热处理消除Q235钢焊接残余应力的研究

对Q235钢焊接件进行不同温度和不同保温时间的退火热处理,采用小盲孔法测定处理后各试板的焊接残余应力,比较焊接残余应力降低程度,得出高温短时保温与低温长时保温在消除焊接残余应力上效果接近,以实验结论为基础,提出了热处理消除焊接残余应力温度与时间等效性的问题。     

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。     

基于逆焊接技术的T122/P122钢环焊缝残余应力消除工艺

采用ABAQUS有限元软件生死单元技术针对逆焊接消除残余应力的工艺方法进行分析,模拟计算了T122/P122钢环焊缝的逆焊接消除焊接残余应力的工艺过程,分析了逆焊接消除残余应力的操作工艺中不同热处理温度、冷却速率、冷却范围、冷却时间对消残余应力效果的影响. 结果表明,经过逆焊接处理后,Mises残余应力及环向残余应力均明显降低,且热处理温度对残余应力的消除影响最为显著,其次是冷却时间和冷却速率. 当热处理温度为400 ℃,冷却时间为20 s时不仅可以消除焊接残余应力,还可以在处理表面形成1.3 mm厚的压应力层.     

焊接后后热处理对腐蚀性能的影响

采用焊接后后热处理的方法对Q235试板在室温下进行焊接焊后自然冷却、预热到300℃和500℃进行焊接焊后保温,然后用小盲孔法测量焊接残余应力及试板在腐蚀溶液中的腐蚀速率.实验结果表明,焊接后后热处理能有效降低焊接残余应力并显著提高焊件的抗腐蚀性能.     

热焊工艺对Q235钢焊接残余应力的影响

对Q235试板分别在室温下进行焊接焊后自然冷却及加热到300、500、600和650℃进行焊接焊后保温缓冷(即热焊工艺),用小盲孔法测量焊接残余应力.实验结果表明,采用热焊方法进行焊接能够有效降低焊接残余应力,且加热温度越高,焊接残余应力降低效果越好.     

D406A高强钢焊接残余应力测试

采用小孔测试法,对D406A低合金高强钢钨极氩弧焊及不同热处理状态下的残余应力进行了测试研究。结果表明：D406A低合金高强钢钨极氩弧焊在焊缝及其附近会产生约460MPa的残余应力;采用650℃下保温10min的局部热处理是较为合理的工艺,可达到整体去应力退火的效果．而且可以避免焊接工件表面严重脱碳、降低焊接结构强度的危害。     

304/Q235B爆炸焊接不锈钢复合板的热处理工艺研究

以爆炸焊接的304/Q235B不锈钢复合板为研究对象,进行了不同的热处理工艺试验,分析了不同热处理工艺条件下不锈钢复合板的组织和性能,以探索适合爆炸焊接不锈钢复合板的热处理工艺。结果证明,304/Q235B不锈钢复合板不宜进行去应力退火,应进行固溶热处理。去应力退火后304/Q235B不锈钢复合板的塑性、韧性偏低,抗晶间腐蚀性能下降。304/Q235B不锈钢复合板固溶热处理温度不宜超过950℃。     

去应力退火处理对310S钢焊接接头残余应力与力学性能的影响

采用钨极氩弧焊对310S耐热不锈钢进行焊接试验,并对其接头进行去应力退火处理,采用金相显微镜、残余应力仪、拉伸试验机等测试热处理前后焊接接头的显微组织、力学性能与残余应力演变规律。结果表明:在600℃进行退火处理时,随着保温时间的增加,残余应力被消除的程度逐渐加大;由于去应力退火温度未达到其再结晶温度,因此,热处理后焊接接头的显微组织与力学性能变化不明显。     

碳钢与304不锈钢焊接残余应力的计算

采用弹塑性有限元法计算了Q235碳钢与304不锈钢的焊接温度场和焊接残余应力,计算结果表明,由于二者物理性能的差异造成了焊接温度场和残余应力分布的不均匀,焊接残余应力的峰值出现在304不锈钢一侧,其值略低于304不锈钢的屈服强度.当焊接热源偏向Q235钢时,焊接残余应力峰值变化较小,但高应力区减小,焊接变形明显减小,当焊接热源偏向304不锈钢时结果相反.当焊接热输入增大时会导致焊后高应力区范围的扩大,残余应力的峰值略有降低.采用红外热像仪测量了焊接过程中焊接接头上表面的温度变化情况,有限元计算的结果与其符合较好.     

大型固体发动机壳体热处理工艺优化数值模拟

利用大型通用有限元软件对大型固体发动机壳体的焊接过程及几种不同热处理工艺进行了模拟。结果表明：焊态下壳体的应力主要集中在电缆座的角焊缝处,应力水平较高。退火热处理结果显示,随着退火温度的升高和出炉温度的降低,退火后壳体电缆座附近的峰值等效应力明显减小,当退火保温温度为700~730 ℃,退火出炉温度为350~400 ℃时,能最大限度地降低电缆座残余应力,减小裂纹倾向。     

焊后热处理对P92钢管道焊接残余应力场的影响

采用红外热成像仪测量了P92钢管道在焊接过程中的温度场分布,由此获得P92钢焊接过程的温度循环曲线;采用有限元方法模拟了P92钢管道多层多道焊的整个焊接过程,获得焊接温度场分布,与P92钢焊接温度场实测结果吻合良好,验证了模拟计算的准确性;采用间接法,利用温度场结果计算了P92钢管道环焊缝焊接形成的残余应力场,并重点分析了焊后热处理前后的焊接残余应力变化情况.结果表明,焊后热处理对P92钢管道焊接残余应力具有明显的消除作用,但不能完全消除,焊缝中依然存在较大的拉伸残余应力.     

热处理加超声冲击复合处理对Q345B钢焊接接头疲劳性能的影响

通过对比分析直接超声冲击、普通热处理加超声冲击及真空热处理加超声冲击对Q345B钢焊接接头疲劳寿命的影响,探讨了热处理加超声冲击复合处理对焊接接头疲劳性能的作用机制. 结果表明,普通热处理加超声冲击相较于直接超声冲击,焊接接头的焊接残余应力虽然有所消除,但由于材料软化使冲击产生的压应力降低及表面氧化使形成叠型缺陷的风险提高,疲劳性能有所降低,且随热处理保温时间延长,疲劳性能降低得越明显;真空热处理加超声冲击焊接接头虽然也存在材料软化,但由于不发生表面氧化加上残余拉应力消除,相较于直接超声冲击焊接接头的疲劳寿命有所提高,且疲劳破坏位置由焊趾转移到母材或焊根.     

热处理工艺参数对2219铝合金焊接接头残余应力的影响

采用X射线衍射法对不同热处理参数下的2219铝合金TIG焊接头残余应力进行测试与分析,研究了退火温度、保温时间及冷却方式对接头残余应力的影响。结果表明,随着退火温度的上升和保温时间的延长,接头残余应力下降幅度增大;当退火温度为350℃保温时间2 h时,焊缝附近区域及焊缝中段横向应力及远离焊缝区域纵向应力方向发生改变,残余应力横向分布规律发生变化。随着保温时间的延长,焊接残余应力下降幅度增大。炉冷具有消除残余应力的效果。     

CW200K转向架构架焊接残余应力无损测量

转向架构架在焊接过程中不可避免地会产生焊接残余应力,焊接残余应力的存在对构架的疲劳强度和疲劳寿命均有很大的影响,测定和掌握构架不同状态下残余应力的大小和分布规律十分必要。利用X射线衍射法测试CW200K转向架构架热处理前后的残余应力。结果表明,构架焊缝区存在高值残余拉伸应力;构架退火可以使纵向残余应力的峰值得到削弱,分布得到均化。在保温时间相同的条件下,提高退火温度有利于提高构架焊接残余应力的平均消除率。     

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。     

热处理法及超声波冲击法对焊接接头残余应力及疲劳性能的影响

针对核电中常用的Q345B材料,焊后分别采用热处理法及超声波冲击法进行焊缝残余应力的消除试验,并对不同状态下焊接接头进行残余应力测试及及对接头疲劳性能测试,对比分析了不同处理方式下焊接接头残余应力的消除效果及对接头疲劳性能的影响。     

不同处理工艺对A7NO1S-T5铝合金焊接接头残余应力的影响

采用热处理、机械振动以及毫克能超声冲击技术对A7N01S-T5铝合金焊接接头进行处理,并采用X射线衍射法测量这三种处理方法前后的焊接残余应力。结果表明:采用超声冲击对铝合金焊接接头表面残余应力的处理效果最为显著,消除率达到了95%;采用热处理退火,焊缝及热影响区焊接残余应力有所降低,而母材区则有所升高,能有效均匀化焊接接头残余应力;而采用机械振动处理,应力只降低了约35%,效果相对较差。     

Finite Element Analysis of High Temperature Piping Creep for Considering the Effect of Inner Pressure and Welding Residual Stress

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.     

不同处理工艺对6005A铝合金激光-MIG复合焊接头残余应力的影响

采用三种去应力退火工艺和三种振动时效+去应力退火工艺对6005A激光-MIG复合焊接头进行处理,并采用X射线衍射法对处理后的焊接接头进行了残余应力测量,比较不同处理工艺条件下焊接接头的应力消除率。结果表明,振动时效和去应力退火均可有效降低焊接接头残余应力。复合处理工艺比单一处理工艺对焊接接头残余应力的消除效果更为显著。单一处理工艺中退火温度为220℃,保温4 h的应力消除效果最好;复合处理工艺中,振动时效20 min+220℃去应力退火(保温4 h)的应力消除效果最佳。     

箱板装配式钢结构焊接残余应力的数值模拟与研究

文中旨在对箱板装配式钢结构的焊接残余应力进行研究。由于箱板装配式钢结构通常选用Q235B钢和Q345B钢,故对这2种钢材的焊接残余应力进行研究。通过Abaqus关联Dflux热源子程序对Q235B与Q345B钢板进行焊接模拟,并利用超声波检测方法对钢板进行焊接残余应力测试。结果表明：钢材的屈服强度对焊接残余应力有显著影响;在焊缝热影响区上的纵向残余应力以拉应力为主,在整个焊件上的横向残余应力既存在拉应力,也存在压应力;钢板残余应力试验结果与模拟结果基本吻合,验证了Abaqus模拟钢板焊接的可靠性。