P92耐热钢激光复合焊熔池模拟及时效组织与性能研究
发布时间：2020-12-19 22:34
P92耐热钢因具有优良的热强性已广泛应用于超超临界发电机组主蒸汽管道,市场前景广阔。激光电弧复合焊结合激光热源与电弧热源的优势,具有热输入小,焊接效率高等优点,具有很大潜力,而能够获得性能优良的焊接接头,将非常有利于P92耐热钢的进一步应用。综合考虑了金属基体对Nd:YAG激光的吸收机制,包括菲涅耳吸收和激光散射与吸收,利用光线追踪法产生热源,建立了激光电弧复合焊接过程中的气、液、固三相统一的数学模型,模拟激光复合焊接过程中的熔池及匙孔动态过程。模拟结果显示,匙孔内部在力的综合作用下持续波动,当形成的匙孔深度在3 mm左右时,熔池与匙孔间能形成稳定的动态过程,匙孔不闭合,当形成的匙孔深度达到6 mm左右时,熔池与匙孔间不能形成稳定的动态过程,熔池局部塌陷,匙孔底部闭合,形成的气泡不能及时逸出,导致气孔缺陷形成。采用激光电弧复合焊方法,针对厚度为8 mm的P92耐热钢板设计U型坡口,进行不同预热温度的平板对焊试验。随着预热温度的升高,焊缝区部分马氏体板变宽,出现少量铁素体;热影响区部分晶粒粗化,马氏体板条变宽;焊接接头的显微硬度降低。预热温度为200℃时,能够避免焊接裂纹出现,能够减小焊...
【文章来源】：石家庄铁道大学河北省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 激光焊接模拟研究现状
1.2.2 激光电弧复合焊接研究现状
1.2.3 P92耐热钢的焊接现状
1.2.4 P92耐热钢焊接接头组织与力学性能研究现状
1.3 课题研究内容及意义
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究意义
1.3.3 创新点
1.4 本章小结
第二章 实验材料、设备及方法
2.1 实验材料
2.2 实验设备及方法
2.2.1 激光电弧复合焊焊接设备
2.2.2 微观组织观察设备
2.2.3 力学性能测试设备
2.3 本章小结
第三章 激光电弧复合焊接过程熔池流动的数值模拟
3.1 引言
3.2 激光电弧复合焊接数学模型建立
3.2.1 定义材料属性
3.2.2 网格划分
3.2.3 模拟假设
3.2.4 计算域初始化与边界条件
3.2.5 控制方程
3.2.6 激光热源模型建立
3.2.7 电弧热源模型建立
3.2.8 激光热源与电弧热源的复合
3.3 求解方案设定
3.4 模拟结果分析及试验对比
3.4.1 激光焊接匙孔的形成过程
3.4.2 稳定的熔池与匙孔动态过程
3.4.3 不稳定的熔池与匙孔动态过程
3.4.4 试验结果验证
3.5 本章小结
第四章 P92耐热钢激光电弧复合焊工艺、组织与性能研究
4.1 引言
4.2 焊接工艺及质量评价
4.2.1 焊接坡口设计
4.2.2 焊前准备
4.2.3 焊接工艺参数优化
4.2.4 焊接接头质量评估
4.3 不同预热温度对P92钢焊接接头微观组织影响
4.3.1 焊缝区微观组织分析
4.3.2 热影响区微观组织分析
4.4 力学性能测试
4.4.1 显微硬度测试分析
4.4.2 室温拉伸性能试验分析
4.4.3 高温拉伸性能试验分析
4.5 本章小结
第五章 高温时效处理对P92钢焊接接头组织及性能影响
5.1 引言
5.2 高温时效处理结果分析
5.2.1 金相观察分析
5.2.2 扫描电镜观察分析
5.2.3 透射电镜观察分析
5.2.4 焊接接头显微硬度测试
5.2.5 焊接接头拉伸性能测试
5.3 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光-GMAW复合焊接电弧热源形式对焊接过程参数及焊缝形状的影响[J]. 王传刚. 电焊机. 2017(08)
[2]工艺参数对复合焊接接头形貌和熔滴过渡的影响[J]. 汝连志,刘凤德,张宏,徐春鹰,刘双宇. 应用激光. 2017(04)
[3]激光复合焊接头工艺研究[J]. 张扬,王雪芳,孙洪雨. 技术与市场. 2017(08)
[4]轧后超快冷及亚温淬火对5%Ni钢微观组织与低温韧性的影响机理[J]. 王猛,刘振宇,李成刚. 金属学报. 2017(08)
[5]Transient out-of-plane distortion of multi-pass fillet welded tube to pipe T-joints[J]. R.Vetriselvan,K.Devakumaran,P.Sathiya,G.Ravichandrana. Defence Technology. 2017(02)
[6]P92钢厚壁大管径焊接工艺优化[J]. 谢雪新. 焊接技术. 2017(03)
[7]不锈钢激光-MAG复合焊接头成型规律及性能[J]. 韩晓辉,赵延强,杨晓益,陈辉,苟国庆. 西南交通大学学报. 2017(05)
[8]P92钢焊接及热处理问题分析[J]. 黄琼,曾小川,杨勇. 山东工业技术. 2017(03)
[9]光纤激光与GMAW-P复合焊接等离子体及熔滴过渡动态特征研究[J]. 李敏,张旺,华学明,李芳. 中国激光. 2017(04)
[10]Optimisation of laser welding parameters for welding of P92 material using Taguchi based grey relational analysis[J]. Shanmugarajan B.,Rishabh SHRIVASTAVA,Sathiya P.,Buvanashekaran G.. Defence Technology. 2016(04)
博士论文
[1]P92钢焊接残余应力场及对高温寿命的影响研究[D]. 姜运建.天津大学 2011
[2]激光深熔焊接过程传输现象的数值模拟[D]. 汪任凭.北京工业大学 2011
硕士论文
[1]高频微振激光焊接工艺研究及数值模拟[D]. 彭必荣.上海工程技术大学 2016
[2]基于VOF方法激光深熔焊接小孔行为的数值分析[D]. 张健.兰州理工大学 2014
本文编号：2926690
【文章来源】：石家庄铁道大学河北省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 激光焊接模拟研究现状
1.2.2 激光电弧复合焊接研究现状
1.2.3 P92耐热钢的焊接现状
1.2.4 P92耐热钢焊接接头组织与力学性能研究现状
1.3 课题研究内容及意义
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究意义
1.3.3 创新点
1.4 本章小结
第二章 实验材料、设备及方法
2.1 实验材料
2.2 实验设备及方法
2.2.1 激光电弧复合焊焊接设备
2.2.2 微观组织观察设备
2.2.3 力学性能测试设备
2.3 本章小结
第三章 激光电弧复合焊接过程熔池流动的数值模拟
3.1 引言
3.2 激光电弧复合焊接数学模型建立
3.2.1 定义材料属性
3.2.2 网格划分
3.2.3 模拟假设
3.2.4 计算域初始化与边界条件
3.2.5 控制方程
3.2.6 激光热源模型建立
3.2.7 电弧热源模型建立
3.2.8 激光热源与电弧热源的复合
3.3 求解方案设定
3.4 模拟结果分析及试验对比
3.4.1 激光焊接匙孔的形成过程
3.4.2 稳定的熔池与匙孔动态过程
3.4.3 不稳定的熔池与匙孔动态过程
3.4.4 试验结果验证
3.5 本章小结
第四章 P92耐热钢激光电弧复合焊工艺、组织与性能研究
4.1 引言
4.2 焊接工艺及质量评价
4.2.1 焊接坡口设计
4.2.2 焊前准备
4.2.3 焊接工艺参数优化
4.2.4 焊接接头质量评估
4.3 不同预热温度对P92钢焊接接头微观组织影响
4.3.1 焊缝区微观组织分析
4.3.2 热影响区微观组织分析
4.4 力学性能测试
4.4.1 显微硬度测试分析
4.4.2 室温拉伸性能试验分析
4.4.3 高温拉伸性能试验分析
4.5 本章小结
第五章 高温时效处理对P92钢焊接接头组织及性能影响
5.1 引言
5.2 高温时效处理结果分析
5.2.1 金相观察分析
5.2.2 扫描电镜观察分析
5.2.3 透射电镜观察分析
5.2.4 焊接接头显微硬度测试
5.2.5 焊接接头拉伸性能测试
5.3 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光-GMAW复合焊接电弧热源形式对焊接过程参数及焊缝形状的影响[J]. 王传刚. 电焊机. 2017(08)
[2]工艺参数对复合焊接接头形貌和熔滴过渡的影响[J]. 汝连志,刘凤德,张宏,徐春鹰,刘双宇. 应用激光. 2017(04)
[3]激光复合焊接头工艺研究[J]. 张扬,王雪芳,孙洪雨. 技术与市场. 2017(08)
[4]轧后超快冷及亚温淬火对5%Ni钢微观组织与低温韧性的影响机理[J]. 王猛,刘振宇,李成刚. 金属学报. 2017(08)
[5]Transient out-of-plane distortion of multi-pass fillet welded tube to pipe T-joints[J]. R.Vetriselvan,K.Devakumaran,P.Sathiya,G.Ravichandrana. Defence Technology. 2017(02)
[6]P92钢厚壁大管径焊接工艺优化[J]. 谢雪新. 焊接技术. 2017(03)
[7]不锈钢激光-MAG复合焊接头成型规律及性能[J]. 韩晓辉,赵延强,杨晓益,陈辉,苟国庆. 西南交通大学学报. 2017(05)
[8]P92钢焊接及热处理问题分析[J]. 黄琼,曾小川,杨勇. 山东工业技术. 2017(03)
[9]光纤激光与GMAW-P复合焊接等离子体及熔滴过渡动态特征研究[J]. 李敏,张旺,华学明,李芳. 中国激光. 2017(04)
[10]Optimisation of laser welding parameters for welding of P92 material using Taguchi based grey relational analysis[J]. Shanmugarajan B.,Rishabh SHRIVASTAVA,Sathiya P.,Buvanashekaran G.. Defence Technology. 2016(04)
博士论文
[1]P92钢焊接残余应力场及对高温寿命的影响研究[D]. 姜运建.天津大学 2011
[2]激光深熔焊接过程传输现象的数值模拟[D]. 汪任凭.北京工业大学 2011
硕士论文
[1]高频微振激光焊接工艺研究及数值模拟[D]. 彭必荣.上海工程技术大学 2016
[2]基于VOF方法激光深熔焊接小孔行为的数值分析[D]. 张健.兰州理工大学 2014
本文编号：2926690
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/2926690.html
