焊接残余应力对超声波冲击处理焊接接头疲劳性能的影响

采用含高值焊接残余应力的非承载纵向角接接头进行了Q235B钢焊态与超声波冲击态的疲劳对比试验,研究了焊接残余应力对超声冲击处理焊接接接头疲劳性能的影响规律。结果表明:焊接残余应力对超声波冲击处理后焊接接头疲劳性能的影响较小。使用不含高值焊接残余应力的小试件来评估超声波冲击处理对相同接头形式及板厚的大型焊接结构疲劳性能的改善程度可能是偏于安全的。     

焊接后后热处理对焊接残余应力的影响研究

焊接后后热处理是一种新的降低焊接残余应力的技术,试验采用了焊接后后热处理的方法,对三块Q235试板采用相同的焊接参教分别进行室温正常焊接,300℃,500℃预热焊接并进行焊后保温,然后在用小盲孔法测量焊接残余应力.我们通过对所得数据分析后,发现进行后热处理的试板焊接残余应力大大的降低了,并且后热处理的温度越高,焊接残余应力降低的幅度越大.试验证明焊接后后热处理能够有效的降低焊接残余应力,提高焊接的性能.     

局部法在十字接头工作角焊缝疲劳强度评定中的应用

介绍了一种新的疲劳强度评定方法,即局部法,该方法用单一疲劳标准可预测结构在载荷作用下的疲劳行为,而不受结构几何形状复杂,所受外载复杂的拘束,对国内常用Q235B钢的十字接头工作角焊缝进行了单轴拉伸疲劳试验,并用有限元方法对焊接残余应力和外载引起的局部应力进行了计算,分析结果表明该准则完全适合于Q235B钢。     

逆焊接加热处理引入压缩残余应力的数值分析

采用有限单元法模拟计算了经过逆焊接加热处理的复合板、不锈钢、CF62调质钢等材料的残余应力场，计算中还考虑了不同板厚条件以及处理前原始残余应力场与形成压应力效果的关系。分析结果对进一步弄清逆焊接加热处理的原理和工艺特点以及该方法的工程应用起到了很好的促进作用。     

SPV490Q钢焊接接头在不同浓度硫化氢溶液中的应力腐蚀开裂行为

对SPV490Q钢焊接接头的楔形张开加载(WOL)预裂纹试样在不同浓度硫化氢溶液中进行了应力腐蚀试验,测定了焊缝的应力腐蚀临界应力强度因子KISCC和应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt。结果表明:随着H2S浓度的升高,SPV490Q钢焊缝的应力腐蚀临界应力强度因子KISCC下降,应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt增大,焊接接头的应力腐蚀抗力降低。     

高强钢T形接头焊接残余应力的数值模拟

焊接过程中不均匀的温度场及局部塑性应变导致了残余应力的产生,从而影响焊接结构的疲劳强度及承载能力.应用ABAQUS的焊接子程序DFLUX,结合单元“生死”技术对高强钢焊接流程进行数值分析.获得了焊接温度场和应力场的动态变化过程,计算出焊接温度场及残余应力的分布,绘制出焊接残余应力分布曲线,为优化焊接工艺,控制焊接残余应力提供理论依据.     

感应加热消除不锈钢管焊接应力数值模拟

利用温差产生的协调形变解决小直径不锈钢管道焊接接头应力腐蚀问题是一种快捷而有效的方法,虽然采用火焰加热形成的温差可以得到一定的消除应力效果,但可控性差,不利于现场实施.提出一种新的温差形成技术--感应加热处理.利用有限元数值模拟,对直径100 mm的不锈钢小径管环缝焊接接头的残余应力及感应加热法消除焊接应力效果进行了研究,得到了线圈位置、加热频率、加热电流、加热时间等工艺参数对消除焊接应力效果的影响规律以及最佳工艺参数的选取原则.结果表明,感应加热法弥补了火焰加热法的不足,在焊缝内表面获得压应力的同时,可以将加热区的新增应力控制在母材屈服强度的一半以内.     

焊接残余应力检测与调控技术研究现状

焊接过程中不可避免会产生残余应力。残余应力会引发疲劳、应力腐蚀、断裂等一系列问题,并对结构完整性及安全性产生重要影响。因此,采取可靠的测试手段准确检测焊接残余应力并进行合理调控,对保障及延长焊接结构服役寿命至关重要。文章首先介绍了几种常用的残余应力检测技术,其次分类阐述了残余应力调控技术,最后展望了残余应力检测与调控技术的发展方向。     

核电站接管安全端异种金属焊接接头残余应力预测的研究现状

接管安全端异种金属焊接接头是压水堆核电站中连接主设备低合金钢压力容器接管嘴与不锈钢管道的一种典型结构,易发生一次侧应力腐蚀开裂,而焊接残余拉应力是造成此种应力腐蚀开裂的主要因素之一.因此,准确评估接管安全端异种金属接头的焊接残余应力分布至关重要.通过有限元模拟研究焊接残余应力旨在保障核电设备的结构完整性.介绍了接管安全端异种金属焊接接头的结构、材料与焊接工艺特点,综述了有限元模拟方法预测异种金属焊接接头残余应力分布的数值计算工作和典型流程,以及诸多因素对有限元模拟异种金属焊接接头残余应力的影响.     

坡口形式对Q345/SUS304异种钢对接接头残余应力和变形的影响

近年来,异种钢焊接接头在工业应用上越来越广泛。在焊接中、厚板的异种钢接头时,为了获得全焊透接头通常需要在工件上准备坡口。由于坡口处需要填充焊缝金属,因此不同的坡口要采用不同的热输入和焊道布置。理论上而言,不同热输入和焊道布置对焊接残余应力与变形会有影响。采用数值模拟与试验手段相结合的方法研究坡口形式对Q345与SUS304异材对接接头的残余应力与变形的影响。以有限元软件ABAQUS为平台,开发热-弹-塑性有限元数值计算方法来模拟板厚为10 mm的V形和X形坡口Q345/SUS304异种钢平板多道焊对接接头的温度场、应力场和焊接变形。采用盲孔法测量V形坡口接头表面的焊接残余应力;分别采用游标卡尺和三坐标仪测量V形和X形坡口接头的横向收缩和角变形。通过比较可知,不论是焊接残余应力还是焊接变形,计算结果与试验结果都吻合较好,验证了计算方法的有效性。研究结果表明,在Q345母材与焊缝交界处的应力分布均出现不连续的现象,而且接头中SUS304侧的高拉伸残余应力区域明显宽于Q345侧。数值结果表明,坡口形式对纵向残余应力的峰值影响较小,而对横向残余应力的峰值有一定影响。试验和数值模拟结果显示V形坡口接头的横向收缩和角变形明显大于X形坡口接头的值。     

P92钢管道对接焊接残余应力数值模拟

为了能系统全面探究P92钢管焊条在焊接变形状态后焊缝内的焊缝热残余应力变化规律和其分布及规律情况,基于三维有限元分析及模拟分析的实验软件Abaqus建立起了实验数据库P92钢焊接模拟仿真模型的数据,研究的实验分析结果与分析模型表明,在钢管焊接变形的状态情况条件下,焊缝应力分布以及钢管焊缝受热温度影响区环向热应变分布和钢管焊缝内轴向应力变化主要体现呈拉应力,在焊缝热影响区出现了拉残余应力分布的最大值。随着距离焊缝中心距离的进一步的增加,焊接过程中拉残余的残余应力值也就逐渐减小。     

高压水射流喷丸降低焊接残余应力有限元分析

焊接不可避免产生残余应力,对结构完整性造成很大影响。提出利用高压水射流喷丸技术降低焊接残余应力,并利用有限元法进行计算模拟。分别开发了模拟焊接的移动双椭球热源子程序及模拟高压水射流喷丸的移动压力载荷子程序,得到了经高压水射流喷丸处理前后焊接残余应力分布的变化规律。计算结果表明,经高压水射流喷丸处理后,焊缝和热影响区存在的焊态残余应力得到降低,在焊缝区已经产生压缩应力。证明高压水射流喷丸具有降低焊接残余应力的效果。     

水冷法对管道对接接头残余应力分布的影响

本文研究了1Cr18Mi9Ti和20钢两种管道在空冷和水冷条件下多层对焊的残余应力分布规律。计算和实验结果表明，采用合适工艺的水冷法可有效调整上述两种管道的焊接残余应力分布，并可在管道内表面焊接接头区获得有助于提高管道应力腐蚀性能的双向压缩残余应力。     

SPV50Q钢在湿H2S环境下抗应力腐蚀性能试验研究

用楔形张开加载(WOL)预裂纹试样研究了SPV50Q钢在湿H2S环境中的抗应力腐蚀性能。测定了SPV50Q钢母材及热影响区在湿H2S环境下的临界应力强度因子KISCC和应力腐蚀裂纹扩展速率;同时研究了H2S浓度、材质、热处理对SPV50Q钢应力腐蚀开裂的影响。     

HQ—80C钢焊接接头应力腐蚀破裂的研究

通过 HQ-80C 钢焊接接头在3.5%NaCl 水溶液(模拟海水)条件下的应力腐蚀试验,找出了该钢种焊缝及熔合区在应力腐蚀破裂时裂纹前沿的应力场强度因子 K_(11)和应力腐蚀破裂时间 t_1的关系曲线,从而得到焊缝及熔合区的应力腐蚀临界应力场强度因子 K_(ISCC),说明该钢种焊缝及熔合区对应力腐蚀裂纹扩展的敏感性。通过对断口的分析,了解应力腐蚀断口深度、形貌与 K_(li)的关系。     

新型Q-P-T工艺对Q690钢组织与性能影响的研究

研究了Q690钢经Q-P-T工艺处理前后的焊接性能。结果表明:采用相同焊料和焊接工艺,QPT690钢焊接接头的力学性能比Q690钢显著提高,QPT690焊接接头的屈服强度为537MPa,抗拉强度为676MPa,而Q690焊接接头的屈服强度为480 MPa,抗拉强度为642 MPa。显微组织观察得到,QPT690钢性能改善的原因是QPT690钢焊接熔合区及热影响区存在大量马氏体和残余奥氏体,使组织晶粒更加细化。对断口进行观察分析可知,QPT690钢焊接接头的强度高于Q690,其热影响区晶粒存在细化。研究了QPT690钢在300、350和400℃等3种不同回火温度时的焊接接头的拉伸性能、冲击韧性及硬度,并对组织进行观察和断口进行分析。结果表明,400℃左右中温回火可以使焊接接头获得良好的综合力学性能。     

焊接残余应力的消除

对于在疲劳环境中使用的焊接件，必须重视由使用负载和加工过程产生的应力，章阐述了焊接和打磨残余张应力的产生机理，通过试验数据的分析，介绍采用热处理和喷丸处理消除残余张应力，提高工件抗疲劳性质的途径和效果。     

SPV50Q高强钢焊接接头在湿H2S环境下的开裂敏感性研究

具有较高强度和良好韧性的SPV50Q钢常用于制造液化石油气(liquefied petroleum gas,LPG)球罐,球罐通过焊接制造后一般不经过焊后热处理,因此在焊接接头处将有焊接残余应力存在.服役经历和现场检测表明,较高H2S浓度和焊接残余应力将会导致材料产生环境失效如氢鼓泡(hydrogen blistering,HB)或氢致开裂(hydrogen-induced cracking,HIC)、硫化物应力腐蚀开裂(sulfide stress corrosion cracking,SSCC)以及应力诱导氢致开裂(stress-oriented hydrogen induced cracking,SOHIC).文中通过1×10-6s-1的慢应变速率拉伸试验,对手工电弧焊焊接的SPV50Q焊接接头在不同浓度H2S水溶液中的开裂敏感性以及开裂特征进行研究.试验结果表明,SSCC和HIC发生在靠近焊接接头热影响区的母材上,不同温度下的焊后热处理将降低材料的应力腐蚀开裂敏感性,实施正确焊后热处理可提高SPV50Q焊接接头抵抗SSCC或HIC能力,而不降低钢的力学性能尤其是韧性.     

蒸汽发生器管子管板内角环焊残余应力数值模拟研究

应用ANSYS有限元软件,对核电蒸汽发生器管子管板内角环焊残余应力进行数值模拟研究。在研究中,建立三维有限元模型,基于ANSYS参数化设计语言实现带状温度热源的逐步加载和计算,得到焊接接头处残余应力分布规律,分析相邻管子先后焊接对焊接区残余应力的影响,并模拟出不同热处理温度下的残余应力。研究结果表明,管子管板焊接最大径向和环向残余应力出现在焊缝熔合区,最大轴向残余应力出现在管子内表面热影响区。相邻管子先后进行焊接时,后焊管子温度场的作用会使先焊管子焊接区域的残余应力减小。当热处理温度为600℃时,可以有效减小焊接区的残余应力。     

Q235与X70钢在新加坡土壤中的应力腐蚀行为现场试验研究

通过国产Q235钢与X70钢U形试样在新加坡现场埋样试验,应用腐蚀形貌观察、裂纹扩展形貌观察、腐蚀产物的分析以及土壤理化性质分析等手段研究Q235钢和X70钢在新加坡土壤中的应力腐蚀行为特征,初步研究国产钢在国外典型土壤环境中的耐蚀性。结果发现,新加坡土壤中含有较多的硫化菌,硫化菌降低了硫酸盐还原菌的破坏作用;Q235钢与X70钢U形试样在新加坡酸性土壤中埋样1年后均发现了应力腐蚀开裂(Stress corrosion cracking,SCC),表现出明显的SCC敏感性,X70钢应力腐蚀敏感性强于Q235钢,钢的强度对于应力腐蚀敏感性有一定的影响;点蚀的发生和酸性土壤环境促进了应力腐蚀的发生,其应力腐蚀过程主要受阳极溶解(Anodic dissolution,AD)控制,同时可能存在氢致开裂(Hydrogen induced cracking,HIC)的混合控制。