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焊接热处理效果实验

发布时间:2020-04-01 11:54:01  南京万普建设工程有限公司

                                                                  焊后热处理的消应力效果试验

1.1 试验过程 

       采用红外热像仪测量P92钢管道焊接过程的温度分布.首先对P92钢的发射率进行了标定,取值为0.9P92钢管规格为 90 mm×45 mil1。为了用于后续的试验工作,特别设计了单边V形坡口,焊道设计为18层.P92管立于工架之上,采用平焊方式焊接,采用红外热成像仪对准焊道坡口中心区域位置进行实时焊接中峰值温度与距熔合线距离的关系曲线有限元模拟的P92钢管焊接热循化曲线计算了P92钢管环焊缝接头热处理前后的焊接应力场,分析热处理对焊接残余应力的消除作用。

                                              焊接热处理.jpg

      管道外表面上垂直与焊接方向的焊接残余应力分布,包括周向应力、轴向应力和径向应力,横坐标零点为直坡口位置.经过焊后热处理后,P92钢管焊接接头处外表面的周向残余应力重新分布,应力梯度减小,焊缝区域应力显著下降,拉应力峰值下降了146.3MPa,是原来的42% ,而且焊缝区域整体应力值较热处理前更加均匀,压应力峰值也明显减小.热处理后轴向残余应力峰值和幅值均减小,其中压应力峰值减小更为明显,峰值均出现在焊缝区域,焊缝区域既有压应力又有拉应力,情况较为复杂.热处理后径向压应力峰值减小显著,拉应力峰值减小不明显,但热处理前的应力峰值本身就很小.管焊接接头内表面垂直于焊接方向的焊接残余应力分布曲线,横坐标零点为直坡口位置.管焊接接头直坡口处沿壁厚方向的残余应力分布,图7中横坐标零点为管道外表面。在热处理前管道内壁焊 缝区的周向和轴向拉应力峰值高达200 MPa,热处理后拉应力峰值下降显著;热处理后周向拉应力峰 值和轴向应力峰值均显著降低,径向应力峰值也有所降低.因此,热处理的消应力效果比较明显,但依然有部分残余拉应力存在,可能对焊接接头的寿命产生影响.综上所述,在对高温下焊接接头的蠕变行为评估中,需进一步研究残余应力在蠕变过程中的再分布及对蠕变破坏的影响机制,从而实现对焊接接头高温蠕变寿命的精确评估。


结 论 

(1)在钢管焊接过程中,利用红外热成像仪实测了焊接接头的温度场分布,获得了钢的焊接热循环曲线。 

(2)结合实测的焊接热循环曲线,利用有限元方法、采用生死单元技术和高斯移动热源模拟了焊接过程中金属的熔敷,实现了钢厚壁管道多层多道焊整个过程的数值模拟。

(3)利用间接法对760℃热处理前后的钢焊接接头残余应力场进行了求解,结果表明焊后热处理对接头的消应力效果较为明显,但焊缝中依然存在较大的拉伸残余应力,因此高温下管道的缺陷评定和寿命预测中应考虑残余应力的影响。


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