異種耐熱鋼管接頭焊接數(shù)值模擬.pdf

1、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(cè)材料的物理性能不匹配，熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)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(yīng)力;同時(shí)，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(yīng)力，從而在異種鋼接頭的某一側(cè)出現(xiàn)局部薄弱區(qū)域。

2、>　　利用SYSWELD對(duì)HR3C/T91和HR3C/12CrMoV異種鋼管的焊接過(guò)程進(jìn)行三維有限元數(shù)值模擬，對(duì)其焊接過(guò)程中的溫度場(chǎng)以及瞬態(tài)熱應(yīng)力場(chǎng)的分布規(guī)律以及冷卻過(guò)程中的溫度場(chǎng)和焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行分析，對(duì)相變應(yīng)力和熱應(yīng)力同時(shí)作用的殘余應(yīng)力場(chǎng)的分布規(guī)律進(jìn)行研究。
　　通過(guò)對(duì)焊接過(guò)程以及焊接冷卻過(guò)程的數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)對(duì)于HR3C/T91異種鋼管接頭，在 T91一側(cè)熱影響區(qū)峰值溫度較高，遠(yuǎn)縫區(qū) HR3C峰值溫度較高。而對(duì)于HR3C/12

3、CrMoV異種鋼管接頭，12CrMoV鋼一側(cè)熱影響區(qū)及遠(yuǎn)縫區(qū)峰值溫度都要高于HR3C鋼，同時(shí)12CrMoV鋼一側(cè)溫度下降速率也更快。
　　HR3C/T91異種鋼管接頭的殘余應(yīng)力其內(nèi)表面環(huán)向殘余應(yīng)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(yīng)力作用。最大應(yīng)力出現(xiàn)在T91一側(cè)，最大值為270MPa，HR3C鋼一側(cè)應(yīng)力值較小僅為180MPa。整條焊縫的軸向殘余應(yīng)力均呈拉應(yīng)力，但是由于中部應(yīng)力小，所以在焊接起始位置（終止位

4、置）處受拉且拉應(yīng)力數(shù)值較小，僅為60MPa，軸向殘余應(yīng)力最大值為280MPa。
　　HR3C/12CrMoV異種鋼管接頭的殘余應(yīng)力內(nèi)表面環(huán)向殘余應(yīng)力焊縫呈拉應(yīng)力，兩側(cè)熱影響區(qū)呈現(xiàn)壓應(yīng)力，由于兩側(cè)母材比容相差不大，基本呈對(duì)稱分布。環(huán)向殘余應(yīng)力最大值出現(xiàn)在焊縫處為拉應(yīng)力，最大值為270MPa。HR3C鋼一側(cè)為壓應(yīng)力，數(shù)值為150MPa。外表面軸向殘余應(yīng)力都為拉應(yīng)力，最大值為260MPa。
　　最后利用盲孔法對(duì)HR3C/T91,H