效降低角接接头横向变形及残余应力。