不锈钢复合板焊接接头残余应力及组织性能分析

发布时间：2020-11-01 12:15

　　 304+Q345R复合板同时具备304不锈钢的防腐蚀及Q345R高强度性能,广泛应用于石油化工行业。焊接是该类设备制造的主要方法。基板Q345R焊接的焊接热影响复层304奥氏体不锈钢组织和性能,并产生残余应力。研究复合钢板焊接过程中的温度场及残余应力分布对于合理设计焊接工艺,降低焊接残余应力,具有较强的理论和实际工程意义。本文分别以Q345R、304及复合钢板为研究对象,测试对接焊过程中的热循环曲线,利用盲孔法测试焊后的残余应力,并使用超声波时效仪消除焊接残余应力,消除效果良好。本文利用有限元仿真软件ABAQUS,开发温度场-应力场的顺次耦合程序,运用FORTRAN语言实现焊接过程中热源的加载和移动,模拟三组平板的焊接过程,分析焊接温度场和焊后残余应力场分布。温度场的数值模拟与实测曲线吻合较好,热源经过的焊缝区域温度急剧升高,当热源经过之后,温度随着时间逐渐降低。应力场中最大的横向和纵向残余应力均出现在焊缝及周围的区域,焊缝两侧母材区的应力趋于对称。在复合板模拟过程中,研究了斜焊缝与多层多道焊简化技术相结合的方法,发现复合板的应力分布梯度随焊道倾斜,两种材料的结合面处存在着应力不连续界面,容易导致焊接接头产生断裂等失效现象。对复合板的焊接接头进行金相实验,观察组织成分,发现基层和复层的复合效果较好,复层焊缝区的焊缝组织由奥氏体+铁素体所组成,基层的热影响区由过热区、相变结晶区、不完全结晶区组成,逐渐过渡到母材区。对复层熔合区进行能谱扫描,发现母材区和焊缝区化学元素成分接近,对焊接接头的整体性能有积极的效果。
【学位单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG404
【部分图文】：

２．１．１焊接试验用钢板介绍??本论文选用的对接焊接试板主要包括：Ｑ３４５Ｒ、３０４、Ｑ３４５Ｒ＋３０４复合板。其??中复合板开坡口时复层一侧的坡口形式为斜线型（见图２－１），通过测试热循环曲??线得到数据，用来研宄焊接基层时对于复层的影响，为研宄复层开坡口的焊接工??艺提供理论基础。???ＩｆｌＱ???６５＾＋５°??／ｘ＼＼Ｖ＼Ｖｉ?ｃ??２＋１??ＩＩ???１???图２－１不锈钢复合板幵坡口示意图??Ｆｉｇ．?２－１?Ａ?ｓｋｅｔｃｈ?ｍａｐ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｐｅｎｉｎｇ?ｓｌｏｐｅ?ｏｆ?ａ?ｓｔａｉｎｌｅｓｓ?ｓｔｅｅｌ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｐｌａｔｅ??Ｑ３４５Ｒ钢板厚度为８ｍｍ，?３０４钢板厚度为３ｍｍ，不锈钢复合板厚度为８ｍｍ，??其中基层６ｍｍ，复层２ｍｍ。其中３０４不锈钢与Ｑ３４５Ｒ低合金钢两种材料的化学??成分分别见表２－１和表２－２，?３０４不锈钢和Ｑ３４５Ｒ低合金钢的力学性能见表２－３。??３０４中加入Ｃｒ和Ｎｉ元素后，可以显著提高耐腐蚀性能［７５］，并具有良好的延展性??和焊接性能。??表２－１?３０４不锈钢的化学成分（ｗｔ．％）??Ｔａｂｌｅ?２－１?Ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｏｆ?３０４?ｓｔａｉｎｌｅｓｓ?ｓｔｅｅｌ??元素?Ｃ?Ｓｉ?Ｍｎ?Ｐ?Ｓ?Ｎｉ?Ｃｒ??含量?０．０７?０．３４５?１．０９１?＜０．０４５?０．０３６?８．２１５?１８．０９??９??

焊接热循环是指工件上测试点在焊接热源作用下的温度随时间的变化规律，??可以用ｒ?ｈ?ｚ）?＝／?〇）这一函数关系来描述。按此关系所画出的曲线称为该??点的热循环曲线，如图２－２所示。??，４，???Ｉ?｜??Ｉ????１０?２０?３０??ｒ／ｓ??图２－２焊接接头的热循环曲线??Ｆｉｇ．?２．２?Ｔｈｅｒｍａｌ?ｃｙｃｌｅ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｗｅｌｄｅｄ?ｊｏｉｎｔ??在焊接过程中，焊接部件上任意点的温度将经历从低温到高温的升温过程。??经过最大值之后，又会经历从高到低的降温过程。不同位置的温度变化情况是不??１２??

）?ＨＰＤＪ－８１２５动态数据采集分析系统，计算机。??）电容式储能焊机。??）?ＷＲＮＫ－１９１－２ＰＢＯ?型热电偶。??实验步骤如下：??将ＨＰＤｊ－８１２５动态数据采集分析系统与计算机连接，连接好输入与输入线连接，测试整个系统回路的正常以及热电偶的正常使用采集系统回路连接好之后，利用电容式储能焊机将热电偶和焊板固定至焊板下侧，用黑线焊钳夹住热电偶的细丝一端，等到电容压值达到３０Ｖ以上时，将热电偶的细丝撞击事先预定的测量点，结点就被焊到焊板上。??）进行焊接操作，采集数据。施焊时，当焊接至测量点时，就可得环曲线。记录施焊的焊接方法和规范参数。??的热电偶布点情况如图２－３所示。??
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 何家文;徐可为;李家宝;;残余应力研究概况[J];国际学术动态;1998年02期

2 辛向阳;周彤;;环芯法检测核电转子残余应力应用研究[J];四川工程职业技术学院学报;2013年03期

3 杜畅;张津;连勇;袁孝民;Michael Y.Huo;;激光增材制造残余应力研究现状[J];表面技术;2019年01期

4 费星如;冉启方;;声弹性法测定残余应力原理和应用[J];无损检测;1984年05期

5 何家文;;残余应力测定专业十年工作回顾[J];无损检测;1988年05期

6 冉启方;;几种无损测定残余应力方法的比较[J];无损检测;1989年04期

7 蒋立强;吴克成;;残余应力的二维声弹性测量[J];无损检测;1992年05期

8 ;第19届全国残余应力学术会议暨国际残余应力研讨会[J];理化检验(物理分册);2017年04期

9 ;第19届全国残余应力学术会议暨国际残余应力研讨会(第1轮通知)[J];机械工程材料;2017年04期

10 覃孟扬;贺爱东;叶邦彦;梁立东;周莉;;不锈钢微量润滑车削残余应力的研究[J];机床与液压;2015年23期

相关博士学位论文 前10条

1 杨顺民;临界折射纵波检测残余应力的关键影响因素研究[D];中北大学;2019年

2 沈创石;计及纤维交叉起伏影响的缠绕复合材料力学性能研究[D];西北工业大学;2018年

3 张程焱;弱刚度回转体外圆车削残余应力预测及加工参数多目标优化[D];北京理工大学;2017年

4 张克明;增量钻孔法测量残余应力的厚度效应研究[D];上海交通大学;2016年

5 宋畅;减小微电铸层残余应力的机理与方法[D];大连理工大学;2018年

6 李劲波;2024铝合金板材热成形过程的残余应力及金属流动控制研究[D];华中科技大学;2018年

7 夏杰;铸钢件非对称环形焊缝残余应力分析与断裂性能研究[D];东南大学;2018年

8 黄信达;切削加工残余应力解析预报的特征应变方法及其实验验证[D];华中科技大学;2018年

9 杜巍;增材减材制造钛合金材料性能完整性研究[D];大连理工大学;2018年

10 李亚楠;7055铝合金厚板淬火—预拉伸残余应力演变及预测研究[D];北京有色金属研究总院;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 孙洪吉;激光增材制造纯钛样件中残余应力、组织及力学性能演变及其影响因素[D];湘潭大学;2019年

2 周世友;2A12铝合金表面冲击凹坑缺陷局部残余应力研究[D];南京航空航天大学;2019年

3 朱金鹏;纯铁弱刚性薄壁零件精密车削残余应力研究[D];南京航空航天大学;2019年

4 胡神阳;6061铝合金试件的超声冲击表面强化及其组织性能基础研究[D];南京航空航天大学;2019年

5 杜吉星;运输振动载荷下铝合金薄壁件残余应力演变规律及变形研究[D];南京航空航天大学;2019年

6 孙浩程;GH4169高温合金残余应力的实验测量和模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

7 李宏佳;燃烧室薄壁结构焊接变形控制工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

8 李厚旺;新型7xxx系铝合金热加工过程中组织性能与残余应力演化[D];哈尔滨工业大学;2019年

9 杨婷婷;飞机翼身缘条加工变形研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

10 欧清扬;核电蒸汽发生器换热管内壁残余应力测试技术应用研究[D];华南理工大学;2019年

本文编号：2865517