x80高强管线钢焊接性的模拟研究

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1、中文摘要高压、大管径、高钢级管线钢是石油、天然气输送管道发展的必然趋势。X80管线钢是控轧控冷的微合金钢，具有高强度和良好的抗延性断裂能力，是输气管道中的高钢级管材。本课题即以X80管线钢为对象，以热动力学、金属物理学和力学等基本理论为基础，计算其焊接接头的温度场、应力场。采用物理模拟和定量预测手段，分析X80管线钢在不同焊接工艺中所形成接头的组织和性能，实现对焊接接头的组织和性能的预测，得出保证X80管线钢焊接接头强韧化的最优焊接条件，为X80管线钢在管道上的实际应用提供理论依据。利用SYSwELD焊接有限元分析软件，采用双椭球焊接热源模型，模拟了X80管线钢焊接过程，获

2、得了不同工艺参数下焊接粗晶区的焊接热循环曲线，并分析讨论了工艺因素对ts，5和tH热循环参数的影响。同时，也应用SYSWELD软件模拟了X80管线钢多层焊过程，数值模拟考虑了材料热物理性能与温度的非线性关系，以及相变潜热对温度场的影响，实现焊接温度场、组织状态场和应力应变场三场耦合计算。通过模拟获得了焊接应力分布的变化和残余应力的分布结果。此外，利用热模拟方法对X80管线钢焊接性进行了测定、分析和探讨；对焊接接头HAZ的组织和性能做了预测；并以韧性优化作为焊接工艺参数的优化目标，采用MATLAB软件，对X80管线钢的焊接工艺参数进行了优化。关键词：X80管线钢；焊接性；热模

3、拟；数值模拟ABSTRACTHiigh-pressure，large·diameterandhi【曲·strengthpipesaleinevitabletrendfortheoilandnaturalgastransportingpipeline．X80pipelinesteel,microalloyedsteelproducedbyTMCPprocesswimhi曲strengthandgoodcrack—resistanceprosperity,isthemainmaterialoftransportingpipeline．Inthispaper,physicalsi

4、mulationandquantitativepredicationofCGHAZforX80pipelinesteelwerepreformedinordertostlldyitsmechanicalproperties，whichwillprovidetheoreticalknowledgeforitspracticalapplication．Atthesametime，Onthebasisofheattransfer,metalphysicsandmechanics，thedistributionoftemperature，microstructureandstres

5、scouldbecalculatedinordertooptimizechemicalcompositionandweldingconditionandpredictmicrostructureandmechanicalproperties．SYSWELDsoftwareanddoubleellipsoidheatsourcewereadoptedtoperformFEMsimulation．Thermalcyclehasbeengainedtorevealtherelationshipbetweenweldconditionandts／a，tn．Threefieldoft

6、emperature，microstructureandstresswerecoupledconsideringthenonlinearrelationshipbetweenmaterialpropertiesandtemperature，andtheinteractionamongtemperature，microstructureandstress．ThermalsimulatingtechnologywasusedtostudyweldHAZofpipelinesteelX80．Basedontheresultsofthermalsimulation,thequant

7、itativerelationshipbetweenweldingconditionandpropertiesofHAZhasbeenestablished．ByoptimizationmethodandMATLAB，themostsuitableweldconditionwhichcouldleadtohighesttoughnessofX80pipelinesteelshasbeendetermined．KEYWORDS：X80pipelinesteel，weldability,thermalsimulatio