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。     

焊接残余应力对焊接结构的影响

阐述了焊接残余应力产生的原因及其影响因素,分析了焊接残余应力对焊接结构的影响,同时,就如何有效消除焊接残余应力进行了深入的探讨,为焊接残余应力提供了参考依据.     

焊接顺序对中厚板对接焊残余应力的影响

针对同种材料,但几何结构不同的中厚板结构件之间的对接焊,运用有限元软件进行模拟,分析多层多道焊各层焊缝的焊接顺序对焊缝区域横、纵向残余应力的影响。采用内生热的加载方式模拟热源,采用生死单元法模拟多层多道焊缝的焊接过程。模拟结果表明,从几何尺寸小的一边向几何尺寸大的一边焊,沿焊缝底部和顶部中心线方向产生的横纵向残余应力峰值最小;底层的几道焊缝的焊接顺序对焊缝底部和顶部中心线方向所产生的横纵向残余应力的影响不大。     

热沉位置对钛合金薄板焊接残余应力的影响

采用切条应力释放法测量钛合金TC4薄板对接试件选用不同的热沉位置分别进行动态控制低应力无变形(DC-LSND，dynamically controlled low stress no-distortion)钨极氩弧焊(TIG)时试件中的纵向残余应力和纵向残余塑性应变的分布。测量结果表明，热源与热沉之间的距离是重要的工艺参数之一，该参数对焊接应力和变形的控制效果有很大影响，适当的热沉位置是动态控制低应力无变形钨极氩弧焊实现低应力无变形焊接效果的一个必要条件。热源与热沉之间的高温金属处于力学熔化状态、无力学抗力时，热源与热沉之间距离的增加有助于降低焊接残余应力，减小纵向塑性变形。在所选用的焊接条件下，动态控制低应力无变形钨极氩弧焊焊接时热源与热沉相距30mm，近缝区的不协调应变较小，控制焊接应力与变形的效果较好。     

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.     

钢和铸铁激光相变硬化层的残余应力研究

对钢和铸铁中激光相变硬化引起的残余应力现象进行了研究。结果表明，激光相变硬化层中的残余压应力是普遍存在的现象。激光能量密度Ｐ／Ｄ_ｂ~ｖ对残余应力的大小有很大影响，且对具有不同原始组织的材料，影响的规律也不同。推导了激光相变硬化层的残余应力公式，并对实验结果进行了分析讨论。     

焊接残余应力的形成和对策

研究发现焊接残余应力对结构件的承载能力、加工精度、尺寸稳定性等有很大影响,因此消除残余应力势在必行。根据焊接残余应力的形成机制,提出了合理地降低及消除焊接残余应力的措施。降低和消除残余应力的方法可归结为两大类:一种就是通过热作用来消除,另一种是通过机械作用来消除。     

焊后热处理对13MnNiMoR钢焊接接头在服役环境下SCC敏感性的影响

通过慢应变速率拉伸试验（SSRT）,对比研究了经过焊后热处理和未经过焊后热处理的13MnNiMoR钢焊接接头在250℃下、不同pH值的锅炉水环境中的应力腐蚀开裂敏感性。结果表明：在相同应变速率、相同温度下,经过焊后热处理和未经过焊后热处理的13MnNiMoR钢焊接接头,应力腐蚀开裂敏感性有明显的区别。经过热处理的13MnNiMoR焊接接头应力腐蚀开裂敏感性随着pH值的增大而减小,相反,未经过热处理的接头,其敏感性随着pH值的增大而增大。研究结果表明,合理的焊后热处理能够显著降低焊接接头的应力腐蚀开裂敏感性。     

基于热循环曲线法的低合金高强钢对接接头焊接残余应力数值模拟

以Q345低合金高强钢对接接头为研究对象,建立热-冶金-力学耦合的三维有限元模型,在考虑相变情况下采用三维双椭球体热源模型对单道焊的焊接温度场进行数值模拟,再基于提取的热循环曲线(TCC)对该热源模型进行简化。分别采用三维双椭球体热源模型和基于TCC简化的热源模型对单道焊和多道焊对接接头的残余应力进行计算,并进行了试验验证。结果表明：根据温度场模拟得到的单焊道焊缝TCC与试验结果吻合良好,相对误差小于2.34%,验证了提取的TCC的准确性;采用三维双椭球体热源模型和基于TCC简化热源模型模拟得到的接头残余应力与试验结果吻合良好,其中单焊道接头纵向残余应力相对误差分别小于11.38%,4.34%,验证了2种模拟方法的准确性;与三维双椭球体热源模型相比,基于TCC简化热源模型的计算效率提高32%以上。     

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。     

压痕法测量材料表面的残余应力和硬化指数

残余应力和硬化指数的研究一直是工程界最为热点的问题之一。文中采用有限元分析软件ABAQUS进行一系列的仿真来分析硬化指数和残余应力对压痕响应的影响,得出结论:1)材料的硬化指数和残余应力对压痕响应均有影响,但硬化指数的影响比残余应力的影响大很多。2)从反演结果与输入值的对比可以看出,采用压痕法测量材料表面的残余应力是可行的。     

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。     

中频电磁脉冲降低焊接残余应力的研究

利用中频电磁脉冲旋转磁场可以使常见熔融类铁磁性材料焊接结构件产生的残余应力明显降低。针对焊接件焊缝处残余应力,利用X射线衍射法进行无损检测,对经旋转磁场处理前后的焊接残余应力值的变化情况进行分析,通过试验对比,得出利用中频电磁脉冲旋转磁场处理焊接残余应力的方法可行合理,能使焊接残余应力明显降低并使应力均匀化。     

CF—62钢制1500m^3乙烯球罐焊接残余应力的现场测试

本文介绍了X射线应力仪用于现场测量残余应力的技术,并且给出了CF-62钢制1500m~3乙烯球缸的焊接残余应力测试结果。测试结果表明,X射线应力测试技术用于大型球罐残余应力的现场测量是可行的;在焊态下测量的残余应力值较高,而焊后热处理使残余应力得到充分的解放。     

压力容器中焊接残余应力的消除策略

压力容器在焊接之后,会在焊缝处产生一定的残余应力,对容器的质量会产生一定的影响,而且,根据容器焊接的具体情况的不同,焊接残余应力的大小也会有所差别,为了降低残余应力对焊接容器造成的质量影响,需要采取有效的方法消除容器焊接中产生的残余应力。     

机械应力消除法对焊接残余应力的影响

大直径全焊接阀体球阀制造的最后一道工序是焊接,由于采用橡胶圈密封,为防止密封圈的损坏,导致密封性能降低,焊后不能采用焊后热处理消除焊接残余应力。为了控制阀体焊接残余应力,选择机械应力消除法,建立阀体机械应力消除法的加载压力与时间的关系曲线,采用有限元分析和试验相结合的方法,研究机械应力消除法对焊接残余应力的影响。机械应力消除法前后采用盲孔法测量阀体外表面的残余应力。结果表明,采用二维轴对称有限元法可以模拟机械应力消除法过程,机械应力消除法可以降低阀体外表面轴向应力和环向应力的峰值,使残余应力分布更加均匀,可以作为焊后热处理的替代工艺。     

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.     

焊接残余应力对结构性能的影响

以焊接残余应力为研究对象,讨论了残余应力对于结构静强度、疲劳强度、应力腐蚀性和稳定性的影响,指出残余应力的存在不影响结构的静态承载能力,但会促使结构发生脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂、失稳破坏等,应采取措施加以控制或消除。     

工艺参数对筒体纵向焊接残余应力影响的模拟研究

针对某公司生产的首次应用到核电上的SA508—3钢,为了得到简体上各区域残余应力大小及分布规律,定量地分析工艺参数对残余应力的影响,有效地控制焊接质量,采用ANSYS有限元建立60mm厚简体三维模型,模拟纵向焊接过程残余应力的变化。结果表明：工艺参数变化只对焊缝内、外表面中心区域以及焊缝沿厚度方向上的纵向残余应力影响比较大,焊接速度和焊接电压对残余应力曲线上的锯齿型波动产生的影响比较明显;焊接速度对残余变形的变化幅度影响最大,焊接速度与另外两个参数对残余变形影响的趋势相反。     

不同过程参数对搅拌摩擦焊接中材料流动以及残余应力分布的影响

通过有限元法建立了搅拌摩擦焊接的二维模型,并研究了不同工艺参数下搅拌摩擦焊接过程中材料的流动以及残余应力的分布。在搅拌摩擦焊接过程中,切向流动构成了材料流动的主要形式,并且材料流动最为剧烈的区域发生在后退侧。在材料的切向流动中,材料的流动方向不是单一的,可能会形成漩涡。搅拌头平移速度和转速的增加,都能使材料在后退侧的流动变得更为剧烈,但是在材料流动速度较小的区域,参数的改变对材料流动的影响很小。纵向残余应力的最大值始终发生在热影响区的边界,并且纵向残余应力在靠近焊缝中心线的附近一般为正值,而在靠近焊接构件边界的地方,残余应力则表现为负值。纵向残余应力的最大值随着搅拌头平移速度的增加而有所增加,但是搅拌头转速的变化对纵向残余应力的分布影响不大。