蒸汽发生器管子管板胀焊结合残余接触应力分析

采用有限元方法模拟蒸汽发生器管子管板的胀焊结合工艺过程,研究不同胀接压力下管子管板残余接触应力的分布情况、焊接温度场对管子管板残余接触应力的影响,以及未胀接区域长度对管子管板胀接区域残余接触应力的影响.分析结果表明,在胀接压力作用下,管子管板两端产生环向应力峰值,环向应力峰值随胀接压力的增大而增大,且管子过渡区域环向应...     

Inconel 625镍基合金管道焊接残余应力的数值模拟

以Inconel 625镍基合金管道的焊接接头为研究对象,建立了热-力学耦合的三维有限元模型,采用ANSYS软件对该合金管道环焊缝对称焊的残余应力进行了数值模拟,分析了管道外表面轴向和环向残余应力分布,并进行了试验验证;此外,还分析了预热温度对管道残余应力的影响。结果表明:该合金管道焊后外表面轴向与环向残余应力的模拟结果与试验结果在数值和分布趋势上均比较吻合,证明了模型的准确性;在焊缝及近焊缝区的管道外表面形成了轴向压应力和环向拉应力,随着距焊缝中心距离的增加,轴向压应力逐渐变为拉应力,而环向拉应力逐渐转变为压应力,并最终趋向于0;随着预热温度的升高,管道外表面轴向和环向残余应力均降低。     

核电蒸汽发生器传热管/管板接头传热管内壁的焊接残余应力分布

采用自行搭建的管道内壁残余应力测试平台,通过切割法测得核电蒸汽发生器传热管/管板接头传热管内壁的焊接残余应力,结合有限元模拟,研究了传热管内壁焊接残余应力的分布规律。结果表明:试验测得传热管/管板接头中传热管内壁近焊缝处的轴向和周向残余应力均为拉应力,随着距焊缝中心线距离的增加,残余拉应力减小并变为压应力,在距离焊缝中心线12mm处,残余压应力最大,在距离焊缝中心线21mm处残余应力减小至焊前初始应力;传热管内壁焊接残余应力分布的模拟结果和试验结果基本吻合,该有限元模型可以准确模拟核电蒸汽发生器传热管/管板接头传热管内壁焊接残余应力的分布规律。     

先胀后焊连接中焊接对胀接连接强度的影响

以常见的低碳钢换热管与低合金钢管板胀焊连接接头为研究对象,采用有限元法进行了换热器管子与管板焊接过程的模拟,研究了焊接温度场作用下,不胀区长度Lx对先胀后焊接头胀接区残余接触压力的影响。计算结果表明焊接对胀接区的影响主要表现为胀接区接触范围及接触压力数值的减小,采用接头接触压力减小系数fpr和接触面积减小系数far来定量描述焊接对先胀后焊接头胀接区的影响,给出了焊接对先胀后焊接头中胀接区影响的定量数值。同时,研究结果表明,当增加不胀区长度Lx时,焊接对胀接区的影响有所减小。先胀后焊连接接头设计应考虑焊接对胀接的削弱作用,对于中等厚度的管板、胀接连接性能要求较高的胀焊接头,不推荐采用先胀后焊。     

先胀后焊过程中接头残余接触压力的变化

建立了胀焊结合的管子与管板连接接头的三维有限元模型，研究了液压胀接接头在焊接热影响过程中管子与管板接触面上的残余接触压力的分布和变化。结果发现，受焊接热影响后，胀接残余接触压力经过了消失和逐渐恢复的过程，其数值最终几乎不变。     

局部焊后热处理两类评定准则的研究

焊后热处理的主要目的有 2个 :其一是消除焊接残余应力 ;其二是改善焊接接头的性能 ,因此焊后热处理的评定也应同时考虑这 2个方面。局部焊后热处理通常用于炉内整体热处理无法应用的场合。然而至今各国关于局部焊后热处理的评定标准仍存在很大的差异。采用考虑高温蠕变的粘弹塑性有限元等数值方法与试验相结合 ,对具有初始焊接残余应力的管子在不同热处理条件下进行了系列分析 ,特别是对于局部焊后热处理加热宽度的确定进行了大量研究。基于上述研究提出了 2个局部焊后热处理的评定准则 ,即基于残余应力消除效果的残余应力准则和基于改善焊接接头性能的均热区温差准则。局部焊后热处理应同时满足这两个准则的条件。     

换热器类管与管板内孔焊

国营五二四厂对管与管板内孔焊的研究、生产已有二十几年，该技术现已被广泛用于换热器类设备的制造中。换热器类管与管板的焊接，通常采用端面焊，即将管子插入管板孔内，在管板的外侧将管子与管板焊接在一起（图1、2）。该结构型式简单易行，但也有其致命的不足，如管子与管板间的间隙内沉淀积垢后会产生间隙腐蚀，胀管产生的残余应力会引起应力腐蚀。而管与管板内孔焊，则消除了间隙腐蚀，减少了应力腐蚀，延长了设备的使用寿命。所谓内孔焊，是将管子置于管板的内侧，管子与管板形成内孔对接焊缝（通常采用的接头型式，（见图3）或内孔…     

焊接后热与焊后热处理温度对焊接残余应力松弛的试验研究

针对工程实际，研究了焊接后热与焊后热处理温度对焊接残余应力松弛的影响，结果表明：在一定温度下，焊接后热对焊接残余应力的松弛效果不明显，而焊后热处理可以大幅度地消除焊接残余应力。     

相变温度对焊接残余应力影响的有限元模拟分析

利用有限元分析软件ANSYS模拟了考虑相变的受刚性拘束的焊缝金属和十字接头的应力变化过程,讨论了相变温度在室温至800℃之间的9种不同材料的残余应力,并分析了相变温度对焊接残余应力的影响。模拟结果表明:在相变作用下,随着相变开始温度的降低,焊接结构中的残余拉伸应力逐渐减小,甚至可以转变为压缩应力;相变开始温度为300℃左右时,十字焊接接头的残余压缩应力值最大。     

厚板埋弧焊接头焊后感应热处理应力场的数值分析

使用ANSYS软件建立厚板埋弧焊接头的热-力数值分析模型,计算焊接过程中接头的瞬态温度场和应力场分布,分析焊后感应热处理对残余应力的影响.将模拟计算所得的熔池轮廓和残余应力数据与实测厚板焊后值进行对比,验证模型的可靠性.结果表明:焊后厚板埋弧焊接头处的残余应力以拉应力为主,最大残余应力存在于焊缝处,数值为233 MPa...     

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。     

铸铁焊补减少应力裂纹的两种方法

1.机体破洞补板减少应力裂纹方法 各种车辆的发动机机体发生破洞需要用电弧冷焊法焊修时,大都采用钢板补板修复法。常规的补板焊修方法焊后焊接残余应力较大,在近缝区往往会出现应力裂纹。为了减少这种焊接残余应力,我们经过反复实践分析研究,终于找到了简便宜行的补板中间十     

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.     

焊接顺序对管道在役焊接温度和应力场的影响

采用三维弹塑性有限元方法对比分析了不同的焊接顺序对天然气管道在役焊接修复过程中的温度场和残余应力场的影响。结果表明,受修复套筒的影响,在第1和第2道焊缝焊接过程中,堆焊工艺的峰值温度、冷却时间和熔池截面尺寸显著大于角焊工艺,而第3道焊的温度场特征基本相同。随着圆周角的增加,沿圆周路径的轴向残余应力逐渐减小,环向残余应力逐渐增大,角焊工艺的残余应力略大于堆焊工艺。两种焊接工艺沿轴向路径的焊接残余应力在焊缝位置迅速由残余压应力转变为残余拉应力。     

焊接顺序对T形接头焊接残余应力场的影响

为了得到T形接头焊接顺序的优化方案,在确定合理的焊接热源形式以及建立有限元模型的基础上,利用单元死活技术从多道焊、分段焊与多层焊的角度对焊接顺序对T形接头焊接残余应力场的影响进行数值分析.对于多道焊来说,焊接残余拉应力出现在焊缝及其附近区域,且峰值出现在焊缝区域;相邻焊道之间采用首尾相接的方法得到的焊接残余拉应力峰值是最小的.对于分段焊来说,采用先焊两端后焊中间的方法不仅可以增加整个焊缝的焊接残余低应力区域;而且可以有效地降低先焊区域的焊接残余应力,降低效果与后焊焊段的焊接方向以及先焊焊段上的点到后焊焊段端部的距离有关.在多层焊的过程中,采用对称施焊的方法得到的焊接残余拉应力峰值是最小的.     

焊接顺序对6061-T6铝合金矩形焊缝焊接残余应力及变形量的影响

以热弹塑性有限元法为基础,结合热-力耦合的算法建立有限元模型,采用Abaqus软件对薄壁6061-T6铝合金矩形型材进行焊接模拟;模拟了不同焊接顺序对铝合金型材残余应力及焊接变形量的影响,得到了最优的焊接顺序。结果表明:在矩形焊接时焊缝所在平面上产生的最大残余应力为拉应力;选择对称焊接工艺可以有效降低铝合金型材焊接后的残余应力,增强焊件的焊后稳定性;从较长的焊接路径开始焊接,能够减小焊接变形量。     

冷旋压拼焊平管板封头残余应力实验研究

本文介绍了大型燃油锅炉经拼板焊接和冷旋压加工制造而成的平管板封头残余应力试验。结果表明平管板封头拼板焊缝的折边部位和直边段，以及管子与管板焊接根部和管桥处，其残余应力较大，个别测点残余应力超过了材料的屈服点，但经退火后其残余应力大为降低，管板折边段及直边段应力消除达60%～96%，管子与管板焊接根部及管桥处应力消除达40%～85%。     

焊后热处理对反应堆压力容器内环形件焊接残余应力的影响

基于有限元方法对反应堆压力容器内环形件的焊接残余应力分布情况及焊后热处理过程对残余应力消除的影响进行了探究。结果表明,热处理后残余应力降低到40 MPa左右,采用不同的蠕变准则,其计算结果一致;且中间热处理对于结构最终的应力状态影响不大。热处理后残余应力不能够完全消除,强度校核时考虑残余应力的作用能够得到更加保守的结果。     

TC4钛合金薄板激光焊接变形的有限元模拟

建立了TC4钛合金薄板激光焊接模型,采用有限元方法分析了板宽对焊接残余应力及失稳变形的影响。结果表明:最高纵向残余拉应力出现在焊缝中心两侧的热影响区;随着板度增大,平均残余压应力和临界失稳力降低;沿着焊接方向的钛合金薄板失稳变形程度随板宽的增加而减小,而垂直于焊接方向的失稳变形程度随板宽的增加而增大;当板宽为120mm时,其失稳变形程度呈马鞍形分布,当板宽为320mm时,马鞍形变形分布特征消失;钛合金薄板失稳变形的z向位移试验值与模拟结果的相对误差为8%,证明模拟结果较准确。     

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。