坡口形式对半管夹套焊接温度和残余应力的影响

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1、第猿愿卷第员期焊摇接摇学摇报灾燥造援猿愿摇晕燥援员圆园员苑年员月栽砸粤晕杂粤悦栽陨韵晕杂韵云栽匀耘悦匀陨晕粤宰耘蕴阅陨晕郧陨晕杂栽陨栽哉栽陨韵晕允葬灶怎葬则赠摇圆园员苑坡口形式对半管夹套焊接温度和残余应力的影响员圆圆圆圆史建兰袁摇魏志全袁摇罗摇云袁摇胡兴文袁摇金有海渊员援中国石油大学渊华东冤机电工程学院袁青岛摇圆远远缘愿园曰圆援中国石油大学渊华东冤化学工程学院袁青岛摇圆远远缘愿园冤摘摇要院半管夹套焊接时不可避免产生残余应力袁容易导致其焊接部位开裂泄漏援文中对不同坡口形式的半管夹套进行焊接试验袁并利用有限元软件粤月粤匝哉杂对焊接温度场及残余

2、应力进行数值模拟援结果表明袁不开坡口袁加热温度不足以使夹套和筒体接触界面的金属完全熔化曰开圆皂皂平行坡口时袁焊缝根部温度未达到熔点袁焊缝金属流动不足以填充根部间隙袁产生未焊透曰开源缘毅外坡口袁能保证完全焊透袁且焊缝成型较好袁焊缝根部的残余应力比不开坡口降低猿猿豫袁筒体残余应力整体降低猿缘豫袁有利于降低应力腐蚀开裂的敏感性援在实际焊接时袁应开坡口焊接袁禁止不开坡口或采用圆皂皂平行坡口援关键词院半管夹套曰焊接坡口曰残余应力中图分类号院栽郧源园源摇摇文献标识码院粤摇摇文章编号院园圆缘猿原猿远园载渊圆园员苑冤园员原园园源苑原园源园摇序摇摇言员摇半

3、管夹套焊接试验半管夹套作为一种加热冷却设备袁与普通夹套某半管夹套袁筒体内径圆园园园皂皂袁筒体壁厚容器相比袁具有筒体受力好尧传热效率高尧节约钢材员园皂皂袁半管外径缘苑皂皂袁壁厚猿皂皂袁半管与半管之等优点袁被广泛运用在化工尧医药等领域援但问题是间的距离为猿园皂皂援筒体和半管均为薄壁结构袁而咱员暂半管与夹套焊接部位常会泄露援一是与焊接质量且相对半管来说袁筒体的圆度很小袁因此试验中将筒有关袁焊缝部位难以焊透袁容易产生缺陷援夹套焊接体简化为平板袁尺寸为圆园园皂皂伊愿园皂皂伊员园皂皂援半时通常均要求开坡口袁确保焊透援实际制造时袁有厂管夹套和平板材质均

4、为猿园源不锈钢援管板焊接坡口家偷工减料袁不开坡口袁或者为保证焊透袁在半管与设计成三种形式院源缘毅外坡口袁不开坡口和圆皂皂平行夹套之间预留圆皂皂左右的间隙袁通过增加线能量袁坡口援以实现焊透援二是组焊时袁由于温度不均匀和约束三种不同坡口形式采用相同的焊接工艺参数袁的影响袁焊缝产生较大残余应力袁对应力腐蚀开裂产由于半管厚度较薄袁仅为猿皂皂袁因此袁每条焊缝均采咱圆袁猿暂咱源暂生较大影响援王和慧等人分析了还原炉挠性用单道焊焊接完成袁焊接方式为焊条电弧焊袁焊接电夹套的焊接残余应力袁获得焊缝区域残余应力和塑流员圆园粤袁焊接电压猿园灾袁焊接速度远皂皂辕泽

5、援由于夹性应变分布规律袁为夹套焊接强度评定提供了有效套承压袁因此焊接根据允月辕栽源苑园怨叶压力容器焊接规咱缘暂方法援蒋文春等人采用有限元方法袁分析了不锈程曳要求执行援焊前需清理坡口及其两侧圆园皂皂范钢半管夹套焊接残余应力分布规律袁发现栽形接头围内的油污尧杂物援焊缝冷却至室温后袁打磨掉焊缝残余应力集中袁已超过屈服强度曰讨论了线能量尧内的氧化皮援为观察焊接接头形貌袁首先对焊接接头外坡口尧半管间距对残余应力的影响规律袁并提出了横截面进行打磨尧抛光袁然后用王水溶液润湿袁最后咱远暂降低焊接残余应力的方法援但坡口形式如何影响用丙酮溶液清洗后吹干待用袁

6、再观察不同坡口下焊残余应力和焊接质量袁仍然需要作深入分析援文中接接头焊缝形貌援讨论坡口形式对焊接温度场和残余应力的影响规律袁基于顺次耦合有限元法横拟焊接温度及残余应圆摇有限元模拟力场袁并通过焊接试验袁澄清目前所使用的方法对焊接质量的影响袁为半管夹套设计制造提供参考援圆援员摇几何模型及网格划分根据试验模型几何尺寸建立有限元模型袁如收稿日期院圆园员缘原园源原员园图员所示援图圆给出了网格划分情况袁在焊缝及热影摇摇摇源愿焊摇接摇学摇报第猿愿卷摇响区袁网格划分较密袁在远离焊缝的区域袁网格较为稀疏袁三种不同坡口模型具有相同的网格单元和节点袁分别为员源

7、缘员缘圆和员圆苑源源园援温度场计算采用阅悦猿阅愿单元袁应力场计算采用悦猿阅愿单元援热分析和力分析采用相同的节点和单元援圆援圆摇材料参数图员摇几何模型假设焊缝材料和母材一致袁其热力学性能需要云蚤早郾员摇郧藻燥皂藻贼则蚤糟皂燥凿藻造考虑随温度变化的效应袁计算焊接温度场和残余应咱缘暂力场所需要热力学性能参数如表员所示援圆援猿摇初始条件和边界条件在焊接温度场中袁模型外表面为对流和辐射边圆界条件袁对流系数取员园宰辕渊皂窑运冤袁辐射发射率取园援愿缘袁初始温度取圆园益援在残余应力分析中袁为限制模型的刚性移动袁固定筒体底部四个端点沿曾袁赠袁扎方向的位移援

8、圆援源摇焊接热源及应力分析焊接模拟采用高斯热源模型袁用云韵砸栽砸粤晕语言编写热源子程序阅云蕴哉载袁在粤月粤匝哉杂中调用该子图圆摇有限元网格划分云蚤早郾圆摇云蚤灶蚤贼藻藻造藻皂藻灶贼皂藻泽澡蚤灶