补焊长度对P92补焊残余应力的影响

基于有限元模拟软件SYSWELD,通过建立P92钢板补焊过程的三维有限元模型,计算了补焊过程的温度场及应力场分布,讨论分析了不同补焊长度对残余应力分布的影响. 结果表明,无论是横向还是纵向残余应力,较大的拉应力水平都出现在焊缝和热影响区附近,同时在母材处应力值逐渐降低. 随着补焊长度的增加,横向残余应力在结构表面中心,热影响区和焊缝位置均存在下降趋势. 对于纵向残余应力来说,随着补焊长度的增加,应力值在焊缝位置呈下降趋势,而结构表面中心和热影响区变化较小.     

基于新型回火焊道的焊接残余应力评价

某扩建工程为降低III类容器改建中的焊接残余应力,尝试采用新型回火焊道工艺.针对焊接工艺优化与评价问题,采用Q345钢焊接试板,对3种工艺(普通焊接及2种新型回火焊接)、2种模式(平板及T形板)的6块试板(600 mm×300 mm×30 mm)应用X射线法进行全面的测试与评价.结果表明,采用回火焊接工艺的1号及3号T形板在焊缝处的应力比普通焊接工艺试件分别降低46%及36%,回火焊接工艺使纵向应力降低,横向应力成为第一主应力;A面的残余应力高于B面25%以上.实际工程中为降低残余应力可去除焊缝余高.     

Study of relieving weld residual stresses in large pressure steel pipes of hydropower station by local explosion treatment

Ｓｔｕｄｙｏｆｒｅｌｉｅｖｉｎｇｗｅｌｄｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｅｓｉｎｌａｒｇｅｐｒｅｓｓｕｒｅｓｔｅｅｌｐｉｐｅｓｏｆｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎｂｙｌｏｃａｌｅｘｐｌｏｓｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔ￥ＺｈｕＳｈｉｃｈａｎｇ；ＣｈｅｎＬｉａ...     

Prediction of welding residual stress in multipass narrow gap welded pipes with large thickness

The objective of this study is to investigate the influence of post weld heat treatment （PWHT） on the distribution of residual stress in welded pipes with large thickness. The detailed pass-by-pass finite element simulation was developed to study the residual stress in narrow gap multipass welding of pipes with a wall thickness of 150 mm and 89 weld beads. The effect of PWHT on welding residual stress was also investigated by means of numerical analysis. The simulated results show that the hoop stress is tensile stress in the weld region and compressive stress in the parent metal areas adjacent to weld seam. After heat treatment, the residual stresses decrease substantially, and the simulated residual stress is validated by the experimental one. The distribution of the through-wall axial residual stress along the weld center line is a self-equilibrating type.     

残余应力对Super304H焊缝金属再热裂纹敏感性的影响

采用预压缩CT试样的方法研究了残余应力对Super304H奥氏体不锈钢焊缝金属再热裂纹敏感性的影响。通过ABAQUS模拟结合EBSD表征分析了不同残余应力下的焊缝金属的塑性应变分布和位错密度分布,并从残余应力诱导焊缝金属晶内析出相的方面解释了残余应力对焊缝金属再热裂纹敏感性的影响。结果表明：高预压缩载荷的CT试样具有更高的残余应力,更容易产生再热裂纹。随着残余应力的增加,焊缝金属拉伸试样的抗拉强度逐渐降低。焊缝金属CT试样靠近U型口的高残余应力区域具有更高的位错密度和更高比例的亚晶,促进了晶内小颗粒相的析出,使得晶内硬化更为严重,再热裂纹更容易产生。     

焊缝形貌对电子束焊接残余应力分布的影响

将焊缝截面形状简化为等腰梯形,利用ANSYS软件,采用变步长方法,开展了TC4钛合金板焊接残余应力的数值模拟.利用梯形中位线长度来控制焊缝体积,梯形的腰与竖直方向的夹角来控制焊缝形状,研究了焊缝体积和形状对焊接残余应力分布和大小的影响.结果表明,在焊缝体积不变的情况下,最大等效残余应力随焊缝锥度的增大而增大,并在θ＞6...     

异种金属环焊接接头裂纹分析与控制

核级不锈钢与镍基合金异种金属环接头在焊接过程中发生裂纹是主要缺陷。从合金元素、打底焊工艺、焊接热输入、约束状态等方面对异种金属环接头焊接裂纹开展成因分析与控制,通过接头射线检验、金相检验、残余应力分析等手段对接头开展性能评价,有效消除了不锈钢与镍基合金异种金属环接头焊接裂纹,降低了焊接接头的残余应力水平。该研究结果对不锈钢与镍基合金异种金属环接头焊接裂纹的控制具有重要的参考意义和实用价值。     

不同压弯量对无缝钢管斜辊矫直残余应力分布的影响

从研究2-2-2型无缝钢管斜辊矫直机矫直过程入手,基于大变形弹塑性有限元法,应用ANSYS/LS-DYNA软件建立了Ф88 mm×10 mm×2500 mm无缝钢管斜辊冷矫直的数值模型。通过模拟计算分析不同压弯量对钢管矫直后残余应力分布状况的影响,并与X-Ray衍射结果对比。模拟结果表明:矫直后钢管轴向、环向残余应力的峰值均随压下量的增大而增大;钢管轴向残余应力内表面为压应力,外表面为拉应力;环向残余应力从内至外逐渐由压应力变为拉应力,且越靠近内、外表面残余应力值越大。模拟实验结果与真实结果吻合。     

不同异种钢管道焊接接头残余应力的数值模拟

利用有限元软件ABAQUS,开发了一个顺次耦合的热应力有限元计算程序,对0Cr18Ni9/20和1Cr5Mo/20异种钢焊接接头残余应力进行了有限元模拟分析.结果表明,无论是采用奥氏体不锈钢焊条A302焊条还是镍基焊条Incone182焊条,0Cr18Ni9/20钢和1Cr5Mo/20钢焊接接头中最大的轴向残余应力和环向残余应力产生在20钢侧的热影响区,0Cr18Ni9侧有最小的焊接残余应力.采用Incone182来代替A302可以有效地降低残余应力值,提高抗应力腐蚀开裂的能力.     

Nondestructive test of weld residual stresses by acoustoelastic technique

ＮｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｏｆｗｅｌｄｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｅｓｂｙａｃｏｕｓｔｏｅｌａｓｔｉｃｔｅｃｈｎｉｑｕｅＪｉａｏＦｕｊｉｅ；ＺｈａｎｇＷｅｎｊｕｎａｎｄＹｕａｎＺｈｉｋａｎｇ（ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉ...     

Q345钢对接接头残余应力与变形的预测

以ABAQUS软件为平台,开发了用于模拟多层多道焊接头温度场、残余应力和焊接变形的热-弹-塑性有限元计算方法. 利用所开发的计算方法对板厚为16 mm的Q345钢平板对接接头的温度场、应力场和变形进行了数值模拟. 采用试验方法测量了对接接头的残余应力和角变形. 试验结果与数值结果比较吻合,验证了所开发方法的有效性. 结果表明,在板厚相同的条件下角变形和横向收缩随着焊接层数的增多有增大的趋势;焊缝附近的纵向拉伸应力区域分布范围随焊接层数的增加略有减小;焊接层数对纵向残余应力的峰值影响较小.     

超细晶Q460钢多层多道焊接头残余应力的数值模拟

依据热弹塑性理论,建立了超细晶Q460钢多层多道焊三维热力学有限元模型.利用ANSYS有限元分析软件对超细晶钢多层多道焊接头残余应力场进行了模拟计算,并对其分布特征进行了分析.结果表明,焊接过程中每层焊缝表面的纵向应力峰值逐渐减小.焊接结束后,焊缝及其近缝区域表现出较高的纵向残余拉应力,应力峰值与材料屈服强度相近.焊根处横向残余拉应力明显较高,但应力峰值小于屈服强度.Von-mises等效应力在起弧及熄弧端较大,达到屈服强度,其余位置均小于屈服强度.     

防止厚壁异种钢管道焊缝根部产生收缩沟的方法

分析了在核电站核岛安装工程中,对于管道壁厚大于14 mm的超低碳不锈钢管(Z2CN18.10)和碳钢管(P280GH)组成的异种钢对接接头,焊接后在碳钢侧热影响区焊缝根部产生收缩沟的原因.根据获得的数据分析说明了收缩沟现象主要是由于碳钢侧热影响区碳迁移和焊接应力的共同作用造成的,并通过焊接试验验证了收缩沟原因分析的正确性,同时总结了合适的焊接工艺和操作方法,有效解决了收缩沟这一问题.     

Residual stress measurement of Al/steel dissimilar friction stir weld

ABSTRACT

The dissimilar welds between aluminium (Al) alloy, A6061-T6, and stainless steel, type 304, were fabricated by a friction stir welding (FSW) technique. The FSW tool was offset to Al side and the probe was inserted only into Al plate. The softening occurred in Al side due to the heat input during FSW, while the hardness increased by the post-ageing treatment. Tensile strength of dissimilar weld also increased about 8.5% by the post-ageing. The residual stresses were measured based on the cos α method. The residual stresses parallel to the weld line, σ_xr, were predominantly tensile, while those perpendicular to the weld line, σ_yr, were compressive. Post-ageing treatment had little effect on the residual stresses.     

典型封闭环焊缝多道焊焊接残余应力的模拟分析

针对两种典型的封闭环焊缝焊接--圆盘镶块和平板垂直接管的多道焊焊接进行了三维数值模拟,分析采用子程序来实现高斯分布表征的热源移动,得到了焊接的热循环过程及焊后残余应力分布.分析表明,封闭环焊缝在起焊/收焊区域的残余应力状况复杂,存在较大的环向残余拉应力,往往会诱使焊缝开裂失效.相比而言,接管环焊缝的应力状况更应引起足够的重视.     

焊缝几何尺寸对钢管承载能力影响的模拟分析

为研究高强X80直缝埋弧焊管焊接热影响区软化对管线运行安全的影响,采用ANSYS有限元数值模拟软件分析了焊缝几何尺寸对双面埋弧焊直缝焊管内部承载能力的影响.结果表明,由于焊接热影响区强度软化及焊缝余高的影响,最大应力出现在热影响区处,并受到焊缝几何尺寸的影响;在内外焊缝熔深一定时,钢管的承载最大压力与内外焊缝的熔宽间存在最佳的匹配;在内外焊缝熔宽一定时,适当熔深可以增加钢管的承载能力;另外,焊缝的几何尺寸对最大应力出现的位置有一定的影响.     

随焊冲击碾压整形对低匹配等承载接头硬度与残余应力的影响

随焊冲击碾压整形(weld shaping with trailing impact rolling,WSTIR)是一种能够降低应力变形、提高承载能力的随焊整形新方法.分别对原始焊态的低匹配等承载接头与随焊冲击碾压整形的低匹配等承载接头进行了硬度试验和残余应力试验.结果表明,随焊整形等承载接头焊缝表面、焊趾处表面的硬度显著高于原始焊态等承载接头的硬度,说明随焊冲击碾压整形对接头承载的关键区域有加工硬化的效果;随焊整形低匹配等承载接头各点的纵向和横向残余应力明显低于原始焊态等承载接头相应位置的纵向和横向残余应力,甚至在随焊整形接头的焊缝中心以及焊趾附近纵向均出现了残余压应力,残余压应力的引入必然能显著地提高低匹配接头承载能力.     

焊后热处理对P92钢管道焊接残余应力场的影响

采用红外热成像仪测量了P92钢管道在焊接过程中的温度场分布,由此获得P92钢焊接过程的温度循环曲线;采用有限元方法模拟了P92钢管道多层多道焊的整个焊接过程,获得焊接温度场分布,与P92钢焊接温度场实测结果吻合良好,验证了模拟计算的准确性;采用间接法,利用温度场结果计算了P92钢管道环焊缝焊接形成的残余应力场,并重点分析了焊后热处理前后的焊接残余应力变化情况.结果表明,焊后热处理对P92钢管道焊接残余应力具有明显的消除作用,但不能完全消除,焊缝中依然存在较大的拉伸残余应力.     

关于焊接残余应力形成机制的探讨

局部热处理是保证承压设备全寿命周期安全性的重要手段. 文中以某二甲苯塔分段筒节为研究对象,提出了一种主副加热分布式热源局部热处理方法,在传统单加热基础上,距离焊缝一定位置施加副加热区,主加热用于改善焊缝微观组织、消除部分残余应力,副加热在焊缝产生反变形,抵消主加热产生的“收腰变形”,消除焊缝内表面残余应力. 采用试验、数值模拟和理论分析,建立了主副加热局部热处理有限元模型,研究了副加热带温度、宽度、主副加热间距对应力消除效果的影响规律. 结果表明,采用传统单加热热处理方法,降温阶段,焊缝受到拘束作用在内表面产生新的二次应力. 主副加热分布式热源局部热处理利用副加热区的反变形,可以在焊缝内表面产生压应力. 主副加热带宽度、间距和副加热温度是应力消除效果的关键因素,提出了主副加热局部热处理工程设计方法,为重大承压设备局部热处理提供依据.     

异种钢管子对接焊热处理前后残余应力的数值模拟

采用热-粘弹塑性有限元模型,在考虑蠕变效应的基础上,对同种及异种钢管子环焊缝焊接及焊后热处理过程进行了数值模拟.计算结果表明,经过热处理过程后,管子焊接接头的残余应力有显著的降低,约为初始状态的1/3.在热处理后期,两种接头的残余应力均出现了一定程度的回升现象.基于在相同的计算条件下,异种钢焊接接头残余应力要高于同种钢.同时,比较了过渡层对接头残余应力的影响,发现过渡层宽度对于降低异种钢焊接接头残余应力水平有重要影响.