电热水器搪瓷钢内胆焊缝性能及焊接规范参数研究

发布时间：2017-10-22 22:32

  本文关键词：电热水器搪瓷钢内胆焊缝性能及焊接规范参数研究

  更多相关文章： 搪瓷钢内胆 焊接规范参数 焊缝性能 数值分析 疲劳强度

【摘要】：储水式电热水器最核心的制造技术是内胆的制造,而内胆的焊接又是内胆制造中最核心的技术。某电热水器生产公司接到售后部门反馈,其所售产品中出现了大量的内胆渗漏现象。另外,公司内胆生产线的渗漏检测和脉冲压力试验的不良率也一直居高不下。生产现场跟踪结果表明,内胆漏水多发生在焊缝处,此外内胆焊缝还容易出现焊穿、未焊透、变形等缺欠,这对电热水器的生产质量产生了非常不利的影响。为此,需开展提高电热水器内胆焊缝性能的研究。本文运用光学显微镜(OM)以及扫描电子显微镜(SEM)对脉冲压力试验开裂处组织形貌进行分析,确定裂纹类型,并从焊缝成分及组织、焊缝应力状况以及焊接温度场、热循环等方面对导致脉冲压力试验开裂的原因进行分析。此外,本文还对纵缝的力学性能进行了测试,并依据数值分析结果对纵缝焊接规范参数进行了调节。OM及SEM分析结果表明,内胆用BTC330R搪瓷钢的显微组织为铁素体加少量珠光体,铁素体晶粒的平均直径约为12μm,内胆纵缝及环缝组织均为普通焊缝组织,焊缝区有粗大柱状晶。纵缝脉冲压力试验裂纹类型为疲劳准解理裂纹,起裂区位于靠近搪瓷层的焊缝根部熔合线区域。基于SYSWELD的焊接温度场数值分析结果表明,纵缝与环缝温度场变化非常剧烈,热循环曲线峰值温度很高,焊缝中心的T8/5分别仅为3.69 s和3.19 s左右,焊缝粗大的柱状晶组织来源于过高的热输入及剧烈的温度变化。力学性能试验结果表明,纵缝焊缝区的抗拉强度及显微硬度(最高可达210 HV1)均明显高于母材(121 HV1左右),焊缝中心及近缝区有较大残余压应力,纵向应力值由两端到中间呈先减小后增大的趋势(149 MPa~28 MPa~134 MPa),横向应力值由焊缝中心至热影响区越来越小(332 MPa~240 MPa)。搪瓷后,纵缝粗晶区峰值显微硬度降低30.9 HV1,热影响区硬度平均降低5 HV1,焊缝残余应力水平有所降低,相同测试点纵横向应力差的平均值由270.6 MPa减至17.2 MPa,表明搪瓷对纵缝的力学性能有改善作用。综上,纵缝粗大柱状晶组织及较大残余应力的共同作用导致其疲劳强度下降,产生疲劳裂纹。通过调节焊接规范参数和改善生产现场,提高了纵缝的疲劳强度,环缝及镁棒管、水管座的疲劳强度有待提高。
【关键词】：搪瓷钢内胆 焊接规范参数 焊缝性能 数值分析 疲劳强度
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM925.32;TG441.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 课题来源10
• 1.2 选题意义10-11
• 1.3 相关领域国内外研究现状11-18
• 1.3.1 电热水器内胆焊接研究现状11-13
• 1.3.2 薄板焊接研究现状13-14
• 1.3.3 焊接温度场与应力场的研究现状14-18
• 1.4 存在的问题及本文的主要研究内容18-20
• 第二章 电热水器内胆焊接及缺欠分析20-32
• 2.1 电热水器内胆焊接生产线20-22
• 2.1.1 纵缝焊接生产线20-21
• 2.1.2 环缝及镁棒座、水管座焊接生产线21-22
• 2.2 电热水器生产所用材料22-24
• 2.2.1 电热水器内胆用钢材22-23
• 2.2.2 电热水器内胆焊接用焊丝23-24
• 2.3 电热水器内胆焊缝形貌24-26
• 2.3.1 基体显微组织24
• 2.3.2 纵缝宏观及微观形貌24-26
• 2.3.3 环缝宏观及微观形貌26
• 2.4 内胆焊接缺欠及研究方案26-30
• 2.4.1 内胆焊接缺欠总结26-27
• 2.4.2 内胆纵缝开裂处断面宏观及微观形貌27-29
• 2.4.3 缺欠控制思路及研究内容29-30
• 2.5 本章小结30-32
• 第三章 电热水器内胆纵缝力学性能及扩散氢含量研究32-44
• 3.1 纵缝接头显微硬度32-34
• 3.1.1 母材显微硬度32
• 3.1.2 焊缝显微硬度32-34
• 3.2 纵缝接头拉伸性能34-35
• 3.3 纵缝接头残余应力35-38
• 3.3.1 压痕法残余应力测试步骤36-37
• 3.3.2 残余应力测试结果37-38
• 3.4 搪瓷对纵缝影响的研究38-41
• 3.4.1 搪瓷后纵缝的显微组织38-39
• 3.4.2 搪瓷后纵缝的显微硬度39-40
• 3.4.3 搪瓷后纵缝的残余应力40-41
• 3.5 纵缝熔敷金属中扩散氢含量的测定41-42
• 3.6 本章小结42-44
• 第四章 内胆纵缝、环缝焊接温度场及应力场的数值分析44-65
• 4.1 理论基础44-46
• 4.1.1 温度场控制方程44
• 4.1.2 应力场控制方程44-45
• 4.1.3 边界条件45-46
• 4.2 纵缝等离子焊接温度场的数值分析46-53
• 4.2.1 物理模型的建立46-47
• 4.2.2 载荷施加及求解选项设定47-48
• 4.2.3 温度场的计算结果分析48-53
• 4.2.4 纵缝等离子焊接温度场数值分析的实验验证53
• 4.3 环缝气体保护焊接温度场及应力场数值分析53-64
• 4.3.1 物理模型的建立53-54
• 4.3.2 载荷施加及求解选项设定54-55
• 4.3.3 温度场计算结果与分析55-60
• 4.3.4 应力场计算结果与分析60-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第五章 电热水器内胆生产现场跟踪及相关试验65-74
• 5.1 纵缝焊接规范参数调节试验65-67
• 5.1.1 送丝速度对焊缝形貌的影响65-66
• 5.1.2 不同焊接规范参数所焊焊缝形貌66-67
• 5.2 电热水器内胆焊接生产线跟踪改善67-71
• 5.2.1 板料脱脂酸洗对纵缝形貌的影响67-69
• 5.2.2 现场跟踪发现的问题及改进建议69-71
• 5.3 电热水器内胆脉冲压力试验及结果分析71-73
• 5.3.1 内胆脉冲压力试验计划71-72
• 5.3.2 脉冲压力试验结果及分析72-73
• 5.4 本章小结73-74
• 结论74-76
• 参考文献76-81
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果81-82
• 致谢82

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 罗津如;近年日本的焊缝自动检验动向[J];无损探伤;2001年01期

2 郭旭英;浅谈焊缝符号国家标准在设计文件中的正确标注[J];航天标准化;2004年03期

3 王乃成;关于焊缝表示法两个国家标准的介绍与分析[J];航天标准化;2005年03期

4 董自强;赵红艳;王燕;;钢结构产品检验中简易焊缝尺的制作及使用[J];新技术新工艺;2011年10期

5 蔡娟;赵长生;李永平;;一种焊缝致密性快速检验方法[J];起重运输机械;2013年08期

6 郝世海;王彦君;熊登保;;钛焊缝表面氧化对其机械性能的影响[J];焊接;1983年01期

7 萧前;关于焊缝系数的几点看法[J];石油化工设备;1987年04期

8 孙景荣;;铝焊缝常见缺陷及返修[J];焊接技术;1989年05期

9 任兰雄;;焊缝结晶偏析对射线底片的影响[J];物理测试;1990年01期

10 刘邦宣;;如何提高焊缝返修合格率[J];焊接技术;1990年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 常青;朱红亮;李洪刚;白福清;蒋旭伟;;龙城大桥钢结构焊缝无损检测方法的研究及应用[A];全国城市公路学会第十八届学术年会论文集[C];2009年

2 马海涛;王来;赵杰;韩双起;丛继功;李卫东;刘民;佟金杰;;汽油加氢装置反应器出口管线焊缝开裂原因分析[A];2007年全国失效分析学术会议论文集[C];2007年

3 李安营;张国顺;王秀京;;耳座焊缝的超声波探伤[A];2002年晋冀鲁豫鄂蒙川沪云贵甘十一省市区机械工程学会学术年会论文集（河南分册）[C];2002年

4 陈永祥;瞿才渊;;大型焊接齿轮焊缝的超声波探伤方法[A];2009海峡两岸机械科技论坛论文集[C];2009年

5 王峰;;渗透检验时对焊缝表面缺陷渗透能力的分析[A];2006年度海洋工程学术会议论文集[C];2006年

6 陈永祥;瞿才渊;;大型焊接齿轮焊缝的超声波探伤方法[A];晋冀鲁豫鄂蒙川云贵甘沪湘渝十三省区市机械工程学会2009年学术年会论文集（河南、贵州、重庆分册）[C];2009年

7 吴佑明;范崇显;杨世柏;;超高温服役的奥氏体耐热钢焊缝失效分析[A];2003年11省区市机械工程学会学术会议论文集[C];2003年

8 孙周明;张连华;陈善忠;李旭;;提速车焊接转向架焊缝TIG重熔工艺的研究[A];江苏省机械工程学会第六次会员代表大会论文集[C];2002年

9 何伟;;钢管螺旋焊缝表面缺陷性质分析[A];2007四川省理化检验、无损检测学术交流年会论文集[C];2007年

10 赵征;;铝合金薄板长直焊缝的自动跟踪系统[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 湖南工学院 蒋冬青 湖南韶峰水泥集团有限公司 胡荣;MPS3750B型立磨安装时的焊接要领[N];中国建材报;2007年

2 岳华;高清洁管道质量“要诀”[N];中国石化报;2010年

3 石建芬　赵凤 卢鹏;钢管生产“穿斗篷”“戴面罩”[N];中国石化报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 王敏;钛合金T-型结构单面焊背面双侧成形焊接新技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

2 甄任贺;微间隙焊缝磁光成像机理与位置识别研究[D];广东工业大学;2016年

3 陈余泉;磁光传感神经网络卡尔曼滤波融合的微间隙焊缝识别算法研究[D];广东工业大学;2016年

4 朱强;CLAM钢TIG焊接接头性能及其在液态锂铅中腐蚀行为研究[D];江苏大学;2011年

5 李菊;钛合金低应力无变形焊接过程机理研究[D];北京工业大学;2004年

6 陈俐;航空钛合金激光焊接全熔透稳定性及其焊接物理冶金研究[D];华中科技大学;2005年

7 姚远;几种Fe-C系汽车材料大功率CO_2激光深熔焊接工艺研究[D];吉林大学;2006年

8 沈长斌;搅拌摩擦与缓蚀剂联合作用下铝合金焊缝的室温电化学性能的研究[D];大连交通大学;2012年

9 王立伟;基于视觉信息的钢板连续生产线激光焊接关键技术的研究[D];河北工业大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李宁宁;激光视觉V型焊缝图像识别技术研究[D];河北联合大学;2014年

2 魏爱民;高氮奥氏体不锈钢光纤激光焊接工艺试验研究[D];南京理工大学;2015年

3 陈熙引;基于双目视觉的机器人焊缝识别及轨迹规划研究[D];华南理工大学;2015年

4 孙立人;AZ31B镁合金CO_2激光焊接接头组织性能分析[D];内蒙古工业大学;2015年

5 洪浩洋;钛合金A-TIG焊接工艺的应用研究[D];沈阳理工大学;2015年

6 宋庆军;大厚度TC4ELI钛合金EBW质量控制及球壳变形预测[D];哈尔滨工业大学;2015年

7 郝超超;燃气管道焊缝定位及机器人通讯系统研究[D];华北理工大学;2015年

8 郭崇;不同焊接工况对激光焊接接头组织影响的研究[D];上海工程技术大学;2015年

9 王彦杰;焊接质量的计算机检测评价系统的设计与实现[D];电子科技大学;2014年

10 孙硕;高强钢激光—电弧复合焊焊缝成型的预测研究[D];长春理工大学;2014年

，

本文编号：1080417