[1]张鸿博,王高峰,任国琪,等.DN1 200 mm钢管螺旋焊缝焊接温度场及应力场有限元分析[J].焊管,2022,45(1):5-9,15.[doi:10.19291/j.cnki.1001-3938.2022.01.002]
　ZHANG Hongbo,WANG Gaofeng,REN Guoqi,et al.Finite Element Analysis of Welding Temperature Field and Stress Field of Spiral Weld of DN1 200 mm Steel Pipe[J].,2022,45(1):5-9,15.[doi:10.19291/j.cnki.1001-3938.2022.01.002]
点击复制

DN1 200 mm钢管螺旋焊缝焊接温度场及应力场有限元分析()
分享到：

《焊管》[ISSN:1001-3938/CN:61-1160/TE]

卷:
45
期数:
2022年第1期
页码:
5-9,15
栏目:
试验与研究
出版日期:
2022-01-28

文章信息/Info

Title:
Finite Element Analysis of Welding Temperature Field and Stress Field of Spiral Weld of DN1 200 mm Steel Pipe
文章编号:
10.19291/j.cnki.1001-3938.2022.01.002
作者:
张鸿博; 王高峰; 任国琪; 张 良; 张 皓; 邓 波; 袁战伟
1.中国石油集团石油管工程技术研究院， 西安 710077； 2. 石油管道及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室， 西安 710077； 3. 长安大学 工程机械学院， 西安 710077
Author(s):
ZHANG Hongbo;  WANG Gaofeng;  REN Guoqi;  ZHANG Liang;  ZHANG Hao;  DENG Bo;  YUAN Zhanwei
1. Tubular Goods Research Center of CNPC, Xi’an 710077, China; 2. State Key Laboratory of Performance and Structure Safety of Petroleum Tubular Goods and Equipment Materials, Xi’an 710077, China;3. School of Construction Machinery, Chang’an University, Xi’an 710077, China
关键词:
螺旋焊缝; 有限元分析; 热源子程序; 温度场; 应力场; 变形场
Keywords:
spiral weld;  finite element analysis;  heat source subroutine;  temperature field;  stress field;  deformation field
分类号:
TG444.72
DOI:
10.19291/j.cnki.1001-3938.2022.01.002
文献标志码:
A
摘要:
为了研究X80管线钢在焊接过程中温度场及应力场的分布情况，以DN 1 200 mm X80螺旋焊管为研究对象，采用有限元分析软件Abaqus分别沿着管道的内螺旋线和外螺旋线进行焊接模拟。结果表明，焊接过程中热源中心最高温度可达1 650 ℃。在焊接内圈时，温度场对称分布；而在焊接外圈时，温度场分布不对称。在焊接完内圈的瞬间，接头最高温度约1 200 ℃，管道内侧的应力峰值为850 MPa。在焊接完外圈的瞬间，接头最高温度为1 300 ℃左右，管道内侧的应力峰值约为620 MPa。管道内侧焊接完成后，在对管道外侧焊接过程中，外侧焊缝处产生的应力场不仅使峰值应力降低，还使应力分布变得更加均匀。试验表明，通过分析内外螺旋焊缝的温度场和应力场分布以及形变情况，对于在焊接过程中内焊裂纹的预防有重要意义。
Abstract:
In order to study the distribution of temperature field and stress field of X80 pipeline steel during welding, X80 spiral welded pipe is taken as the research object, and the finite element analysis software Abaqus is used to simulate the welding along the inner and outer helix of the pipe respectively. The results show that the maximum temperature of the heat source center in the welding process can reach 1 650 ℃. When welding the inner ring, the temperature field is symmetrically distributed. When welding the outer ring, the temperature field distribution is asymmetric. At the moment when the inner ring is welded, the maximum temperature of the joint is about 1 200 ℃, and the peak stress inside the pipe is 850 MPa. At the moment when the outer ring is welded, the maximum temperature is about 1 300 ℃, and the peak stress on the inner side of the pipe is about 620 MPa. After the inner side of the pipe is welded, in the process of the outer side welding of the pipe, the stress field generated at the outer weld not only reduces the peak stress, but also makes the stress distribution more uniform. The test shows that analyzing the distribution of temperature field, stress field and deformation of internal and external spiral welds is of great significance for the prevention of internal welding cracks in the welding process.

参考文献/References:

[1] 王凤成，王建，李哲. 高钢级厚壁螺旋缝焊管残余应力控制措施[J]. 钢管，2014，43（2）：49-52.[2] 肖国章，高霞，库宏刚. 螺旋埋弧焊管的残余应力形成及控制措施[J]. 焊管，2014，37（11）：68-72.[3] 刘洪飞. 螺旋缝焊管残余应力的测量与计算[J]. 钢管，2015，44（5）：62-65.[4] 王丽丽，顾志乾.静水压试验对X80M钢级螺旋缝埋弧焊管性能的影响[J]. 钢管，2016，45（4）：66-70.[5] 刘志毅. X80管线钢环焊缝焊接残余应力数值模拟[D]. 天津：天津大学，2008.[6] 迟艳芬，刘照元，王振刚，等. X70管线钢厚板多层多道焊残余应力数值分析[J]. 焊接，2020（8）：9-15，61.[7] 刘阳，姜为民，王雪莉，等. 中俄东线X80管道连头焊接残余应力数值模拟[J/OL]. 油气储运：1-7（2020-06-11）[2021-11-30]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/13.1093.TE.20200611.1111.002.html.[8] 王引真，刘润昌，焦震，等. L485管线钢焊接接头应力状态数值模拟[J]. 热加工工艺，2019，48（19）：169-173.[9] 郭杨柳，马廷霞，刘维洋，等. 基于ABAQUS的X80管线钢焊接残余应力数值模拟[J]. 金属热处理，2018，43（9）：218-222.[10] 回彩娟，董彬，赵景星，等. Q345R焊接接头残余应力及组织性能分析[J]. 现代制造技术与装备，2019（6）：120-122.[11] 齐国红，陈进泽，蒋建献. 焊接顺序对T型接头残余应力场的影响[J]. 电焊机，2018（2）：27-29.[12] 宋威，鄢锉，曹轼毓. 激光焊接顺序对镀锌钢板焊接残余应力分布的影响[J]. 应用激光，2016（1）：35-38.[13] 许波. X80管线钢焊接热循环参数及残余应力仿真与实验研究[D]. 乌鲁木齐：新疆大学，2020.

相似文献/References:

[1]楚志兵,秦建平,田雅琴.锥形螺旋焊管成形过程的有限元分析[J].焊管,2007,30(4):28.[doi:1001－3938（2007）04－0028－03]
　CHU Zhi-bing,QIN Jian-ping,TIAN Ya-qin.Analysis the Forming Process of the Conical Spiral Weld Pipe by FEM[J].,2007,30(1):28.[doi:1001－3938（2007）04－0028－03]
[2]常 龙,高连新,王为民.套管挤毁试验研究与有限元分析[J].焊管,2007,30(5):45.[doi:1001－3938（2007）05－0045－04]
　CHANG Long,GAO Lian-xin,WANG Wei-min.Experimental Investigation and FE Analysis of Casing Collapse[J].,2007,30(1):45.[doi:1001－3938（2007）05－0045－04]
[3]徐 磊,雷斌隆,刘 明.咬边缺陷对压力管道焊接接头应力集中的研究[J].焊管,2007,30(6):28.[doi:1001－3938（2007）06－0028－03]
　XU Lei,LEI Bin-long,LIU Ming.Study on Effects of Undercut Defect on Stress Concentration in Welding Joint of Pressure Pipe[J].,2007,30(1):28.[doi:1001－3938（2007）06－0028－03]
[4]舒安庆,王韦华,魏化中.含腐蚀缺陷燃气管道极限载荷的有限元分析[J].焊管,2008,31(3):14.[doi:1001－3938（2008）03－0014－03]
　SHU An-qing,WANG Wei-hua,WEI Hua-zhong.Finite Element Analysis on Limit Load of Fuel Gas Pipelines with Corrosion Defects[J].,2008,31(1):14.[doi:1001－3938（2008）03－0014－03]
[5]党 民,李云龙,杨 鹏,等.石油管材静水压端部效应研究[J].焊管,2008,31(4):32.[doi:1001－3938（2008）04－0032－03]
　DANG Min,LI Yun-long,YANG Peng,et al.Effect Study on Hydrostatic Pressure End to Oil Pipe[J].,2008,31(1):32.[doi:1001－3938（2008）04－0032－03]
[6]赵金龙,刘继英.辊弯弯曲成型方法的有限元仿真研究[J].焊管,2008,31(5):29.[doi:1001－3938（2008）05－0029－04]
　ZHAO Jin-ong,LIU Ji-ing.The Finite Element Simulation Study of Rolling Forming Process[J].,2008,31(1):29.[doi:1001－3938（2008）05－0029－04]
[7]刘 菲,李晓红,吕维平.压力容器失效准则的应用分析[J].焊管,2011,34(5):33.
[8]黄睿.钢管定径机架有限元分析[J].焊管,2011,34(10):27.[doi:1001-3938（2011）10-0027-03]
　HUANG Rui.FEM Simulation Analysis on Steel Pipe Sizing Mill Housing[J].,2011,34(1):27.[doi:1001-3938（2011）10-0027-03]
[9]杨　扬 编译,李为卫 校对.X120管线钢管爆破试验与有限元分析[J].焊管,2012,35(1):68.[doi:1001-3938（2012）01-0068-04]
　Translated and Edited by YANG Yang,Checked by LI Wei-wei.Blasting Test of X120 Line Pipe and Finite Element Analysis[J].,2012,35(1):68.[doi:1001-3938（2012）01-0068-04]
[10]杨 扬,吕 华 编译.X120管线钢管爆破试验及止裂设计的研究[J].焊管,2014,37(1):68.[doi:１００１－３９３８（２０１4）01-0068-05]
　Edited and Translated by YANG Yang,LYU Hua.Burst Tests and Crack Arrest Design and Research of X120 Linepipe[J].,2014,37(1):68.[doi:１００１－３９３８（２０１4）01-0068-05]

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2021-0７-１４作者简介：张鸿博（1973—），男，高级工程师，现主要从事石油管材与装备的无损检测与试验评价工作。
更新日期/Last Update: 2022-02-10