对过载法消除矩形压力蒸汽灭菌器焊接残余应力的数值分析

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1、过载法消除矩形压力蒸汽灭菌器焊接残余应力的数值分析宇慧平，杨柳，赵尔冰，冯峰。韩长录(1．北京工业大学机电学院，北京100124；2．北京市朝阳区特种设备检测所，北京100122)摘要：灭菌器的内腔通常由奥氏体不锈钢焊接而成，焊接残余应力与腐蚀介质共同作用，具有较高的应力腐蚀倾向，降低残余应力可减轻应力腐蚀。采用SYSWELD软件对奥氏体不锈钢矩形压力蒸汽灭菌器进行包括对接焊、搭接焊、T型焊三种焊接方式的数值模拟，得到焊后残余应力的分布；将焊接模拟结果导入到NASTRAN软件中，对灭菌器夹套和内壁进行加压卸载模拟，得到加压卸载后残

2、余应力的分布。分析其残余应力变化规律，结果表明：过载法能有效改善矩形蒸汽灭菌器残余应力的分布情况；316L更容易通过加压卸载方法消除残余应力。关键词：奥氏体不锈钢；压力容器；残余应力；过载法；数值分析中图分类号：TH49；TG404文献标志码：A文章编号：1001—4837(2015)06-0049—06doi：10．3969／j．issn．100l一4837．2015．06．008NumericalAnalysisofReducingWeldingResidualStressinRectangularPressureSteamS

3、terilizerbyOverloadMethodYUHui—ping，YANGLiu，ZHAOEr—bing，FENGFeng，HANChang—lu(1．CollegeofMachineElectricity，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100124，China；2．BeijingChaoyangDistrictSpecialEquipmentInspection&TestingInstitution，Beijing100122，China)Abstract：Generally，t

4、helumenpansofsterilizerpressurevesselsareweldedbyausteniticstainlessstee1．Aseriousstresscorrosionwillbecausedbythecombinationoftheweldingresidualstressandcorosionmedium．Overloadmethodcanbeusedtoreducetheresidualstress．SYSWELDsoftwareisusedfornu—merica1simulationonthew

5、eldingresidua1stressofausteniticstainlesssteelrectangularsterilizer．inclu—dingbuttwelding，lapwelding，Ttypewelding．NASTRANsoftwareisusedtosimulatetheprocessofan—loadingwithpressureonjacketandinnerwallofsterilizer，andthentoobtainthevariationtendencyoftheresidualstress．T

6、heresultsshowedthattheovedoadmethodimprovesthedistributionofresidualstressofrectangularsteamsterilizereffectively．Andovedoadmethodhasdifferenteffectsondifferentmaterialstoeliminateresidualstress．Keywords：austeniticstainlesssteel；pressurevessels；residualstress；overload

7、method；numericalanalysis基金项目：国家质检总局科技计划项目(201lQK037)；北京市自然科学基金(3122004)·49·过载法消除矩形压力蒸汽灭菌器焊接残余应力的数值分析Vo1．32No．62015料，分别设有304之间、316L之间和304与316L0引言之间3种对接焊缝。外壳为Q235钢，中间支撑筋为Q235槽钢，内板与槽钢通过搭接焊、T型焊焊奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性、塑性、高接为一体，这些搭接焊和T型焊采用的是断续焊温性能、低温性能和焊接性能，通过焊接制成奥氏的方式，槽钢通过塞焊与外板连接

8、，其几何模型如体不锈钢内壁的蒸汽灭菌器，广泛应用于医疗卫图1所示。该矩形压力容器的工作内压为0．21生等行业。奥氏体不锈钢的导热系数小、热膨胀MPa。数值仿真采用相同的模型和焊接工艺。系数大，使其焊接残余应力大于碳钢，而医用灭菌器内壁长期接触氯离子