基于Simufact welding的20/0Cr18Ni9异种金属焊接模拟研究
发布时间：2022-01-21 21:26
20钢常用于石油化工、能源等工业管道材料,而0Cr18Ni9不锈钢常用于耐腐蚀环境。为节约成本,一般OCr18Ni9用于管道接头关键部位,而其余位置采用普通碳钢,所以20钢与0Cr18Ni9连接至关重要。目前20/0Cr18Ni9之间的连接问题在于接头组织问题、腐蚀问题及残余应力问题。由于实验条件及方法的局限性,关于残余问题方面的研究还较少,并且20/0Cr18Ni9异种金属焊接接头残余应力及变形还未有系统的研究。故此,采用有限元方法对20/0Cr18Ni9异种金属焊接开展应力场及变形研究,有助于弥补残余问题研究的不足,同时为工程实际应用提供理论依据。本文基于Simufactwelding有限元仿真软件,采用实际研究与数值模拟两种方式,设计了热输入、层间温度以及环境温度单一因素对焊接接头影响,以及多焊接参数组合下的正交试验,研究了 6mm厚的20/0Cr18Ni9板材的应力场及变形结果。研究表明随着热输入的增加,残余应力及变形均增加;随着层间温度的增加,残余应力增加而变形略微降低;随着环境温度的增加,残余应力降低而变形略微增加。多焊接参数组合下的应力场结果显示每个模型应力分布大体相似,...
【文章来源】：西南石油大学四川省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２研究技术路线图??
机将无法计算。另一方面，焊接过程中，受热最大处发生在焊缝及热影响区，??这些部位温度梯度最大，产生的应力最集中，最需研宄考虑，所以需要采用细网??格，远离焊缝处温度梯及应力变化较小，可采用较稀疏的网格。这种划分网格方??式整体上既保证了计算精度又减少了计算时间。??本次模拟采用三维软件建立三维模型，然后采用网格划分软件进行网格划分，??此次网格采用四面体网格。为保持计算精度和计算速度，在温度梯度较大的焊缝??及焊缝附近采用细网格划分，远离焊缝较远处采用较稀疏网格划分。结果模彻如??图２．２所示。本次有限元模型网格单元５９７５４，网格节点７０７７０。??麵??图２．２结构模型??１５??
基于Ｓｉｍｕｆａｃｔ?ｗｅｌｄｉｎｇ的２０／０Ｃｒｌ８Ｎｉ９异种金属焊接模拟研究??（１）村料热物理性能参数??焊接过程涉及到热量的变化，焊接材料在不同温度下，性能将发生变化。故??此，考虑随着温度变化而改变的材料性能参数，将保证试验结果的准确度。本课??题采用试验材料为２０钢及０Ｃｒｌ８Ｎｉ９，两者的热物理参数如图２．３所示，力学参??数如２．４所示。??（ａ）？，ｊ?（ｂｆｌ??，?０－８－?ｗ?＾?ｗ???＿?一?／一?．??？?＾＾?Ｖ，，Ｔｒ／’…??１?０．７－??〇ｊ－?＾＾??＾?＋?热导率（＿就）?Ｗ＇??Ｍ?＿?Ｖ?－＜Ｈ－Ｌｔｆｔ？ＫＪ．ＫｇＫ）?＋?比热容（ＫＪ?吗．Ｋ＞??療?－＾ｒ－■比?泊松比??密度（ｌＯＶｃｍ１）?０．４?－?－Ｖ－密度（Ｍ）Ｖ’ｃｍ、??０，４?＊?／?＂＾ｘ＿?ｕ－３－ｉｋ—ａ?▲—??〇３?＿?—豳?１?〇＾－??‘）二．?■?Ｉ?■?Ｉ?■?Ｉ?１?Ｉ?■?Ｉ?０．１－?＂?■?ｉ?＊?｜?＾?ｉ?１?Ｉ?Ｊ?、?‘?ｉ＂＇１?＂，ｖ＂?ｉ?１１?＇＊?＊??０?５００?１０００?１５００?２０００?２５００?０?２００?４００?６００?８００?１０００?１２００?１４００??温度（？〇＞?温度（ｒ）??图２．３热物理参数⑷２０钢，（ｂ）０Ｃｒｌ８Ｎｉ９??（ａ）２５〇￣ｊ?一》＿杨氏模袋（ＧＰａ＞?ｆ￣ｔ?（ｂ）５（１?＋?杨氏模ｆ（ＧＰａ）?￣??—热膨张系数（丨０）＊Ｃ）ｙ?热澎胀系数（丨０．７／ｆ）??，５Ｕ＇ｎ＞Ｖ?Ｔ、??１?＼１．
【参考文献】：
期刊论文
[1]0Cr18Ni9奥氏体不锈钢管破裂的原因[J]. 王长健. 腐蚀与防护. 2018(05)
[2]0Cr18Ni9不锈钢换热管应力腐蚀开裂原因分析[J]. 熊立斌,孟若愚. 理化检验(物理分册). 2017(12)
[3]原油输出终端输油管线泄漏原因分析[J]. 林杨. 机械工程材料. 2017(06)
[4]焊接工艺对304不锈钢管材焊接接头组织与性能影响的研究[J]. 樊萌,郭广思. 沈阳理工大学学报. 2017(03)
[5]不锈钢硝酸输送管道焊缝的腐蚀失效原因[J]. 孔令真,路伟,徐一慧,吕海武,徐光远,王奎升. 腐蚀与防护. 2017(05)
[6]船舶蒸汽管道用钢12Cr1MoV的回火脆性研究[J]. 魏爱玲,王鑫,李若冰,李兰珍. 热加工工艺. 2017(02)
[7]采用BNi-2钎料真空钎焊0Cr18Ni9不锈钢管材[J]. 杨敏旋,贾振东,蔺晓超,刘春凤,张杰,冯聪. 哈尔滨工业大学学报. 2016(05)
[8]16Mn/304异种材料的瞬时液相扩散焊焊接工艺[J]. 岳龙,俞建荣,王磊,邓祎楠,马秀,刘志宏. 焊接技术. 2016(01)
[9]多元胺锅炉水处理剂在电厂环境中对20号钢的保护作用[J]. 姚勇,周腾,杨景,高立新,张大全. 腐蚀与防护. 2015(11)
[10]0Cr18Ni9不锈钢焊接温度场模拟与验证[J]. 迟露鑫. 焊接技术. 2015(11)
博士论文
[1]西气东输二线高铌X80钢直缝埋弧焊管应用开发的基础研究[D]. 陈小伟.燕山大学 2013
[2]X80高钢级管线钢埋弧焊丝的研究[D]. 陈延清.天津大学 2010
硕士论文
[1]304不锈钢水下激光焊接排水装置设计及焊接工艺研究[D]. 邢霄.哈尔滨工业大学 2017
[2]Q345/316L异种钢焊接温度场及残余应力的数值模拟[D]. 杨江.西南石油大学 2017
[3]核电站用304不锈钢焊接接头组织和应力腐蚀行为研究[D]. 李博.天津大学 2016
[4]低碳钢/低合金高强钢薄板焊接变形的数值模拟[D]. 孙岱.重庆大学 2011
[5]熔化带极自动熔敷焊工艺方法研究[D]. 嵇大园.南京理工大学 2006
本文编号：3600989
【文章来源】：西南石油大学四川省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２研究技术路线图??
机将无法计算。另一方面，焊接过程中，受热最大处发生在焊缝及热影响区，??这些部位温度梯度最大，产生的应力最集中，最需研宄考虑，所以需要采用细网??格，远离焊缝处温度梯及应力变化较小，可采用较稀疏的网格。这种划分网格方??式整体上既保证了计算精度又减少了计算时间。??本次模拟采用三维软件建立三维模型，然后采用网格划分软件进行网格划分，??此次网格采用四面体网格。为保持计算精度和计算速度，在温度梯度较大的焊缝??及焊缝附近采用细网格划分，远离焊缝较远处采用较稀疏网格划分。结果模彻如??图２．２所示。本次有限元模型网格单元５９７５４，网格节点７０７７０。??麵??图２．２结构模型??１５??
基于Ｓｉｍｕｆａｃｔ?ｗｅｌｄｉｎｇ的２０／０Ｃｒｌ８Ｎｉ９异种金属焊接模拟研究??（１）村料热物理性能参数??焊接过程涉及到热量的变化，焊接材料在不同温度下，性能将发生变化。故??此，考虑随着温度变化而改变的材料性能参数，将保证试验结果的准确度。本课??题采用试验材料为２０钢及０Ｃｒｌ８Ｎｉ９，两者的热物理参数如图２．３所示，力学参??数如２．４所示。??（ａ）？，ｊ?（ｂｆｌ??，?０－８－?ｗ?＾?ｗ???＿?一?／一?．??？?＾＾?Ｖ，，Ｔｒ／’…??１?０．７－??〇ｊ－?＾＾??＾?＋?热导率（＿就）?Ｗ＇??Ｍ?＿?Ｖ?－＜Ｈ－Ｌｔｆｔ？ＫＪ．ＫｇＫ）?＋?比热容（ＫＪ?吗．Ｋ＞??療?－＾ｒ－■比?泊松比??密度（ｌＯＶｃｍ１）?０．４?－?－Ｖ－密度（Ｍ）Ｖ’ｃｍ、??０，４?＊?／?＂＾ｘ＿?ｕ－３－ｉｋ—ａ?▲—??〇３?＿?—豳?１?〇＾－??‘）二．?■?Ｉ?■?Ｉ?■?Ｉ?１?Ｉ?■?Ｉ?０．１－?＂?■?ｉ?＊?｜?＾?ｉ?１?Ｉ?Ｊ?、?‘?ｉ＂＇１?＂，ｖ＂?ｉ?１１?＇＊?＊??０?５００?１０００?１５００?２０００?２５００?０?２００?４００?６００?８００?１０００?１２００?１４００??温度（？〇＞?温度（ｒ）??图２．３热物理参数⑷２０钢，（ｂ）０Ｃｒｌ８Ｎｉ９??（ａ）２５〇￣ｊ?一》＿杨氏模袋（ＧＰａ＞?ｆ￣ｔ?（ｂ）５（１?＋?杨氏模ｆ（ＧＰａ）?￣??—热膨张系数（丨０）＊Ｃ）ｙ?热澎胀系数（丨０．７／ｆ）??，５Ｕ＇ｎ＞Ｖ?Ｔ、??１?＼１．
【参考文献】：
期刊论文
[1]0Cr18Ni9奥氏体不锈钢管破裂的原因[J]. 王长健. 腐蚀与防护. 2018(05)
[2]0Cr18Ni9不锈钢换热管应力腐蚀开裂原因分析[J]. 熊立斌,孟若愚. 理化检验(物理分册). 2017(12)
[3]原油输出终端输油管线泄漏原因分析[J]. 林杨. 机械工程材料. 2017(06)
[4]焊接工艺对304不锈钢管材焊接接头组织与性能影响的研究[J]. 樊萌,郭广思. 沈阳理工大学学报. 2017(03)
[5]不锈钢硝酸输送管道焊缝的腐蚀失效原因[J]. 孔令真,路伟,徐一慧,吕海武,徐光远,王奎升. 腐蚀与防护. 2017(05)
[6]船舶蒸汽管道用钢12Cr1MoV的回火脆性研究[J]. 魏爱玲,王鑫,李若冰,李兰珍. 热加工工艺. 2017(02)
[7]采用BNi-2钎料真空钎焊0Cr18Ni9不锈钢管材[J]. 杨敏旋,贾振东,蔺晓超,刘春凤,张杰,冯聪. 哈尔滨工业大学学报. 2016(05)
[8]16Mn/304异种材料的瞬时液相扩散焊焊接工艺[J]. 岳龙,俞建荣,王磊,邓祎楠,马秀,刘志宏. 焊接技术. 2016(01)
[9]多元胺锅炉水处理剂在电厂环境中对20号钢的保护作用[J]. 姚勇,周腾,杨景,高立新,张大全. 腐蚀与防护. 2015(11)
[10]0Cr18Ni9不锈钢焊接温度场模拟与验证[J]. 迟露鑫. 焊接技术. 2015(11)
博士论文
[1]西气东输二线高铌X80钢直缝埋弧焊管应用开发的基础研究[D]. 陈小伟.燕山大学 2013
[2]X80高钢级管线钢埋弧焊丝的研究[D]. 陈延清.天津大学 2010
硕士论文
[1]304不锈钢水下激光焊接排水装置设计及焊接工艺研究[D]. 邢霄.哈尔滨工业大学 2017
[2]Q345/316L异种钢焊接温度场及残余应力的数值模拟[D]. 杨江.西南石油大学 2017
[3]核电站用304不锈钢焊接接头组织和应力腐蚀行为研究[D]. 李博.天津大学 2016
[4]低碳钢/低合金高强钢薄板焊接变形的数值模拟[D]. 孙岱.重庆大学 2011
[5]熔化带极自动熔敷焊工艺方法研究[D]. 嵇大园.南京理工大学 2006
本文编号：3600989
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