X70管道环焊缝接头残余应力数值模拟

管线钢X70在西气东输和中亚管道工程中得到了广泛使用,是未来管道建设的主流钢种.针对X70,根据试验确定管道环缝焊接过程的热源模型,并利用数值模拟软件Sysweld计算焊接热循环过程,确定焊接接头温度和应力的变化过程及其分布,以及焊后残余应力的大小和分布.试验表明,计算的焊后残余应力与实测值完全一致.     

X80 管线钢焊接温度场的数值模拟

利用SYSWELD有限元分析软件,采用双椭球热源模型,对X80管线钢对接接头的焊接温度场进行了模拟仿真,模拟结果与试验值非常接近。利用一次正交回归试验,研究焊接热输入和预热温度对焊接热循环的影响规律,结果表明,热循环参数t8/5和tH随着热输入和预热温度的增大而增大,热输入对t8/5和tH的影响大于预热温度对t8/5和tH的影响,因此,在实际焊接时应特别重视焊接热输入的选择与控制。     

5454铝合金管道环缝焊接应力应变数值模拟

采用SYSWELD焊接模拟软件对5454铝合金管道焊接接头进行数值模拟,建立了管道环焊缝熔化极氩弧焊双椭球热源模型,模拟出体积分布热源作用下的温度场,以获得的温度场为已知条件加载,求得管道环焊缝接头焊接应力应变场的分布规律,对探索铝合金焊接规律提供了有益的帮助。     

X80钢管道焊接致氢富集及热处理数值模拟

为了探究焊后热处理对焊接残余应力及氢扩散的影响,采用Abaqus软件建立含六层环焊缝的X80钢管道模型,进行温度场、应力场和氢扩散耦合分析。结果表明,焊接产生的残余应力主要集中在焊缝区和热影响区,Mises等效应力峰值为580 MPa,已接近管材的屈服强度。管道材料内氢浓度沿着径向和轴向分布不同,但均与静水应力的分布规律相似。输氢管道焊后热处理的效果明显,可显著降低焊接残余应力、静水应力,从而降低氢富集浓度,减少焊缝处可能的氢脆现象发生。     

双相不锈钢管道全位置焊接残余应力三维有限元数值模拟

以热弹塑理论为基础,利用ANSYS非线性分析有限元程序,对双相不锈钢管道接头环焊缝残余应力进行三维数值模拟。建立了管道全位置焊接瞬态温度场和应力场三维移动热源模型,获得了环焊缝焊接接头轴向和环向残余应力的分布规律：在管道接头内表面的焊缝及近缝区的轴向和环向残余应力均为拉应力,随着离开焊缝距离的增加,由拉应力逐渐过渡为压应力。在管道接头外表面焊缝中心处的轴向残余应力为压应力,而环向残余应力为拉应力。从环向位置上的应力变化规律可以看出正半周和负半周的应力分布具有明显的对称性。研究结果为优化生产工艺,控制残余应力提供了理论依据。     

X80管线钢环焊缝接头残余应力的数值模拟

利用SYSWELD有限元分析软件,以热弹塑性理论为基础,采用双椭球焊接热源模型,对X80管线钢环焊缝接头的焊接温度场和应力场进行了模拟仿真.得到了焊接残余应力的分布规律,即焊缝及近缝区的残余应力值较大,远离焊缝中心残余应力值逐渐减小;由于表面和心部散热条件不同,造成了管道表面和心部的残余应力方向上的差异或数值大小的不同.研究了焊接工艺参数对残余应力的影响规律.结果表明,随着热输入的增大和预热温度的提高残余应力值逐渐降低;为了减小焊接残余应力,应尽量采用较大热输入和较高预热温度进行焊接.     

P91管道焊接残余应力数值模拟

Cr-Mo耐热钢最常见的问题是发生于焊接接头热影响区的Ⅳ型裂纹引起的失效,焊接残余应力水平起着重要的作用。本文基于大型有限元软件ABAQUS,开发了一个顺次耦合的焊接应力计算程序,对P91钢焊接接头的残余应力场进行了模拟。研究结果表明:轴向和径向残余应力均呈拉应力状态;焊接残余应力最大值集中在靠近母材的热影响区附近,并且焊接残余应力集中部位与Ⅳ型裂纹的发生位置相一致。     

大型透平机壳焊后热处理的残余应力数值模拟

采用热-粘弹塑性有限元模型,在考虑蠕变效应的基础上,对大型透平机壳进行焊后热处理数值模拟.结果表明,焊后机壳残余应力较高,部分节点超过材料的屈服强度;经过热处理后,机壳整体残余应力均低于材料的屈服强度.在300℃去应力退火,机壳残余应力降低幅度不大;当退火温度升到550℃时,机壳应力降低显著.     

X80管线钢激光电弧复合焊接数值分析

根据激光电弧复合热源焊接的物理特征,建立双椭球体热源焊接模型。使用ANSYS有限元分析软件对X80管线钢激光电弧复合焊接的温度场和应力场进行耦合分析,在此基础上对10 mm厚X80管线钢进行对接焊试验,并对比分析数值计算结果和实际焊接试验结果。结果表明,数值仿真得到的焊缝截面形状、焊缝尺寸以及试件残余应力与焊接试验所得结果吻合,验证了选用热源模型的适用性,为焊缝组织和性能的预测奠定了基础。     

环肋圆柱壳结构焊接残余应力和变形的数值模拟

运用有限元软件ANSYS的APDL语言,对耐压圆柱壳结构的焊接残余应力和变形编制计算程序,运用生死单元技术,对结构进行焊接热应力分析,得到环肋圆柱壳结构的焊接残余应力分布和焊接残余变形.计算结果表明,轴向焊接残余应力在结构肋骨附近呈双峰形态,以及残余变形在焊缝处(肋骨所在位置)最为剧烈,焊接轴向残余应力总体上来说比较小...     

焊后热处理对150 mm厚容器钢板残余应力影响的数值模拟

焊后热处理可以有效消减钢结构焊接接头中的残余应力。以150 mm厚容器钢平板对接焊接头为研究对象,基于有限元方法对焊接接头热处理前、后的残余应力场进行了仿真模拟,系统分析了焊后热处理过程中残余应力的演化规律,并对相关焊后热处理工艺参数下残余应力消除效果进行了对比分析。结果表明：焊后热处理可以显著减小纵、横向焊接残余应力峰值,但对残余应力的分布形式影响较小;热处理过程中焊接残余应力释放主要发生在升温阶段,而在保温阶段和冷却阶段,释放量较小甚至有所回弹。通过工艺参数分析可知,残余应力释放量随着保温时间和热处理温度的改变呈非线性演化,因此,在实际焊后热处理时需综合考虑影响因素的组合效应,以优化残余应力消除效果和成本。     

数值计算模拟工艺参数对管道环焊缝残余应力的影响

以热——弹塑性理论为基础,建立了厚壁管环焊缝残余应力的二维轴对称有限元模型,利用ANSYS有限元程序分析了三种焊接工艺参数对管道环焊缝残余应力的影响,计算中考虑了材料热物理性能参数和力学性能参数的温度相关性.结果表明,管道内表面焊缝和近缝区的轴向和环向残余应力均为拉应力,而管道外表面焊缝和近缝区的轴向残余应力和环向残余应力均为压应力;接头内表面应力水平高于外表面;残余应力的最大值均位于距管道外表面一定距离处,其数值接近于材料的屈服应力;随着焊接热输入的增加,残余应力峰值变化不大,塑性变形区宽度增加.     

镍基合金管道环形焊接与焊后热处理模拟

对镍基合金管道环形焊缝进行焊接与焊后热处理模拟,为镍基合金焊接后处理工艺的优化提供有意义的参考。首先利用ABAQUS软件进行环形焊接模拟,考察管壁厚一定,随内径厚度比(D/B)变化时,轴向与周向焊接残余应力变化趋势;随后依据Norton蠕变准则,选取合适的蠕变激活能,考察相同保温时间下,不同保温温度对降低焊接残余应力的影响。焊接模拟结果显示,随着D/B值的增大,轴向焊接残余应力整体变化不明显,外表面有变小趋势,内表面有增大趋势,周向焊接残余应力变化明显,尤其是内表面,由压应力变成了拉应力。焊接后热处理模拟结果显示,对于同一种材料,适当升高保温温度可以在短时间内有效降低残余应力。     

全自动气体保护焊在管道环缝焊接中的应用

随着石油天然气工业的发展油气管道越来越向大口径高压输送方向发展,传统的手工焊已难以适应管道建设的飞速发展,所以必须更新传统工艺,发展全自动焊接新工艺。本文分别从接头设计、焊接准备工作、工艺要求等方面介绍了全自动气体保护焊工艺。     

非旋转管道环缝焊接自动控制技术

建立了非旋转管道环缝焊接自动控制系统,并介绍了其系统结构和工作原理。该系统可控制焊炬沿三个方向运动,并具有记忆跟踪功能。为满足全位置焊接工艺的要求。焊接电流、电弧电压、焊接速度及焊炬摆动的速度和摆幅等参数能根据焊接位置的不同自动调节。实验表明,该系统运行可靠,能有效提高生产效率,很好地满足了管道环缝打底、填充和盖面焊接的需要,具有重要的工程应用前景。     

焊接温度场和残余应力的数值模拟

在ANSYS环境下,建立可行的三维焊接温度场、应力的动态模拟分析方法,为复杂焊接结构进行三维焊接温度场、应力场的分析提供了参考,并使有限元分析技术在焊接力学分析以及工程中得到了很好的应用。     

X80钢焊接残余应力耦合接头组织不均匀下氢扩散的数值模拟

采用ABAQUS软件建立了煤制气管线X80钢螺旋焊管三维模型,综合考虑焊接残余应力和组织不均匀性的影响,进行了焊接接头氢扩散的数值模拟。结果表明,残余应力和组织不均匀都会导致氢扩散的发生,氢浓度的分布规律与静水应力分布特征相似,即静水应力越高的区域,相应的氢浓度也较高,说明残余应力的影响大于组织不均匀性的影响。氢浓度最高的焊缝区比不考虑残余应力时提高了2.7倍,通过等效充氢压力下的慢应变速率拉伸实验发现,氢脆系数由不考虑残余应力时的18.56%上升至考虑残余应力所致氢富集条件下的32.53%,增加幅度达到75.27%。因此,残余应力是导致焊接接头氢富集进而影响氢脆失效的重要因素,采用数值模拟方法确定氢富集程度则是评估煤制气管线焊接接头安全性的重要基础。     

EGR冷却器焊接残余应力的数值模拟分析

利用有限元分析方法模拟了某型号板翅式EGR冷却器的焊接残余应力场,并从残余应力的角度对该型号EGR冷却器在性能试验中发生泄露的原因进行了分析。模拟结果显示,板翅式EGR冷却器焊接残余拉应力峰值出现在扁管R角处的管板接头中,与该型号EGR冷却器发生失效的部位一致。通过优化焊缝的焊接顺序可以显著降低EGR冷却器上焊接残余拉应力的峰值。