S32101雙相不銹鋼綜合性能優(yōu)異,在核電、運輸化學品船舶等領域運用廣泛,S32101焊接過程中高的熱輸入以及快速冷卻導致焊接殘余應力的產生,焊接拉伸殘余應力會對焊接結構抗腐蝕性能、抗斷裂性能以及疲勞性能造成危害,所以準確評價和調控焊縫拉伸殘余應力十分重要。因此,本文以25mm厚的S32101不銹鋼對接接頭為研究對象,焊后對表面采用超聲沖擊處理,并采用XRD法測量超聲沖擊處理前后試件表面的焊接殘余應力,研究超聲沖擊處理對表面殘余應力的影響范圍;采用輪廓法測試焊縫內部殘余應力,分析表面超聲沖擊的影響深度;SYSWELD有限元模擬S32101焊接過程,并對SYSWELD進行二次開發(fā)用來模擬超聲沖擊過程,將模擬的殘余應力結果與實際做比較;分析了表面超聲沖擊處理對S32101焊接接頭組織、硬度、耐腐蝕性能和微沖剪力學性能的影響。XRD表面殘余應力測試表明,不同的超聲沖擊參數對于S32101焊接殘余應力的降低效果不同,采用超聲沖擊強度為10s/cm~2時效果最佳,可將焊趾處600MPa的拉應力轉化600MPa的壓應力。輪廓法測試S32101焊縫內部殘余應力結果發(fā)現,殘余應力由母材往焊縫逐漸增大,整個焊縫區(qū)域為拉伸應力,縱向峰值應力約450~500MPa。焊縫內部應力沿厚度方向逐漸增大,峰值拉應力出現在焊縫中心及近表面,表面超聲沖擊對于縱向應力的影響深度在0~2mm。SYSWELD有限元模擬結果表明S32101焊接殘余應力整體趨勢與實際殘余應力測量值一致,對熱源二次開發(fā),將修改的熱源作為力載荷的形式加載到工件上模擬超聲沖擊過程,模擬結果與實際測量值趨勢基本一致。表面超聲沖擊處理對于S32101焊接試板變形影響較小,超聲沖擊后母材和焊縫都發(fā)生了塑性變形,其中母材中的鐵素體被壓縮,奧氏體被拉長,組織細化。焊縫表面的組織產生嚴重塑性變形,奧氏體被細化,且被細化的晶粒平鋪在沖擊表層。超聲沖擊后并未有新的組織產生。組織的細化以及奧氏體的增加導致了超聲沖擊后對于S32101雙相不銹鋼母材的耐腐蝕性能有所提高,焊縫的耐腐蝕性有所下降,但由于原始母材的耐腐蝕性能。超聲沖擊處理后表層硬度分布更加均勻,沖擊層硬度顯著提高,影響深度在1~2mm,超聲沖擊處理后母材和焊縫沖擊區(qū)域的沖剪強度有所提高。
【學位單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TG457.11;TM623
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 焊接殘余應力
    1.3 殘余應力的測量方法及原理
    1.4 焊后超聲沖擊對焊縫組織以及力學性能影響
    1.5 有限元模擬軟件SYSWELD應用現狀
    1.6 本文主要研究內容
    1.7 技術路線
第2章 實驗材料與方法
    2.1 實驗材料
    2.2 S32101 焊接工藝及超聲沖擊處理工藝試驗
        2.2.1 焊接工藝及超聲沖擊處理設備
        2.2.2 S32101 超聲沖擊處理參數優(yōu)化
    2.3 測試方法及設備
        2.3.1 焊接溫度
        2.3.2 S32101 焊接變形
        2.3.3 XRD法測試S32101 表面焊接殘余應力
        2.3.4 S32101 接頭微觀組織和顯微硬度
        2.3.5 S32101 電化學腐蝕
        2.3.6 S32101 微沖剪斷口微觀形貌
        2.3.7 S32101 焊接接頭微區(qū)力學性能
第3章 超聲沖擊處理對S32101 焊接殘余應力分布影響
    3.1 引言
    3.2 XRD法測試S32101 焊接殘余應力及分析
    3.3 S32101 超聲沖擊參數優(yōu)化
    3.4 S32101 表面超聲沖擊處理前后應力
    3.5 S32101 焊接接頭內部殘余應力
    3.6 輪廓法測試內部殘余應力過程
        3.6.1 焊接接頭慢走絲線切割過程
        3.6.2 切割面變形輪廓測試
        3.6.3 三坐標數據處理
        3.6.4 應力重構計算
    3.7 超聲沖擊對S32101 焊縫內部殘余應力的影響分析
    3.8 本章小結
第4章 S32101 超聲沖擊前后SYSWELD模擬
    4.1 前言
    4.2 SYSWELD軟件介紹
    4.3 S32101 焊接溫度場與應力場的模擬計算
        4.3.1 模型建立及網格劃分
        4.3.2 約束條件設置
        4.3.3 組件定義和焊縫設置
        4.3.4 前處理條件
        4.3.5 求解文件
    4.4 S32101 材料庫的二次開發(fā)與力載荷模型的建立
        4.4.1 S32101 材料熱物理性能
        4.4.2 力載荷模型
    4.5 S32101 焊接模擬結果分析
        4.5.1 S32101 溫度場模擬結果分析
        4.5.2 S32101 表面應力場模擬結果分析
        4.5.3 S32101 內部應力場模擬結果分析
        4.5.4 S32101 不同位置焊接殘余應力對比分析
    4.6 本章小結
第5章 S32101 焊接接頭組織及力學性能
    5.1 前言
    5.2 S32101 超聲沖擊前后變形
    5.3 S32101 焊接接頭微觀組織
    5.4 S3210 超聲沖擊前后硬度
    5.5 S32101 耐腐蝕性實驗
    5.6 S32101 微沖剪斷口分析
        5.6.1 S32101 微沖剪實驗過程
        5.6.2 微沖剪數據處理
        5.6.3 S32101 超聲沖擊力學性能分析
        5.6.4 S32101 微沖剪斷口分析
    5.7 本章結論
結論
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文
致謝

【相似文獻】

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本文編號：2875023