焊接顺序对不锈钢钢管焊接接头残余应力的影响

针对焊接工艺会影响焊接接头性能的问题，提出焊接顺序对不锈钢钢管焊接接头残余应力的影响。通过熔化极气体保护焊将一根不锈钢钢管焊接于另一根之上，采用Solid70单元和Solid185单元分别分析温度场和应力场，构建对应模型并获取焊接最优参数，引入盲孔法测量残余应力，利用有限元分析对比不同焊接顺序的焊接接头横向和纵向残余应力。试验结果表明，焊接顺序对不锈钢钢管焊接接头残余应力具有直接影响，最优焊接顺序为分层焊接顺序方案1:(5)→(6)→(4)→(7)→(3)→(8)→(2)→(9)→(1)→(10)。     

拘束状态下焊接工艺对T23钢管焊接接头残余应力的影响

在拘束和无拘束条件下,采用盲孔法对不同焊速和热处理温度下T23钢管的焊接接头进行残余应力分析。结果表明,外部拘束增加了焊接接头的残余应力。在其他条件相同的情况下,提高焊速有助于减少接头的残余应力。同时,焊后热处理可以有效降低残余应力,T23钢管焊后热处理温度以(740±10)℃最佳。     

电站压力钢管凑合节焊缝的应力试验

通过对某电站压力钢管与蜗壳凑合节合拢焊缝的焊接全过程进行拘束应力监测和焊接残余应力测试,得出拘束应力和焊接残余应力处于正常水平的结论,由此掌握合拢焊缝的拘束应力情况和锤击法消除焊接应力实际效果,确保合拢焊缝焊接的顺利实施。     

6005A铝合金激光-MIG复合焊接与MIG焊接残余应力对比

试验采用激光-MIG复合焊接方法和MIG焊接方法焊接6 mm厚6005A铝合金,采用小孔法和X射线法测试接头残余应力,对激光-MIG复合焊接和MIG焊接的残余应力分布情况以及小孔法和X射线法对残余应力的测试效果进行对比分析。研究结果表明:激光-MIG复合焊接的焊接热过程对母材的影响明显小于MIG焊接,激光-MIG复合焊接的残余应力在整个接头范围内普遍低于MIG焊接,其高应力区明显窄于MIG焊接,与MIG焊接相比,激光-MIG复合焊接在控制接头残余应力方面具有显著优势;两种残余应力测试方法所测的残余应力分布曲线形状相似,重合度高,都很好的反映了焊接接头残余应力的分布规律,测试结果可靠,考虑到小孔法测试残余应力对车体存在一定的损伤,可以采用X射线法对焊接残余应力进行无损检测,对车体质量进行控制。     

应力释放槽对T23水冷壁钢管焊接残余应力的影响

采用有限元数值模拟方法研究了超超临界机组T23水冷壁钢管焊接残余应力以及开应力槽对残余应力的影响。结果表明:T23钢管焊接接头残余应力峰值位于管道内壁的6点和12点钟方向。开应力释放槽有利于降低焊接接头的残余应力。随着开槽长度增加,管子内壁的应力值逐渐减小,但当开槽长度增加到305mm后,应力值基本不再变化。开槽位置只有距离管子较近时,钢管的应力释放效果明显。增大开槽宽度有利于管子内壁的应力释放。     

焊接残余应力对2219铝合金熔焊接头承载能力的影响

为了研究2219铝合金焊接残余应力对接头承载能力的具体影响以及作用机理，通过对比试验的方法测试了两种焊接接头的力学性能. 建立焊接过程有限元模型，获得标准试样和大尺寸试样的残余应力分布，模拟结果表明标准试样制备过程中，焊接残余应力基本上完全释放. 分别对含残余应力和不含残余应力试样进行力学拉伸和接头表征测试试验，试验结果表明焊接残余应力的存在不会对焊接接头的力学性能、断裂形式及断口特征产生明显影响. 基于细观损伤的断裂力学理论，对焊接残余应力在接头拉伸过程中损伤产生及积累过程的影响机制进行详细分析及讨论. 结果表明，焊接接头形成后的应力释放并不影响接头的承载能力，但是诸如随焊和焊后残余应力控制措施会导致接头产生额外塑性应变，可能会对接头承载能力产生影响.     

5E83铝合金TIG焊接头残余应力分布研究

采用X射线衍射法对5 E83铝合金TIG对接焊接接头进行表面残余应力测试,获得了焊接接头表面残余应力分布.对应力测试结果进行了处理,分析了对接接头残余应力分布的规律及影响铝合金焊接接头X射线残余应力测试的因素,探讨了残余应力的存在对接头性能的影响.结果表明,在接头纵截面上存在纵向应力及横向应力稳定区,纵向及横向应力最大值分别为69 MPa和125 MPa.接头横截面上,仅在焊缝及靠近焊缝区域存在拉应力,远离焊缝的区域处于压应力状态.     

基于正交试验设计的高温管道焊接工艺优化

P91耐热钢焊接接头广泛用于电厂管道,厚壁管道焊接残余应力分布比较复杂,而焊接接头残余应力的大小对其高温环境下运行的蠕变又有着较大的影响.文中运用正交试验设计方法,以焊接残余应力为评价指标,对P91耐热钢管道焊接的工艺参数进行优化没计,然后采用大型有限元分析软件ABAQUS对最优焊接工艺的焊接残余应力进行数值模拟,获得了P91厚壁管道焊接接头的残余应力分布状况.结果表明,焊接速度对焊接残余应力的影响最为显著,其次电弧电压、焊接电流和坡口间隙等.研究结果为优化高温管道焊接工艺,有效控制焊接残余应力提供了可能.     

稳定化热处理对厚壁TP347钢管焊接接头组织和性能的影响

对焊后进行稳定化热处理和保持焊态的厚壁TP347钢管焊接接头开展了拉伸试验、弯曲试验、冲击试验以及耐晶间腐蚀等试验。结果表明,焊后进行稳定化热处理的厚壁TP347钢管焊接接头塑性、韧性以及耐腐蚀性均出现了下降,焊缝因产生失塑性损伤,导致了再热开裂;进一步采用光学显微镜、扫描电镜以及能谱分析等微观表征技术,分析了再热裂纹形核和扩展。厚壁TP347钢管焊接接头进行稳定化热处理过程中,较大焊接残余应力缓慢释放,在高温和应力共同作用下,晶界析出较多铬和铌的碳化物、氮化物以及氧化物,再热裂纹在较多析出物与基体交界处形核（孔洞）,在剩余残余应力作用下孔洞合并引起裂纹沿晶界扩展。通过试验发现采用稳定化热处理提高厚壁TP347钢管焊接接头耐腐蚀性并不理想,在较大残余应力和高温作用下很容易引起焊接接头的失效性损伤。     

玻璃与金属真空钎焊接头残余应力影响参数分析

玻璃和金属焊接接头由于设计不合理,将致使接头存在较大的焊接残余应力,会严重削弱接头强度.应用顺次耦合有限元热应力计算方法,对平板玻璃和金属在真空条件下的钎焊过程进行了数值模拟,分析了玻璃、金属、钎料厚度、钎焊压力和钎焊温度等因素对应力集中区域残余应力的影响,并观察了焊接接头拉伸断裂后的形貌特征.结果表明,金属厚度增加会增大残余应力,并且其对残余应力影响最显著;钎焊压力和钎焊温度的增加可以降低残余应力;玻璃和钎料厚度对残余应力的影响不大;焊接接头的拉伸断裂区域位于玻璃和金属焊接接头界面贴近玻璃一侧.     

TIG重熔对A5083铝合金焊接接头微区性能和残余应力的影响

对A5083铝合金焊接接头进行了TIG重熔试验,并进行了硬度测试、微型剪切试验和X射线衍射残余应力测试分析.结果表明:TIG重熔后焊接接头的硬度变化不明显,抗剪强度基本不变,但接头的压入率有所提高,塑性变好;TIG重熔能使A5083铝合金焊接接头残余应力分布更趋均匀化,降低焊缝及焊趾残余应力值,提高焊接接头疲劳寿命.     

应力应变、疲劳与脆断、断裂力学

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A302奥氏体不锈钢焊条还是Incone182镍基焊条,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。     

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.     

焊接顺序及热处理对T91/12Cr1MoV异质接头残余应力影响的数值分析

利用ABAQUS有限元软件,对T91/12Cr1MoV钢管道多层多道焊异质接头进行焊接残余应力有限元模拟,分析焊后热处理和两种焊接顺序对接头内残余应力的影响。结果表明,焊接接头在外壁T91侧热影响区存在最高轴向和环向拉应力。焊接各层焊道时,对比从12Cr1MoV侧向T91侧与从T91侧向12Cr1MoV侧依次焊接各焊道所获得的残余应力,后者所获得的残余应力较低,特别是在管道的外壁处尤为显著。热处理后管道焊接残余应力有所降低,但在T91侧热影响区仍存在较大的残余应力。     

激光焊接T型接头残余应力测试

采用YAG激光对2 mm厚SUS304不锈钢薄板T型接头进行焊接,用小孔释放法对其残余应力进行测试,并分析了线能量对残余应力分布规律的影响.研究结果表明:不锈钢激光焊接T型接头纵向残余拉伸应力约为120～140 MPa,而横向残余拉伸应力只有50～60 MPa.激光焊接线能量增加时,纵向残余拉应力峰值降低,而横向残余应力峰值随着焊接线能量的增加而变大.T型接头残余应力总体分布趋势与对接接头残余应力分布规律类似.     

焊后热处理消除P91钢管焊接残余应力的数值分析

根据2002／2004电力规程和P91钢工艺导论确定焊接工艺和焊后热处理工艺，建立P91钢管焊后热处理分析的有限元模型。研究热处理前后周向残余应力的分布。有限元结果表明焊后热处理能有效地改善P91钢管的焊接残余应力分布，降低应力峰值，消除残余应力效果较为明显，可提高接头的综合力学性能。     

热处理法及超声波冲击法对焊接接头残余应力及疲劳性能的影响

针对核电中常用的Q345B材料,焊后分别采用热处理法及超声波冲击法进行焊缝残余应力的消除试验,并对不同状态下焊接接头进行残余应力测试及及对接头疲劳性能测试,对比分析了不同处理方式下焊接接头残余应力的消除效果及对接头疲劳性能的影响。     

相变温度对焊接接头疲劳强度的影响

焊缝金属相变温度不同 ,相变体积膨胀变形造成的相变应力会直接影响焊接接头残余应力的类型和大小。通过焊缝金属相变温度和残余应力测试以及焊接接头疲劳强度试验 ,分析了焊缝金属相变温度对焊接残余应力和焊接接头疲劳强度的影响规律。利用 5种焊缝金属相变温度不同的焊条分别对具有较大拘束度和应力集中的纵向角接板接头进行焊接 ,疲劳试验证明 ,焊缝金属相变温度在 191℃左右时 ,焊接接头疲劳强度最高。此试验为低相变点焊条改善焊接结构疲劳强度做了进一步论证     

客车水箱焊接工艺性能研究

采用钨极氩弧焊(TIG焊)对客车水箱用304不锈钢薄板进行焊接,获得4种焊接接头:全焊透板对接接头、T型接头、单面角焊缝接头和搭接接头,对其力学性能、组织结构、残余应力分布、氯离子敏感度等进行测试和分析。结果表明:4种焊接接头形式中,全焊透板对接接头在力学性能、焊接残余应力分布、耐腐蚀性等方面最优,而单面角焊缝接头在力学性能、焊接残余应力分布、耐腐蚀性等方面最差。     

超声冲击处理对304L不锈钢焊接残余应力的影响

基于试验标定了不锈钢材料小孔法应力测试的应变释放系数,测试了6 mm厚304L不锈钢退火态试板超声冲击前后的应力以及氩弧焊对接接头超声冲击处理前后的应力,研究了超声冲击处理对不锈钢横向和纵向焊接残余应力的影响效果,分析了超声冲击应力和焊接残余应力的叠加效果。结果表明,超声冲击无应力304L试板后在其表面形成幅值达250 MPa分布均匀的压缩应力;焊接接头冲击区域由残余拉应力变为残余压应力,焊趾的应力集中现象消除;超声冲击后的应力状态与初始应力分布相关,且焊接接头超声冲击后应力不是焊接残余应力跟超声冲击应力线性叠加。