风电安装船圆柱形桩腿打底焊接过程的数值模拟

为了改进超大型桩腿的焊接工艺,采用ANSYS的生死单元与移动高斯热源对超大型圆柱形桩腿的打底焊接过程进行模拟,得到圆柱形桩腿打底焊接的残余应力分布与焊接变形。研究发现:在桩腿焊接预热及保温温度为150℃的条件下,焊接残余应力最大值为692 MPa,第2道焊缝的残余应力小于第1道焊缝;圆柱形桩腿主要变形为角变形,最大变形量为0.544mm。将桩腿焊接的预热及保温温度分别为100℃和200℃的结果与150℃的模拟结果进行对比,发现选取150℃作为焊接预热及保温温度时,焊接残余应力及焊接径向变形均最小。     

深水起重铺管船吊机的焊接变形控制研究

本文从设计合理的胎架、严格的控制组装的精度、焊前预热和焊后保温、刚性固定和外力作用等方面阐述了深水起重铺管船吊机的焊接变形控制的几种方法。     

EH690高强钢焊管焊接工艺及质量控制

为了获得性能优良的海洋工程用EH690焊管焊接接头,开展了EH690高强钢焊接工艺研究,针对EH690焊管进行了气体保护焊和埋弧焊组合工艺的焊接工艺评定试验,对焊接接头进行了无损检测和力学性能试验,并提出了相应的生产过程质量控制措施。结果表明,采取预热、控制层间温度、后热和保温缓冷、合理匹配焊材、低热输入焊接参数等焊管生产过程严格的质量控制措施,可获得性能优良的焊接接头。该工艺和质量控制措施已在铺管船和起重机臂架用焊管的批量生产中得到应用,可满足焊接结构的使用安全要求。     

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%。     

修井机甲板导轨有限元疲劳寿命分析

以JZ9-3CEPD平台HXJ135DB海洋修井机为例,采用ANSYS通用有限元计算软件建立海洋修井机甲板导轨三维模型,以海上环境工况下得到的支反力计算书为依据,进行强度计算,得到整体应力值分布,分析应力最大点产生的原因,并提出焊接工艺的合理化建议。根据疲劳寿命理论和计算公式,计算得到应力最大点的疲劳寿命,给导轨海上维保提供依据。     

基于ANSYS和响应面法的排管机立柱优化设计

为满足排管机立柱的轻量化设计要求,快速实现设备的降本增效,以排管机立柱截面尺寸优化为研究重点,利用Design Modeler模块进行参数化建模,利用ANSYS Workbench软件静力学模块对立柱的刚度、强度以及振动模态进行有限元分析,并对立柱的结构参数进行优化。分析结果表明:立柱侧壁板宽度L_2和折弯板角度α对最大总变形的敏感度最高,增大L_2和α的数值可以有效减小最大总变形量; L_2和α对最大等效应力的影响是非线性的,随着α的增大,最大等效应力先升高后降低,L_2增大时最大等效应力会降低;优化方案相较原方案质量减轻3. 2%,最大总变形量降低14. 1%,在最大等效应力降低的同时前3阶固有频率均有所提高,达到了减轻立柱质量、增强刚度及提高固有频率的优化目的。所得结果可为类似机械设备的尺寸优化设计提供借鉴与参考。     

普光气田套管变形规律与强度评价方法

为了研究普光气田P110SS套管的变形规律及剩余强度评价方法,采用材料非线性和几何非线性模型,基于塑性失效准则,建立了套管-水泥环-地层有限元模型,同时通过现场测井数据对模型进行了验证。分析结果表明:普光气田套管变形主要是地震引发地应力的变化导致,套管变形呈椭圆状;水平地应力偏差越大,套管变形量及最大等效应力越大,且在水平地应力方向上套管的变形量达到最大;当地应力分布一定时,随着套管壁厚的增加,套管缩径量及最大等效应力先急剧减小,然后套管缩径量逐渐减小,套管等效应力基本不变,最后套管等效应力再次下降;套管变形量与套管最大等效应力间的关系同地应力组合形式无关,而是呈现出一定的规律性;采用多项式曲线拟合的方法建立了套管椭圆度与最大等效应力的数学方程,给出了变形套管剩余强度评价方法。所得结论可为普光气田套管变形井剩余强度评价提供理论依据。     

钢轨纵向不锈钢堆焊残余应力数值模拟

钢轨踏面堆焊一定宽度的不锈钢,能够解决钢轨电路分路不良的问题,但同时在焊接过程中不可避免地产生焊接残余应力,导致冷裂纹的产生。采用数值模拟预测了轨道堆焊过程中的组织变化及残余应力;在此基础上改进焊接工艺,调整焊缝组织,提高焊接质量以满足使用要求。模拟结果表明,采用焊前预热的方法能够有效地减少热影响区内的马氏体,提高材料的韧性;焊前预热可有效降低钢轨轴向的拉伸残余应力,从而减少冷裂纹的产生;预热温度要适当,400　℃为最佳预热温度。     

304不锈钢高温焊接残余应力研究

分别对常温、预热到500℃、预热到600℃、预热到700℃的304奥氏体不锈钢试板进行焊接,采用盲孔法分别对不同焊接温度的焊后试样进行焊接残余应力测试。结果表明,随着焊接温度的升高,304奥氏体不锈钢试样的焊接残余应力减小,焊接温度越高,残余应力减小的效果越明显,高温焊接可显著降低304奥氏体不锈钢的焊接残余应力。     

大直径直缝焊管焊缝在线预热工艺探讨

针对目前采用的大直径直缝埋弧焊管焊缝离线预热工艺存在的问题,探讨了在现有JCOE机组上,根据焊管管径大小,采用中频感应预热设备对焊缝的预热提出2种工艺方案。新的工艺方案特点是焊缝预热和焊接在线同步进行,达到了降低能耗,保持预热温度均匀性,提高焊接设备利用率的应用效果。     

井下封隔器空心轴裂纹的补焊工艺

对空心轴(42CrMo)产生裂纹的原因进行了分析,提出了最佳补焊修复工艺方案。工艺中,采用红外线测温仪测试预热温度;预焊第1层焊面时,电流要小些,焊接速度稍慢,焊第2层时焊接电流稍大;每层每段焊完后,立即锤击,以减少焊接残余应力。最后结果表明,补焊后焊面完全达到母材性能要求。     

循环油浆蒸汽发生器管束泄漏原因及修复

分析得出引起循环油浆蒸汽发生器管束泄漏的原因是 :换热管与管板胀接质量不良 ;蒸气发生器运行中产生振动 ;存在应力腐蚀和间隙腐蚀等都会造成换热管与管板连接部位的管接头和管板表面产生裂纹而泄漏。制定的修复工艺关键是 :彻底清除管接头及管板的裂纹和表面油污 ;计算确定并控制管板焊前预热温度为 2 0 0℃ ;选择从外向内 ,分区跳焊的焊接顺序 ,控制焊接工艺参数 ,减小焊接应力和变形 ;选择E4 30 3酸性电焊条 ,焊后整体锤击焊接接头 1遍 ,确保焊接接头质量     

预热温度和冷却速度对X80抗大变形管线钢焊接粗晶区性能的影响

采用插销试验和热模拟技术研究了不同预热温度和冷却速度对X80抗大变形管线钢焊接粗晶区的冷裂纹敏感性及组织性能的影响。试验结果表明,随着预热温度的升高,X80抗大变形管线钢焊接粗晶区的临界断裂应力提高,抗冷裂纹敏感性能力增强;当预热温度达到150℃时,粗晶区的冷裂纹敏感性变得很小,断口形貌为韧窝状;随着冷却速度的增加,X80抗大变形管线钢焊接粗晶区的显微硬度升高,而断裂韧性由高到低,再由低到高,当冷却速度达到2~25℃/s时,粗晶区具有优良的断裂韧性;当进一步增大冷却速度时,由于板条马氏体的形成,粗晶区断裂韧性迅速降低。     

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。     

长输管道现场焊接冷裂纹的预防和控制

本文基于导致长输管道现场焊接冷裂纹产生的三大因素的分析，从氢源、钢的淬硬组织和应力的控制等三个方面提出了防止冷裂纹产生的途径，对优化焊接线能量和预热温度等工艺措施进行了讨论。     

超深井非均匀地应力场中射孔套管强度分析

针对非均匀地应力、内压、射孔耦合作用下超深油气井试油和生产过程中经常出现的射孔套管损坏问题,采用有限差分软件建立了射孔套管-水泥环-地层三维地质模型,分析了射孔、内压以及非均匀地应力对超深井射孔后套管强度的影响。研究表明,射孔套管的剩余强度低于未射孔套管的剩余强度;射孔改变了套管应力的分布状态,射孔后套管最大应力发生在射孔处,孔眼处局部应力增大;射孔套管等效应力随内压的增加先降低后增加,存在一个临界值;当套管受非均匀地应力作用时,套管等效应力和变形量增大,且随着应力比的增加,套管等效应力和变形量随之增加,套管更容易发生损坏。该研究为套管的设计和应用提供了理论依据。     

钢的焊接变形及其控制

本文阐述了在焊接过程中钢材焊接变形和焊接应力的影响因素,提出了减少焊接应力及残余应力的措施及控制焊接变形的方法。从采取合理的焊接方法,采用合理的焊接坡口、焊接顺序、采取反变形、采用工装固定、对称焊接等手段来合理控制,以减少钢材在焊接过程中的变形量。     

大型管板拼焊应力有限元分析

反应器管板直径和厚度较大,焊接处于自由状态,没有任何约束,很难控制由于焊接应力、温差应力等造成的管板变形。为控制管板的变形,通过对管板焊接过程进行有限元分析计算,探讨了管板焊接过程中各个焊接时刻的温度、焊接应力、应变及变形分布规律,并根据计算结果确定了合理可行的能有效控制管板焊接变形并保证焊接质量的焊接方法和焊接工装。     

焊接预热和后热的理论基础及实际应用

分析了焊接应力产生的原因和焊缝残余应力及熔敷金属中未逸出的氢对焊接裂纹的影响,论述了焊接预热和后热的理论依据、预热和后热温度的确定及在生产实际中的应用。指出预热温度的确定与钢的碳当量、临界冷却速度、钢的塑性温度区、焊件拘束度等有关,与马氏体转变点无关;后热温度的确定应避开回火脆性区,视焊接应力的大小,后热和中间热处理可互相取代。     

立式储罐安装焊接变形控制

储罐安装施工的关键在于如何控制焊接变形,尤其是储罐底板焊接,若变形量大,则不易控制。通过分析焊接应力,掌握其形成规律,制定严谨的排板设计,能有效抵消大部分焊接应力。在安装过程中,根据以往的施工经验,选取合理的工艺措施,科学地调度人员合作,同时结合工卡具的使用,能够很好地控制焊接应力变形,有效地避免焊接应力集中,确保储罐的整体质量。