X80管线钢水下湿法多道焊残余应力分析

采用不同焊接电流对X80管线钢板进行水下湿法焊接,同时利用175 A电流下陆地焊接试验进行对比,获得了焊接电流对水下湿法焊接接头的显微组织、硬度分布、温度场和残余应力分布的影响规律.结果表明,相同的电流条件下,水下焊接接头的显微组织类型和构成与陆上焊接接头不同,焊缝的显微组织主要为先共析铁素体、粒状贝氏体、条状贝氏体和针状铁素体,粗晶热影响区的显微组织主要为条状贝氏体和少量粒状贝氏体;水下湿法焊接接头比陆地焊接接头具有更高的硬度、冷却速度和残余应力水平.水下湿法焊接接头具有较高的残余应力水平,175～205 A范围内,随着焊接电流增加,焊缝中侧板条铁素体和针状铁素体数量有所增加,焊接接头最高硬度、等效残余应力峰值和纵向残余应力峰值略有下降.     

奥氏体不锈钢单层焊与多层焊残余应力数值分析

基于SYSWELD有限元模拟技术,模拟奥氏体不锈钢对接接头单道单层焊和单道多层焊2种焊接工艺下的焊接残余应力场分布。单层焊采用大电流熔化极惰性气体保护焊,多层焊第1层采用钨极氩弧焊,中间层和表面层采用焊条电弧焊,同时对结果进行分析比较。结果发现:单道多层焊比单道单层大电流焊焊接效果好,焊接残余应力最大值分布区域更小,因为多层焊的焊接电流小,焊接层次增加使得热输入小,造成受热范围减小,同时后层焊缝对前层焊缝具有热处理的作用,因而改善了残余应力和焊接接头组织。研究方法和研究结果为对接接头的残余应力预测和焊接质量控制提供参考。     

湿法水下焊接及水下焊接机器人技术进展

海洋作为能源、食品和原材料的重要来源地,越来越受到世界各国研究人员的重视.大量海洋工程的出现,对水下焊接技术提出了更高的要求.着眼于水下焊接中的湿法焊接技术,介绍了国内外的最新发展,概括了当前研究的两个重要领域,即水下焊接专用焊务的研制和湿法焊接用传感器;指出水下焊接机器人是实现人类从浅水走向深水的必然选择,从水下焊接机器人的机构设计和密封设计、远距离通信及遥控焊接等方面介绍了当前水下焊接机器人的技术进展.     

水下湿法药芯焊丝焊接气泡动态演变与其声脉冲分析

采用不同焊接电流对X80管线钢板进行水下湿法焊接,同时利用175 A电流下陆地焊接试验进行对比,获得了焊接电流对水下湿法焊接接头的显微组织、硬度分布、温度场和残余应力分布的影响规律. 结果表明,相同的电流条件下,水下焊接接头的显微组织类型和构成与陆上焊接接头不同,焊缝的显微组织主要为先共析铁素体、粒状贝氏体、条状贝氏体和针状铁素体,粗晶热影响区的显微组织主要为条状贝氏体和少量粒状贝氏体;水下湿法焊接接头比陆地焊接接头具有更高的硬度、冷却速度和残余应力水平. 水下湿法焊接接头具有较高的残余应力水平,175 ~ 205 A范围内,随着焊接电流增加,焊缝中侧板条铁素体和针状铁素体数量有所增加,焊接接头最高硬度、等效残余应力峰值和纵向残余应力峰值略有下降.

     

湿法水下焊接材料研究进展

阐述了湿法水下焊接的技术特点,着重对湿法水下焊接技术的焊接材料研究进展进行了综述,最后探讨了湿法水下焊接的发展趋势.     

DH36钢湿法焊条多层多道焊海试结果分析

通过对潜水员焊工的培训,成功实现了不同接头形式的水下湿法手工多层多道焊,并且在渤海海域的11 ,22 m两个水深分别进行了对接接头平焊、搭接接头横焊及立焊和T形接头立焊及船形位置焊的焊接试验.结果表明,在两种水深的对接接头和搭接接头中都未发现夹渣、气孔及未熔合等缺陷,并且两种水深的对接接头和搭接接头在各项力学性能指标上都满足AWS D3.6 M:2010关于B级接头的要求.与11 m水深的焊缝相比,22 m水深的焊缝柱状晶区的针状铁素体减少,块状铁素体明显增多.两种水深接头的热影响区粗晶区组织差异不大,主要由板条状马氏体组成.     

X70管线钢厚板多层多道焊残余应力数值分析

基于逐层激活建模方式实现对多层多道焊接过程中焊缝金属填充的模拟,分别以半椭球体电弧热源模型和均匀柱体分布的熔滴热源模型为热源模型,建立了不等厚X70管线钢板多层多道焊接有限元计算模型,数值计算并分析了焊接过程中温度场和应力场演变、焊后残余应力状态。结果表明,经过多次焊接热循环后先形成的焊缝的应力状态与母材中焊接热影响区的应力状态接近;接头焊根处的残余应力要比盖面焊趾处的残余应力高,根焊两侧焊根的残余应力大小未受两侧板厚的差异影响,数值均达到468 MPa,焊缝焊趾与焊根处残余应力均低于母材屈服强度。计算结果与试验结果吻合良好,证明了模型的可靠性和准确性。     

中厚板多层焊后焊层对焊缝纵向残余应力影响的数值分析

通过有限元方法对TIG焊中厚板对接接头进行了动态模拟,分析了后焊层对已焊层纵向焊接残余应力的影响,计算结果表明:后焊层对已焊层的温度和纵向残余应力的影响与板材的厚度存在着直接的关系,当板材的厚度不是很大时,后焊层的焊接热输入使已焊层的温度超过了相变温度,且由于温度过高使相邻后焊层与已焊层层间晶粒经历了熔化再结晶、重新形核长大的过程,使已焊层的温度重新回到较高温度,接近或达到熔点,后焊层对已焊层并没有起到热循环对残余应力场影响的作用,其纵向残余应力值基本没有变化.     

焊接道数和层间温度对5083铝合金多道焊对接接头焊接残余应力和变形的影响

以5083铝合金多道焊对接接头为研究对象,构建了其热-冶金-力学耦合的三维有限元模型,在考虑相变情况下,对两道焊的焊接过程温度场、残余应力分布和变形进行数值计算与分析,并将结果与试验数据进行对比,验证了该模型的准确度。分析了焊接道数和层间温度对焊接残余应力分布以及焊接变形的影响规律,结果表明：随着焊接道数的增加,纵向残余应力逐渐增加,焊接道数对横向残余应力几乎无影响,焊接变形逐渐增加;随着层间温度的升高,纵向残余应力逐渐降低,横向残余应力先减小后增大,但层间温度对焊接变形几乎无影响,可采用100℃作为最佳层间温度进行焊接。     

湿法水下焊接材料研究进展北大核心

阐述了湿法水下焊接的技术特点,着重对湿法水下焊接技术的焊接材料研究进展进行了综述,最后探讨了湿法水下焊接的发展趋势。     

船用中厚板EH36多层多道焊接的残余应力研究

为探索EH36焊接区域的应力场分布机理,基于热弹塑性理论和热-结构耦合方法,考虑焊接温度场对残余应力场的影响,对船用高强度钢EH36多道焊进行了数值计算和试验验证。结果表明:焊接冷却时,焊缝区域受到拉伸应力而产生纵向最大拉应力为364 MPa,并很快过渡到压应力;焊缝两端承受的横向最大压应力为320 MPa,中间拉应力变化幅值少于20 MPa;通过X射线衍射测量焊件表面残余应力,测量结果与模拟结果吻合,说明上述分析方法对于EH36焊接工艺设计优化具有较好的指导作用。     

轿车车门铰链的焊接变形II.凸焊焊后残余应力及变形分析

针对轿车车门凸焊后会产生焊接变形的具体情况，建立了一个铰链和加强板的二维有限元凸焊模型。利用凸焊工艺过程分析得到的凸焊焊接温度场分布结果，在自由状态下对模型进行了热应力分析，获得了凸焊焊接热变形和焊后残余应力的分布情况。并结合轿车车门焊接的实际，分析了焊后车门铰链的变形趋势，取得了与试验结果相一致的结论。     

DH36水下湿法焊接接头组织和力学性能分析

潜水焊工在水深2 m的水池里,使用水下专用焊条进行DH36试板湿法焊接试验。根据AWS D3.6:2010,对所得到的焊接接头进行焊接工艺评定,并分析其组织及潜在缺陷。结果表明:湿法接头的外观检测、X射线检测、拉伸试验、弯曲试验、冲击试验和宏观试验均满足AWS D3.6:2010 B级接头要求,盖面焊缝的过热区最大硬度值微超出标准规定的上限,其组织主要为粗大马氏体,而打底焊缝的热影响区由于后续焊道的再热作用,组织为回火马氏体。在盖面焊缝下方左右热影响区容易出现氢致裂纹,可通过使用step-back运条手法来解决。     

不锈钢水下等离子湿法焊接工艺分析

试验采用5 mm的304不锈钢板材,利用等离子电弧进行水下湿法焊接工艺试验.通过观察焊缝外观形貌和金相显微镜宏观组织,并借助超景深光学显微镜,评价了接头界面微观组织特征,最后通过拉伸试验对焊接接头的力学性能进行了测试.结果表明,水下等离子湿法焊接可以获得稳定电弧和优质焊缝,满足焊接性能要求.焊缝晶粒以均匀但略微粗化的平行树枝状晶为主,其间存在有较为致密、均匀的树枝状等轴晶.焊缝抗拉强度达到母材的77.56%.断口形态为典型的韧性断裂,但其表面存在的气孔,影响了焊缝力学性能.     

多层焊对接接头焊接残余应力有限元分析

运用大型有限元计算软件ANSYS,结合弹塑性有限元理论对Q345锰钢对接接头的温度场和残余应力场进行模拟。有限元模型中选用三维实体单元,考虑材料物理性能随温度的变化和周边热交换。运用生死单元技术模拟焊缝金属的填充过程。得到了三维单层焊和两层焊焊接温度场和残余应力场,并对计算结果进行分析。     

逐层填料建模的多层多道焊残余应力数值分析

基于连续数值模拟技术,在多层多道焊数值建模时,逐步添加每一层焊缝网格模型,进行分步的模拟计算,实现了有效的多层多道焊接热—力耦合有限元计算.利用连续模拟方法与非连续模拟方法,计算分析了多层多道焊试验模型.结果表明,与非连续模拟方法相比,连续建模方法收敛性好,且纵向残余应力峰值结果较传统建模方法更准确.同时,分析了热—力作用下多层多道焊缝的应力演变历程,揭示了多重热循环作用下焊缝纵向残余应力的变化过程.     

用瞬间热源模拟Q390高强钢厚板多层多道焊T形接头的焊接残余应力

文中以钢结构中常用的厚板T形接头为研究对象,建立有限元模型,采用所开发的瞬间热源模型,对板厚为30 mm的Q390高强钢多层多道接头的焊接残余应力进行了数值模拟,并与移动热源模型的计算结果进行对比.同时,采用瞬间热源模型,探究了有限元网格密度对焊接残余应力的计算精度和计算时间的影响.此外,采用盲孔法实测了T形接头的焊接残余应力.结果表明,采用所开发的瞬间热源模型,不仅可以保证焊接残余应力有较高的计算精度,而且还可以大幅度缩短计算时间.比较发现,采用瞬间热源模型时,焊缝长度方向的网格大小对计算结果的影响很小,采用粗网格可进一步缩短计算时间.     

多层多道焊接残余应力与变形三维数值模拟

大型复杂焊接结构件的主要接头形式为平板对接,开展对平板对接多层多道焊接三维数值模拟研究十分必要。通过控制网格尺寸和边界条件进行优化来平衡模拟精度和计算效率的问题,并采用试验测量和MSC.MARC有限元模拟相结合方法分析焊接残余应力与变形趋势。结果表明,该多层多道焊接数值模拟采用位移约束和弹簧约束混和边界条件,在焊缝最大网格尺寸为2 mm时,计算效率和精度匹配效果最佳,有限元计算结果与试验测量结果吻合良好,证明该有限元模型的合理性。     

水深和流速对水下湿法焊接热过程影响的数值模拟

水下电弧在高压和强烈冷却作用的环境下,其弧压、形态和能量密度都发生了改变,工件的换热条件更发生了显著的变化.文中考虑水下压力对电弧的压缩和水环境中工件换热速度的提高,进行一定的参数假设,建立了湿法熔化极气体保护焊接热过程的数值分析模型,得出了不同水深和不同水流速度下的工件热循环曲线、熔池形状等典型数据.模拟结果表明,随水深增加,熔池的深度增加而宽度减小,各等温线的形状也逐步变得狭窄而且更深;随工件表面水流速度增大,熔池变小,等温面所笼罩的体积也显著减小.     

水下湿法焊接研究进展

为研究深水湿法焊接电弧等离子体介质击穿机制,建立了高压水下湿法焊接试验平台,获取40 m水深电弧引弧阶段光谱图,基于PIC-MCC方法建立40 m水深湿法焊接电弧击穿放电三维数值模型并对其进行分析,将光谱诊断电弧等离子体温度、电子数密度和数值模型分析得到的结果进行对比,验证了模型的合理性与正确性. 根据电弧光谱得到的电弧等离子体的主成分,从微观粒子角度对高压水下湿法焊接电弧等离子体动态演变过程展开研究,获得等离子体动态分布、粒子数目、电弧等离子体温度及电子数密度变化.结果表明,电子与背景成分水分子发生电离碰撞主要生成H⁺,OH⁺和O⁺,且OH⁺数目增长速度最快, H⁺次之,O⁺最后,在粒子数目上OH⁺远远大于H⁺和O⁺数目;电子与背景气体碰撞过程中发生了能量转移,运动到极板介质层的电子动能减小,电子与极板介质层电离碰撞反应弱化,直至达到饱和.