相关焊接残余应力对正交接管结构强度性能的影响

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1、焊接残余应力对正交接管结构强度性能的影响薛小龙。汤晓英(上海市特种设备监督检验技术研究院，上海200062)摘要：运用有限元方法对正交接管结构在常规焊接和在线焊接条件下的温度场和残余应力场进行了数值模拟。考虑残余应力，对结构在内压作用下的应力及载荷应变曲线进行了分析。结果表明，在研究该结构的强度性能时，常规焊接条件下可不考虑残余应力的影响，而在线焊接残余应力对强度性能有较大的影响。关键词：残余应力；强度性能；正交接管；在线焊接’中图分类号：0241．82文献标识码：A文章编号：1001—4837(2010)07—0016—06doi：10．

2、3969／j．issn．1001—4837．2010．07．004EfectofWeldingResidualStressonStrengthPerformanceofOrthogonalStructureXUEXiao—long，TANGXiao—ying(ShanghaiInstituteofSpecialEquipmentInspectionandTechnicalResearch，Shanghai200062，China)Abstract：Temperaturefieldandresidualstressfieldoforthogo

3、nalstructureundernormalweldingandin—serviceweldingconditionweresimulatedbyFEM．Stressandload—deflectioncurvewereanalyzedconsideringweldingresidualstress．Itcanbeconcludedthattheweldingresidualstressofnormalweldingcanbeomittedwhilestudyingthestrengthperformanceoforthogonalstr

4、ucture．Underin—serviceweld-ingcondition，theresidualstresshasgreateffectonthestrengthperformance．Keywords：residualstress；strengthperformance；orthogonalnozzle；in—servicewelding焊接、套筒修复焊接以及在运行管道上直接堆焊0引言以解决厚度损失和局部机械破坏问题等⋯。在焊接支管时，由于焊接热过程的影响，在结正交接管结构是压力容器、压力管道等特种构中会产生残余应力和残余变形，必然

5、会对结构设备上常用的结构，通常采用焊接、锻造等方法获的强度性能产生一定的影响。目前对于此种结构得该种结构。焊接条件包括常规焊接和在线焊强度性能的研究，大多是忽略残余应力的影响，采接，在线焊接是指在不停止管道或设备内介质传用应力测试法和有限元方法研究结构的载荷应变输的情况下进行焊接，该方法可以降低因停产造行为、极限载荷等。在应力测试法试验研究成的巨大损失，广泛应用于带压开孔安装支管的中，为了消除残余应力的影响，常在弹性变形阶段基金项目：上海市科学技术委员会基金资助项目(09DZ0504300)·l6·第27卷第7期压力容器总第212期加压到一

6、定的压力而后释放，以消除残余应力的1．1．3管内流体的影响影响。采用有限元方法研究时，通常认为焊接残管线运行过程中，管内介质有流速、温度、压余应力大部分被消除而不考虑其影响。文中采用力等特性，必然会对在线焊接产生影响。流动的有限元方法，对2种不同工况下焊接残余应力对介质会带走焊接时的热量，而介质压力作用于由正交接管结构强度性能的影响进行了研究。于局部高温导致的有效壁厚减薄区域时可能会使管线失效。因此，必须充分考虑管内介质的影响，1分析模型文中通过假设管内流体与管壁间的换热系数为一常数来考虑，对于水等低粘度液体在管内强制对1．1数学模型的建立

7、流，可通过如下准数关联式获得换热系数：本文分析仅考虑温度场与应力场的弱耦№=O．023Re。Pr0’(6)合]，即只考虑温度场对应力场的影响，而不考式中^——努塞尔数虑应力场对温度场的作用。如——雷诺数1．1．1温度场Pr——普朗特数三维瞬态温度场控制方程为：1．2物理模型分析模型的结构及尺寸见图1，主管尺寸等=V(7)+Q(1)19mm×6mm；长度400mm，拟焊接的支管尺式中p——密度，kg／m寸~1o8mmx4mm，长度200mm，管材304不锈c——比热，J／(kg·K)钢。焊接采用焊条电弧焊，分3道焊接，前2道焊卜温度，K接结束

8、后冷却300s再进行下一道焊接，焊接结￡——时间，s束后自然冷却到常温，焊接参数见表1。焊缝截V——哈密尔顿(Hamilton)算子面为等腰三角形，焊脚高度6mm。工况分为常规．