双相大应变管线钢焊接接头残余应力及疲劳性能的模拟研究

发布时间：2021-04-21 19:25

　　管线钢管在服役过程中由于受到循环应力的作用,疲劳裂纹在焊接接头处产生导致管道疲劳失效是管线钢管最主要的失效形式之一。而钢管在成型过程中焊接接头处残余应力集中会对管线钢的疲劳性能产生一定影响。因此,研究钢管焊接接头残余应力及其对疲劳性能的影响对管线服役安全设计具有重要意义。本文采用物理模拟和数值模拟方法,研究了实际焊接过程中焊接接头处组织和性能,建立焊接接头试样数值模拟模型。通过预变形研究了平板焊接接头试样残余应力,进而研究了残余应力对疲劳性能的影响规律。在此基础上,建立钢管的三维模拟模型,模拟研究钢管扩径量对焊接接头残余应力及其疲劳性能的影响。X80管线钢焊接热模拟实验结果表明,焊接热影响区性能明显弱化,强度最低点出现在细晶热影响区（FGHAZ）,但疲劳寿命最低点出现在焊接粗晶区（CGHAZ）。同时通过热模拟实验也得到了数值模拟的材料属性参数。对平板焊接接头试样,模拟扩径预拉伸变形后,因焊接热影响区的组织和性能变化及焊缝余高的作用,残余应力主要集中在焊接粗晶区,最大值出现在焊趾。随预变形量增加,残余应力也明显增大。预变形量由0.5%、1%、2%增加到4%时,内焊趾处最大残余应力由429... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 残余应力研究进展
    1.3 双相大应变管线钢
    1.4 管线钢的扩径
    1.5 管线钢的疲劳
    1.6 本论文的主要研究内容
第2章 管线钢焊接热模拟及属性参数的测定
    2.1 热影响区的热模拟试验
    2.2 热影响区及母材拉伸性能的测定
    2.3 热影响区及母材疲劳性能的测定
    2.4 本章小结
第3章 预变形对平板焊接接头残余应力的影响
    3.1 平板焊接接头三维模型的建立
    3.2 单向预变形对焊接接头产生的残余应力
    3.3 本章小结
第4章 扩径对管线钢管焊接接头残余应力的影响
    4.1 管线钢钢管焊接接头模型的建立
    4.2 管线钢管焊接接头扩径后残余应力分布结果及分析
    4.3 本章小结
第5章 焊接接头残余应力对疲劳性能的影响
    5.1 平板焊接接头疲劳寿命的模拟结果
    5.2 预变形的残余应力对平板焊接接头疲劳性能的影响
        5.2.1 焊接接头残余应力的提取
        5.2.2 残余应力对平板焊接接头疲劳性能的影响
    5.3 扩径产生的残余应力对管线钢管疲劳寿命的影响
    5.4 预变形及扩径对平板焊接接头和管线钢管焊接接头产生的残余应力及疲劳寿命的对比研究
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]堆焊修复焊缝对异种钢焊接接头残余应力的影响规律研究[J]. 林继德,鲁立,张斌,杨志鹏,吴义党.  电焊机. 2019(11)
[2]基于ABAQUS的大口径铜管扩径拉伸有限元模拟[J]. 赵鸿金,李升燕,李强锋,俞泽丰,邓同生.  热加工工艺. 2018(19)
[3]残余应力对含裂纹缺陷管道疲劳寿命的影响[J]. 马廷霞,轩恒,刘维洋,郭杨柳.  应用力学学报. 2018(05)
[4]埋弧焊在厚壁管道焊接中的应用研究[J]. 胡汉,刘期友.  现代焊接. 2013(02)
[5]焊接残余应力的研究进展[J]. 毕长刚.  山西建筑. 2012(21)
[6]国内外高钢级管线钢的发展及应用[J]. 张斌,钱成文,王玉梅,张玉志.  石油工程建设. 2012(01)
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[9]高铌X80管线钢焊接粗晶区组织和性能研究[J]. 焦兰,刘清友,孙新军,贾书君,宋宁,林鹏.  钢铁. 2011(03)
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硕士论文
[1]机械扩径对X80直缝埋弧焊管残余应力的影响[D]. 张涵.天津大学 2007
[2]焊接接头残余应力的数值模拟[D]. 李华.大连交通大学 2007



本文编号：3152345