对连续油管t型焊接接头残余应力场数值模拟.pdf

《对连续油管t型焊接接头残余应力场数值模拟.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、上半月出版Casting·Forging·Welding金属铸锻焊技术连续油管T型焊接接头残余应力场数值模拟1,2222王文武，肖继明，李继红，张敏（1.煤炭科学研究总院西安研究院，陕西西安710054；2.西安理工大学，陕西西安710048）摘要：采用有限单元法，模拟了连续油管ERW直焊缝与TIG环焊缝交汇处T型接头残余应力场的分布情况。结果表明，焊接残余应力集中分布在两种焊缝附近，最大残余应力出现在TIG焊缝起焊位置。由于ERW直焊缝经历了两种热处理过程，使得该焊缝附近残余应力较小，最大应力约为220MPa；TIG焊缝未经历任何热处理过程，因

2、此焊接残余应力较大，最大应力约为628MPa。由此说明热处理技术能够较好地消除焊接残余应力。关键词：连续油管;T型焊接接头;热处理;有限元;残余应力场中图分类号：TG404文献标识码：A文章编号：1001-3814(2011)03-0119-04NumericalSimulationonResidualStressFieldofT-weldedJointforCoiledTube1,2222WANGWenwu,XIAOJiming,LIJihong,ZHANGMin(1.Xi'anBranch,ChinaCoalResearchInstitute

3、,Xi'an710054,China;2.Xi'anUniversityofTechnology,Xi'an710048,China)Abstract：TheresidualstressfieldofT-weldedjointforcoiledtubewassimulatedbyfiniteelementmethod.TheT-weldedjointwasmadeupofstraightERWweldandringTIGweld.Theresultsshowthatpostweldingresidualstressconcentratesinth

4、evicinityoftwoweldandthemaximumresidualstressappearsinthestartingpositionofTIGweld.StraightERWweldexperiencestwokindsofheattreatmentprocesses,whichdecreasestheweldresidualstressnearERWweld.Themaximumstressisabout220MPa.BecauseTIGwelddoesnotgothroughanyheattreatmentprocess,the

5、weldingresidualstressislargerandthemaximumstressisabout628MPa.Itshowsthattheweldingresidualstresscanbeeliminatedafterheattreatment.Keywords：coiledtube;T-weldedjoint;heattreatment;finiteelement;residualstressfield连续油管又称挠性管、盘管等，是一种高强度、整体热处理和TIG焊接过程进行模拟计算，探究焊高塑性并具有一定抗腐蚀性的油气管材，用于

6、油田接残余应力的分布规律，对提高工件的焊接质量具修井、测井、钻井等一百多种油田作业中，被称为“万有重要意义。[1]能作业管”。连续油管技术是一项正在引起石油天1焊接物理模型的建立[2]然气行业高度重视的新技术，其在国外得到了快速发展，但在国内的应用还处在初级阶段，具有很大1.1温度场控制方程[4]的发展空间。在其制造过程中，焊接的应用越来越在区域Ω中的热传导控制方程为：多，对焊接质量的要求也越来越高。由于焊接残余cpdT=荦[λ荦T]+Q軍(1)dt应力和焊接变形会严重影响制造过程本身和焊接结式中：cp为比热容；λ为热导率；Q为内热源强度；T构的

7、使用性能，焊接构件中复杂的残余应力状态可为温度；t为时间。能直接或间接地减少构件的承载能力,特别是焊道焊接温度场控制方程的热流边界条件为：区域高的拉伸应力促使脆性断裂,也可能导致疲劳(1)对流换热产生的边界上热流：强度恶化和减少构件的稳定性、尺寸公差、接头安装[3]qc=αc(T-T0c)(2)偏差和增加坡口间隙，使制造过程更加困难。式中：qc为热流率；αc为对流换热系数；T为固体表本文针对连续油管ERW直缝焊、焊缝热处理、面温度；T0c为环境参考温度。收稿日期：2010-08-20(2)辐射换热导致的边界对流：基金项目：陕西省教育厅自然科学基金

8、资助项目（00k904）44qr=σ0ε0(T-T0C)(3)作者简介：王文武（1986-），男，陕西西安人，硕士，主要从事机械设计制造