本文關鍵詞：異種耐熱鋼管接頭焊接數(shù)值模擬

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【摘要】：異種鋼焊接接頭在火電站鍋爐管道中大量存在,在電廠工作環(huán)境中,往往將奧氏體耐熱鋼與珠光體耐熱鋼或者馬氏體耐熱鋼焊接在一起,這些異種鋼焊接接頭存在著成分和組織相差較大的熔合界面,由于界面兩側材料的物理性能不匹配,熱膨脹系數(shù)、導熱系數(shù)存在明顯差異,因而將在焊縫及熔合區(qū)界面區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生較大的熱應力;同時,異種鋼焊接接頭由于材料的熱膨脹特性不同、相變的影響、碳的遷移,而在焊縫及附近引起較大的相變應力,從而在異種鋼接頭的某一側出現(xiàn)局部薄弱區(qū)域。利用SYSWELD對HR3C/T91和HR3C/12Cr Mo V異種鋼管的焊接過程進行三維有限元數(shù)值模擬,對其焊接過程中的溫度場以及瞬態(tài)熱應力場的分布規(guī)律以及冷卻過程中的溫度場和焊接殘余應力場進行分析,對相變應力和熱應力同時作用的殘余應力場的分布規(guī)律進行研究。通過對焊接過程以及焊接冷卻過程的數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)對于HR3C/T91異種鋼管接頭,在T91一側熱影響區(qū)峰值溫度較高,遠縫區(qū)HR3C峰值溫度較高。而對于HR3C/12Cr Mo V異種鋼管接頭,12Cr Mo V鋼一側熱影響區(qū)及遠縫區(qū)峰值溫度都要高于HR3C鋼,同時12Cr Mo V鋼一側溫度下降速率也更快。HR3C/T91異種鋼管接頭的殘余應力其內(nèi)表面環(huán)向殘余應力呈現(xiàn)中間受拉,兩端受壓的分布規(guī)律,母材邊緣區(qū)域基本不受殘余應力作用。最大應力出現(xiàn)在T91一側,最大值為270MPa,HR3C鋼一側應力值較小僅為180MPa。整條焊縫的軸向殘余應力均呈拉應力,但是由于中部應力小,所以在焊接起始位置(終止位置)處受拉且拉應力數(shù)值較小,僅為60MPa,軸向殘余應力最大值為280MPa。HR3C/12Cr Mo V異種鋼管接頭的殘余應力內(nèi)表面環(huán)向殘余應力焊縫呈拉應力,兩側熱影響區(qū)呈現(xiàn)壓應力,由于兩側母材比容相差不大,基本呈對稱分布。環(huán)向殘余應力最大值出現(xiàn)在焊縫處為拉應力,最大值為270MPa。HR3C鋼一側為壓應力,數(shù)值為150MPa。外表面軸向殘余應力都為拉應力,最大值為260MPa。最后利用盲孔法對HR3C/T91,HR3C/12Cr Mo V異種鋼接頭的焊接殘余應力進行測量,得出數(shù)值模擬殘余應力分布規(guī)律與實測值分布規(guī)律基本接近。
【關鍵詞】：HR3C/T91管接頭 HR3C/12CrMoV管接頭 溫度場 殘余應力 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG457.11
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 選題背景及意義8-9
• 1.2 焊接數(shù)值模擬的國內(nèi)外研究概況9-13
• 1.2.1 焊接溫度場研究的發(fā)展概況10-11
• 1.2.2 管道對接焊縫應力數(shù)值模擬發(fā)展概況11-13
• 1.3 SYSWELD軟件簡介13-14
• 1.4 論文主要內(nèi)容14-15
• 1.5 本章小結15-16
• 第二章 異種鋼管接頭焊接數(shù)值模擬基礎16-31
• 2.1 焊接數(shù)值模擬理論基礎16-22
• 2.1.1 傳熱基本理論16-18
• 2.1.2 焊接溫度場基本理論18
• 2.1.3 焊接應力場熱彈塑性應力應變場的計算18-21
• 2.1.4 管接頭環(huán)焊縫的焊接殘余應力的形成機理21-22
• 2.2 焊接數(shù)值模擬熱源模型22-25
• 2.3 數(shù)值模擬有限元模型的建立25-30
• 2.3.1 焊接數(shù)值模擬有限元模型的建立及網(wǎng)格的劃分25-27
• 2.3.2 材料數(shù)據(jù)庫的建立27-29
• 2.3.3 焊接工藝的選擇29
• 2.3.4 約束條件的加載29-30
• 2.4 本章小結30-31
• 第三章異種鋼管接頭焊接溫度場數(shù)值模擬31-42
• 3.1 異種鋼管接頭焊接過程溫度場云圖分析31-37
• 3.1.1 HR3C /T91 異種鋼管接頭溫度場云圖分析31-34
• 3.1.2 HR3C/12CrMoV異種鋼管接頭溫度場云圖分析34-37
• 3.2 異種鋼管接頭焊接溫度場熱循環(huán)分析37-41
• 3.2.1 HR3C/T91 異種鋼管接頭溫度場熱循環(huán)分析37-39
• 3.2.2 HR3C/12CrMoV異種鋼管接頭溫度場熱循環(huán)分析39-41
• 3.3 本章小結41-42
• 第四章 異種鋼管接頭焊接應力場數(shù)值模擬42-54
• 4.1 異種鋼管接頭焊接應力場云圖分析42-49
• 4.1.1 HR3C/T91 異種鋼管接頭應力場云圖分析42-46
• 4.1.2 HR3C/12CrMoV異種鋼管接頭應力場云圖分析46-49
• 4.2 異種鋼管接頭焊接殘余應力分析49-53
• 4.3 本章小結53-54
• 第五章 異種鋼管接頭焊接殘余應力測量54-59
• 5.1 盲孔法測量殘余應力的原理54-55
• 5.2 異種鋼管接頭焊接殘余應力測試結果及分析55-58
• 5.3 本章小結58-59
• 結論59-60
• 參考文獻60-63
• 致謝63-64
• 在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的其他研究成果64-65
• 個人簡歷65

【引證文獻】

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 趙軍;劉亞芬;朱立新;袁飛;李威;劉慶紅;;HR3C超級不銹鋼焊接工藝試驗研究及應用[A];2011年安徽省科協(xié)年會——機械工程分年會論文集[C];2011年

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本文編號：830257