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1、不锈钢管道在线焊接的温度场摘要设计了试验装置，采用热电偶对在线焊接时的温度场进行了测定，运用有限元法对其进行了数值模拟。模拟中考虑了材料随温度变化的性能以及外界对流和辐射的影响，内部介质流动对焊接温度场的影响定义为强制对流换热边界条件。温度场的模拟结果与试验结果吻合较好，采用数值模拟方法可以对在线焊接时的温度场进行较准确的模拟。关键词在线焊接温度场试验数值模拟中图分类号TG404TemperatureFieldofIn-serviceWeldingontoStainlessSteelPipesAbstract:T
2、emperaturefieldofin-serviceweldingwasmeasuredbythermal-couplesandsimulatedbyFEM.Thetemperaturedependentmaterialpropertieswereconsideredaswellastheconvectionandradiationboundaryconditions.Theeffectofinternalflowingmediaontemperaturefieldwasdefinedasaforcedboun
3、darycondition.Thenumericalandexperimentalresultsaccordwitheachotherperfectly.Itcanbeconcludedthatthetemperaturefieldofin-serviceweldingcanbesimulatedaccuratelybyFEM.Keywords:in-servicewelding;temperaturefield;experiment;numericalsimulation55不停输带压开孔技术由于能产生巨大的经
4、济效益，已经越来越受到人们的青睐，其应用已涉及到诸多工业部门，目前我国已经研制出了国际领先的带压开孔机，然而对于带压开孔技术的基础研究如对关键技术在线焊接的研究则相对滞后。在线焊接由于在焊接时管道内部有介质的传输，主要存在两个困难，一是焊接时的局部高温会使材料暂时失去强度，在介质压力作用下就可能引起烧穿[SabapathyPN,WahabMA,PainterMJ.Thepredictionofburn-throughduringin-serviceweldingofgaspipelines[J].Internat
5、ionalJournalofPressureVesselsandPiping,2000,77:669-677.]；另一是管内流动的介质会引起热损失，从而加速焊缝的冷却，在碳当量较高的材料中，这会导致由于热影响区硬度的增加而引起的氢致开裂。上述两个问题的解决都依赖于准确获得在线焊接时的温度场，目前国外已有对在线焊接研究的报道，美国石油学会制订了相关标准API1104-1999，对允许进行在线焊接的情况作了规定，给出了一些操作时的指导方法及注意事项，但国内尚无此类标准，因此迫切需要对带压开孔的相关基础理论进行研究，制
6、订相关标准，指导安全施工。国内一些研究机构对在线焊接时的氢致开裂特征、焊接接头的微观组织和硬度等进行了研究[陈怀宁,林泉洪,钱百年.运行管道在线焊接工艺研究之评述[J].焊管,1997，20(3)：1-8,61.,陈怀宁,钱百年,祝时昌等.运行管道在线焊接时的氢致开裂与防止方法[J].焊接学报，1998，19(1)：29-36.,陈玉华,靳海成,董立先.运行管线在役焊接试验研究[J].石油大学学报,2004,28(6)：72-74,79.,陈玉华,王勇,韩彬等.X70钢在役焊接热循环及粗晶区组织性能研究[J].兵
7、器材料科学与工程,2005,28(4)：16-19.]，而对于在线焊接时烧穿的研究，南京工业大学[XueXL,WangZL,SangZFetal.3-Dsimulationoftemperaturefieldandburn-throughpredictionduringin-serviceweldingontoSS304pipes[A].ProceedingsoftheInternationalConferenceonAdvancedDesignandManufacture[C].Nottingham:Notti
8、nghamTrentUniversity,2006.611-615.]在中石化总公司的资助下进行了一些研究工作。本文设计了试验装置对304不锈钢管道在线焊接时的温度场进行了试验研究，并运用有限元法对其温度场进行数值模拟，以掌握在线焊接时的温度分布，探讨在一定范围内将计算机数值模拟技术取代试验方法来研究在线焊接的相关问题。1试验研究1.1试验模型本文设计了一套试验装置用于试
