304不銹鋼管道在役焊接性的模擬仿真.pdf

1、在役焊接修復(fù)指待修復(fù)管道內(nèi)部介質(zhì)不需要停運(yùn),根據(jù)修復(fù)條件將介質(zhì)降壓或不降壓,將輔助工件焊接到主體管線上。在役焊接修復(fù)方法存在兩個問題:一是焊工安全,即燒穿引起的問題。二是焊縫質(zhì)量的可靠性,在役焊接修復(fù)時管內(nèi)流體不斷地帶走管壁上的熱量,使得焊后焊接區(qū)快速冷卻造成HAZ硬度較高,形成對氫致裂紋敏感的區(qū)域。
　　 本文利用實驗研究和SYSWELD軟件數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對304不銹鋼管道在役焊接燒穿問題進(jìn)行研究,對水介質(zhì)、天然氣介質(zhì)

2、、空氣介質(zhì)下的304管道在役焊接溫度場、應(yīng)力場、徑向變形進(jìn)行分析。設(shè)計了在役焊接動態(tài)實驗裝置和靜態(tài)實驗裝置(平板腔室實驗裝置和圓管腔室實驗裝置)。實驗表明,TIG焊接時,壁厚為3mm的304不銹鋼板在稍加壓力的情況下就會發(fā)生燒穿,故不建議使用3ram壁厚的管材在役焊接。對于6mm的304不銹鋼板在3Mpa的情況下依然沒有燒穿。
　　 壓力變化對于圓管水介質(zhì)條件下焊接時的熱循環(huán)曲線并無影響,即內(nèi)壓對水介質(zhì)管道的熱量損失沒有影響。壁

3、厚對天然氣介質(zhì)下管道在役焊接熱循環(huán)曲線影響顯著。峰值溫度隨著壁厚的增加減小,燒穿的危險性相應(yīng)降低。天然氣介質(zhì)散熱能力隨著壓力的增大而增強(qiáng),壓力升高內(nèi)壁峰值溫度降低,燒穿危險性降低。
　　 模擬計算天然氣介質(zhì)下焊接應(yīng)力場分布,通過對比常規(guī)焊接和在役焊接發(fā)現(xiàn),二者的焊接殘余應(yīng)力分布規(guī)律幾乎相同,在應(yīng)力數(shù)值上有差異。管道內(nèi)壁近縫區(qū)軸向殘余應(yīng)力和環(huán)向殘余應(yīng)力均為拉應(yīng)力,軸向應(yīng)力呈現(xiàn)內(nèi)拉外壓的層狀分布;環(huán)向殘余應(yīng)力分布情況,在役焊接與常規(guī)

4、焊接區(qū)別較大:近縫區(qū)區(qū)域為拉應(yīng)力,由近縫區(qū)向兩側(cè)減小為零,再增加到最大壓應(yīng)力值,拉應(yīng)力最大值出現(xiàn)在焊縫中心線下方的焊件內(nèi)部,呈波紋狀向外輻射逐漸減小。
　　 研究了天然氣介質(zhì)下304管道焊接徑向變形情況。隨著304管道壁厚的增加,內(nèi)壁中心點(diǎn)的最大徑向變形量減小;隨著天然氣壓力的增大,熔池經(jīng)過中間截面時管道內(nèi)壁中心點(diǎn)的最大徑向變形量先下降后上升,即當(dāng)壓力小于3MPa時,隨著壓力升高徑向變形減小;3MPa-10MPa時隨著壓力升高徑