焊接工艺参数对船用高强度钢平板残余应力的影响

对船用高强度钢对接焊平板进行焊接残余应力数值模拟,采用盲孔法对其进行残余应力测量,最后在数值模拟结果与试验结果一致的基础上,研究不同焊接工艺参数对残余应力的影响。研究结果表明:焊接残余应力分布曲线形状不受焊接工艺参数变化的影响;当增大焊接电流时,焊接残余应力最大值随之增大;当焊接电流增大到一定值后,焊接残余应力最大值随电流升高而增大的趋势逐渐减缓;当焊接电流在100～110A时,焊接残余应力最大值随焊接速度加快而增大;在120～130A时,焊接残余应力最大值随焊接速度加快而逐渐变小,但其值还是远大于焊接电流在100～110A工况时的焊接残余应力。此结论为高强度钢对接焊平板的焊接工艺参数设计提供了参考,具有一定的工程应用价值。     

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在高强管线钢的工程应用过程中,较高的焊接残余应力会导致焊缝产生应力腐蚀和疲劳裂纹以至失效。简要介绍了高强度管线钢的焊接方法,对比了传统电弧焊与先进焊接方法的工艺特点,以及不同焊接方法的残余应力分布,概述了通过无损检测手段进行残余应力分析的相关研究结果,并通过数值模拟进行了焊接残余应力的对比和分析。指出,通过不同的数值模型及有限元分析等手段,可快速获得不同焊接方法的接头残余应力分布,以便于对焊接工艺进行调整。     

双相不锈钢厚板对接焊数值模拟

应用大型有限元分析软件ABAQUS,对双相不锈钢厚板焊接接头的残余应力进行数值模拟,获得了该厚板焊接接头残余应力的分布规律。结果表明,双相不锈钢厚板焊接接头的横向与纵向焊接残余应力水平较高,沿板厚方向的残余应力分布较为均匀,而且应力水平低。在厚板焊接中,纵向残余拉应力高于横向残余拉应力,而且最大的焊接残余应力均出现在焊缝与热影响区处。研究结果为双相不锈钢厚板焊接工艺优化和提高焊接接头的可靠性提供了理论基础。     

焊接工艺参数对12Cr1MoV异质接头焊接残余应力影响分析

选取12Cr1MoV异质接头作为试验材料,研究了焊接电压、焊接电流和焊前预热温度三种主要的焊接工艺参数之间的耦合关系,并通过试验和运用有限元法对焊接过程进行实例分析与模拟验证。结果表明:焊接残余应力分布情况曲线特征与模拟结果相吻合;焊接残余应力模拟影响区域与试验结果测量值相符;焊接电压、焊接电流能够较为集中的进行热输入,其与焊接残余应力线性正相关,焊前预热温度通过与焊接电压、焊接电流之间的交互作用会对焊接残余应力产生一定的影响。     

304不锈钢管道环焊缝热力耦合有限元模拟

 为合理控制304不锈钢管道环焊缝焊接残余应力,运用有限元软件ABAQUS建立二维轴对称壳单元模型,模拟管道环形焊缝的焊接过程,获取了304不锈钢管道环焊缝温度场和应力场的分布规律。在焊件上表面提取了特征点的热循环曲线,同时获取了焊接过程中焊接接头径向某一截面特征点同一时刻的温度场分布特征。对管道环形焊缝内外表面残余应力的分布规律研究表明,管道焊缝及靠近焊缝区,内表面的轴向残余应力是拉应力,外表面的轴向残余应力是压应力;内外表面的横向残余应力都是拉应力,而径向残余应力主要是压应力,上表面的余高两侧热影响区受到少许拉应力作用。     

输油管道螺旋焊缝残余应力的测定

通过对东北输油管道Ф７２０ｍｍ输油管两向残余应力的测定，分析了输油管螺旋焊缝残余应力的分布特征，给出小孔法及切割法测定的结果和结论。测试结果表明，输油管的残余应力很大，拉庆力峰值高于材料的屈服点。如此大的残余应力与输油管的运行应力迭加后作用于焊缝缺中位，会导致输油管低应力破坏。本文给出了测定结果可为有关工程技术人员改进输油管的成型工艺及焊接工艺提供参考依据。     

Cr5Mo与20钢焊接残余应力有限元分析

应用大型有限元分析软件ABAQUS对Cr5Mo与20钢焊接接头的残余应力进行有限元分析,获得了异种钢焊接接头残余应力的分布规律,并与同种钢焊接接头残余应力进行了比较.结果表明,异种钢焊接接头的残余应力明显大于同种钢焊接接头的焊接残余应力.在异种钢焊接接头中,由于母材热膨胀系数和焊缝熔合金属组织的差异,热膨胀系数大的材料侧焊接残余应力大,最大环向应力出现在内壁焊缝根部,最大轴向应力出现在外壁焊缝处.研究结果为焊接工艺优化和提高异种钢接头的可靠性提供了理论基础.     

采用加内压法提高焊管承压能力的方法和机理

本文简明分析了焊接钢管在焊缝及热影响区焊接残余应力产生的原因、分布状态及其对钢管承压能力的有害影响。提出了通过施加内压(水压)的方式来改善残余应力分布状态,提高钢管承压能力的方法;指出了改善残余应力分布的一些工艺因素,并对其机理进行了初步探讨。     

提高对接环焊管道抗应力腐蚀开裂性能

分析管道对接环焊残余应力产生机理与分布规律 ,介绍了调整和改善焊接残余应力分布的工艺方法 ,通过降低管道内表面残余拉伸应力值 ,甚至使其产生压缩应力 ,可有效地提高管道抗应力腐蚀开裂性能。     

利用振动时效技术消除链条抽油机机架焊接残余应务

在链条抽油机机架制造过程中，为减少机架焊接变形，消除机架焊接完成后的残余应力，保证机架的尺寸的稳定性，在制定合理的焊接工艺的同时， 振动时效的工艺措施。文章详尽阐述了抽油机机架焊接残余应力的产生及分布情况，利用振动时效消除残余应力的基本机理和具体实施方案。通过对抽油机机架在进行振动时效处理前后的残余应力测试数据的分析、对比，表明机架在振动时效处理后应务处于均匀化趋势，其平均应力和峰值应力普遍降低，     

海洋平台用E36钢焊接工艺评定

研究了海洋平台常用E36高强钢的焊接工艺,对焊接后的试件进行了拉伸、弯曲、缺口冲击和表面硬度等力学性能试验,采用X射线衍射法对焊缝的焊后残余应力分布进行测试,得到了焊缝及附近区域的残余应力分布规律。试验结果表明,接头各项性能满足AWSD1.1标准的相关要求,制订的焊接工艺切实可行。     

内胀和外控成型螺旋焊管残余应力的测试和比较分析

本文使用应力完全释放法测定了用两种制管工艺制造的螺旋焊管在水压试验前后残余应力的分布。认为螺旋焊管的残余应力是成型工艺引起的残余应力和焊接残余应力叠加的结果。两种工艺制造的螺旋焊管的残余应力有较大差异，水压试验对消除残余应力有较明显的效果。从防止应力腐蚀来看，在钢管外表面，内胀管的残余应力状态比外控管要好。     

利用振动时效技术消除链条抽油机机架焊接残余应力

在链条抽油机机架制造过程中 ,为减少机架焊接变形 ,消除机架焊接完成后的残余应力 ,保证机架的尺寸的稳定性 ,在制定合理的焊接工艺的同时 ,采用了振动时效的工艺措施。文章详尽阐述了抽油机机架焊接残余应力的产生及分布情况 ,利用振动时效消除残余应力的基本机理和具体实施方案。通过对抽油机机架在进行振动时效处理前后的残余应力测试数据的分析、对比 ,表明机架在振动时效处理后应力处于均匀化趋势 ,其平均应力和峰值应力普遍降低 ,从而大大减少了机架随时间延伸而发生变形的倾向 ,提高了机架尺寸精度的保持性。     

预热及焊后热处理对T91钢焊接残余应力的影响

T91钢属于马氏体不锈钢,其焊接性能较差,焊接接头易脆化,焊接时容易产生冷裂纹和再热裂纹。基于ANSYS软件平台,应用移动高斯热源结合单元生死技术方法,对超临界锅炉用小管径T91钢的焊接残余应力进行数值模拟,分析了焊后残余应力的分布规律,讨论了焊前预热温度以及焊后热处理工艺对焊接残余应力的影响。模拟结果表明,焊后残余应力集中在T91钢焊缝区与热影响区,最大等效应力值超过了材料屈服应力值;提高焊前预热温度可以降低Mises等效残余应力值,但应力值仍然较大;进行焊后热处理可以明显改善焊接残余应力的分布,最大应力数值下降60%~70%。     

焊接残余应力和管道完整性分析

简要介绍了残余应力的分类及其产生原因。分析了焊接残余应力对管道疲劳寿命和断裂能力的不利影响。焊后塑性变形也可能与焊接残余应力交互影响整个壁厚层和管子周向最终残余应力的大小和分布状态。借助计算焊接力学(CWM)能够更准确地估算由焊接产生的残余应力和变形,其结果可用于优化和确定管道的结构寿命,分析结果还能有效评估塑性变形对焊接残余应力的影响。通过两个焊接实例验证了焊接残余应力及焊后塑性变形对焊管最终残余应力大小和分布的影响。     

焊管残余应力研究进展及展望

在焊管制造过程中需进行弯曲成型、焊接、水压、弯管、防腐等工艺过程,这些工艺过程造成的残余应力关系到焊管的服役寿命。介绍了焊管残余应力的研究方法、研究成果。指出,焊管的残余应力与其成型工艺关系重大,一般直缝焊管的残余应力水平低、分布均匀,螺旋焊管的残余应力水平高,且分布均匀性差。水压试验和扩径可以有效降低残余应力,但水压和扩径参数与残余应力的具体关系仍需要进行大量研究才能确定。最后指出,对切环法与磁测法的应用、螺旋焊管成型的精确模型、残余应力沿厚度方向的分布等问题仍需要进行深入研究。     

高压容器焊缝残余应力数值模拟

利用有限元软件ANSYS中生死单元技术对OWC-4060A水泥石腐蚀测试仪中焊接高压容器的焊接接头进行了数值模拟,分析了焊接过程中接头的温度场及应力场变化规律。结果表明,接头的温度分布不对称,残余应力在焊缝中心线两侧较对称;虽然接头的最大残余应力出现在熔合线附近,但是接头沿焊缝中心开裂的倾向最大。在设计的25 MPa许用压力环境下工作时,该水泥石腐蚀测试仪压力容器焊接接头的安全系数为1.8,符合使用要求。     

焊接对压力容器强度的不良影响及设计对策

文章从压力容器焊接接头中焊缝金属的焊接缺陷、焊接接头的残余应力、热影响区组织和性能变化的三方面对压力容器强度的不良影响进行了研究分析,并在压力容器设计中给予考虑,提出了焊接接头系数选取、焊后消除残余应力热处理等相应的对策。还讨论了焊接接头系数的选取原则及封头焊接接头系数的取值问题。     

1Cr18Ni9Ti钢管多层对焊残余应力分布的研究

建立了奥氏体不锈钢圆管多层对焊残余应力的数值计算模型，该模型考虑了焊接过程中高温引起材料的物理性能常数和力学性能常数变化带来的非线性。焊接温度场采用三角差分法计算，在此基础上利用热弹塑性有限单元法计算分析了1Cr18Ni9Ti钢管多层对焊的残余应力分布。结果表明，这种钢管多层对焊后存在很大的残余应力，尤以圆管内表面焊缝附近区域的双向拉伸残余应力最大。这一结论已被残余应力实测及应力腐蚀敏感性实验所证实，表明在正常焊接工艺条件下多层对焊1Cr18Ni9Ti钢管受焊接残余应力的影响，其抗应力腐蚀性能较差。     

SS400薄板手工电弧焊和氩弧焊残余应力对比分析

为了研究SS400钢板不同焊接方法残余应力的分布规律,分别对4 mm厚的低合金高强钢采用手工电弧焊和氩弧焊进行焊接,焊接后采用盲孔法测量钢板的残余应力,得到了残余应力的分布曲线。试验结果表明:手工电弧焊在焊接区垂直焊接方向的残余应力最大值为387 MPa,在焊缝两侧为压应力,距离焊缝两侧12 mm处,压应力最大;平行焊接方向上的残余应力在中间位置为拉应力,在工件两边为压应力,靠近边缘压应力增大。氩弧焊垂直于焊接方向上的最大拉应力为328 MPa,在焊缝两侧的距离为7 mm处,压应力最大;平行于焊接方向上的残余应力曲线与手工电弧焊的相似,氩弧焊的焊接变形小于手工电弧焊。