[1]陈　勇,徐育烺,李勤涛,等.焊后热处理消除管道环缝焊接残余应力的有限元模拟[J].焊管,2022,45(5):41-47.[doi:10.19291/j.cnki.1001-3938.2022.05.006]
　CHEN Yong,XU Yulang,LI Qintao,et al.Finite Element Simulation of Eliminating Welding Residual Stress of Pipe Girth Weld by Post Weld Heat Treatment[J].,2022,45(5):41-47.[doi:10.19291/j.cnki.1001-3938.2022.05.006]
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焊后热处理消除管道环缝焊接残余应力的有限元模拟()
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《焊管》[ISSN:1001-3938/CN:61-1160/TE]

卷:
45
期数:
2022年第5期
页码:
41-47
栏目:
应用与开发
出版日期:
2022-05-28

文章信息/Info

Title:
Finite Element Simulation of Eliminating Welding Residual Stress of Pipe Girth Weld by Post Weld Heat Treatment
文章编号:
10.19291/j.cnki.1001-3938.2022.05.006
作者:
陈　勇; 徐育烺; 李勤涛; 王业方; 赵先锐; 张梦贤
1. 南京工业职业技术大学 机械工程学院， 南京 210023； 2. 江苏科技大学 材料科学与工程学院， 江苏 镇江 212000； 3. 江苏海事职业技术学院 船舶与海洋工程学院， 南京 211100； 4.九江学院 机械与材料工程学院， 江西 九江 332000
Author(s):
CHEN Yong;  XU Yulang;  LI Qintao;  WANG Yefang;  ZHAO Xianrui;  ZHANG Mengxian
1. College of Mechanical Engineering, Nanjing Vocational University of Industry Technology, Nanjing 210023, China; 2. School of Materials Science and Engineering, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212000, Jiangsu, China; 3. School of Naval Architecture and Ocean Engineering, Jiangsu Maritime Institute, Nanjing 211100, China; 4. School of Mechanical and Materials Engineering, Jiujiang University, Jiujiang 332000, Jiangxi, China
关键词:
TIG焊; 残余应力; 焊后热处理; 有限元模拟
Keywords:
TIG welding;  residual stress;  post welding heat treatment;  finite element simulation
分类号:
TG156.2
DOI:
10.19291/j.cnki.1001-3938.2022.05.006
文献标志码:
A
摘要:
以ABAQUS模拟软件为基础，创建管道环缝二维轴对称有限元模型，利用完全耦合方式计算了304不锈钢管焊接过程中的温度场和残余应力场，并在焊接完成后的残余应力场的基础上进行了焊后热处理工艺过程的有限元模拟。结果表明：二维轴对称模型能够有效地模拟304不锈钢管焊接热力耦合机制，相较于三维模型单元数目更少，节省大量计算时间；热处理后的残余应力场与热处理前相比，厚度方向残余应力降低，环向和纵向残余应力没有降低，但应力集中位置明显减少，应力分布较为平缓；焊后热处理过程中的塑性应变和高温蠕变是残余应力消除的力学机制，其中塑性应变起主要作用。
Abstract:
Based on ABAQUS simulation software and the two-dimensional axisymmetric finite element model of girth weld, the temperature field and residual stress field in the welding process of 304 stainless steel pipe are calculated by the full coupling method. Based on the residual stress field after welding, the finite element calculation of post welding heat treatment process is carried out. The results show that the two-dimensional axisymmetric model can effectively simulate the thermal mechanical coupling mechanism of 304 stainless steel pipe welding, and save a lot of calculation time compared with the three-dimensional model. Comparing with the residual stress field before heat treatment, the residual stress in the thickness direction is reduced, the residual stress in the circumferential and longitudinal directions is not reduced, but the stress concentration position is significantly reduced, and the stress distribution is relatively gentle. Plastic strain and high temperature creep during post weldin heat treatment are the mechanical mechanisms of residual stress relief and the former plays an important role in this study.

参考文献/References:

[1] 杨明. 厚板焊接残余应力的有限元计算[D]. 北京：北京工业大学，2003.[2] 苏林，成文峰，许志军，等. 油气管道缺陷漏磁检测有限元模拟[J]. 焊管，2020，43（4）：8-13，22. [3] 费东，齐向前. 不锈钢管气体保护焊接工艺研究[J]. 焊管，2020，43（3）：27-30.[4] 隋永莉，郭锐，张继成. 管道环焊缝半自动焊与自动焊技术对比分析[J]. 焊管，2013，36（9）：38.[5] 邵元金，闫君，杨玉超. 焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响[J]. 焊接技术，2015（4）：108-109.[6] 郭舒，王海涛，韩恩厚. 核电站接管安全端异种金属焊接接头残余应力预测的研究现状[J]. 机械工程材料，2021，45（10）：1-12.[7] 任森栋，毕涛，李索，等. P92钢多层多道焊接接头残余应力的有限元模拟[J]. 机械工程材料，2019，43（11）：42-46.[8] BRICKSTAD B，JOSEFSON B L. A parametric study of residual stresses in multi-pass butt-welded stainless steel pipes[J]. International Journal of Pressure Vessels and Piping，1998（75）：11-25.[9] 李友. 关于采用焊后消除残余应力热处理克服钢制焊接构件变形的研究[J]. 机械设计与制造，2002（1）：86-87.[10] 樊睿智，刘俊龑，陆皓，等. 异种钢管子对接焊热处理前后残余应力的数值模拟[J]. 焊接，2007（5）：54-57.[11] 雷卡林. 焊接热过程计算[M]. 北京：机械工业出版社，1958.[12] 李洋，雷宏刚. 基于盲孔法的网架焊接空心球节点球面焊趾处残余应力测试[J]. 科学技术与工程，2020，20（7）：2816-2822.[13] 湛利华，王萌，黄明辉. 基于蠕变公式的时效应力松弛行为预测模型[J]. 机械工程学报，2013（10）：74-80.[14] 许乐，温建锋，涂善东. P92钢焊接接头蠕变损伤与裂纹扩展数值模拟[J]. 焊接学报，2019，40（8）：80-88，164.[15] 陈万华，牟志超，祝长江，等. 304L奥氏体不锈钢的焊接残余应力热处理去除试验研究[J]. 新技术新工艺，2017（1）：1-4.[16] JOHNSON G R，COOK W H. A constitutive model and data for metals subjected to large strains，high strain rates and high temperatures[J]. Engineering Fracture Mechanics，1983（21）：541-548.[17] 李建光，施琪，曹结东. Johnson-Cook本构方程的参数标定[J]. 兰州理工大学学报，2012（2）：164-167.

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备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2021-12-20基金项目： 江苏省工业软件工程技术研究中心项目“基于ABAQUS软件的工业用不锈钢管激光焊接头应力场预测与调控技术研究”（项目编号ZK20-04-15）。作者简介：陈　勇（1989—），男，博士，讲师，研究方向为高效焊接工艺及设备、焊接电弧物理以及机器人焊接。
更新日期/Last Update: 2022-05-30