【摘 要】
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304+Q345R复合板同时具备304不锈钢的防腐蚀及Q345R高强度性能,广泛应用于石油化工行业。焊接是该类设备制造的主要方法。基板Q345R焊接的焊接热影响复层304奥氏体不锈钢组织和性能,并产生残余应力。研究复合钢板焊接过程中的温度场及残余应力分布对于合理设计焊接工艺,降低焊接残余应力,具有较强的理论和实际工程意义。本文分别以Q345R、304及复合钢板为研究对象,测试对接焊过程中的热循环曲
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304+Q345R复合板同时具备304不锈钢的防腐蚀及Q345R高强度性能,广泛应用于石油化工行业。焊接是该类设备制造的主要方法。基板Q345R焊接的焊接热影响复层304奥氏体不锈钢组织和性能,并产生残余应力。研究复合钢板焊接过程中的温度场及残余应力分布对于合理设计焊接工艺,降低焊接残余应力,具有较强的理论和实际工程意义。本文分别以Q345R、304及复合钢板为研究对象,测试对接焊过程中的热循环曲线,利用盲孔法测试焊后的残余应力,并使用超声波时效仪消除焊接残余应力,消除效果良好。本文利用有限元仿真软件ABAQUS,开发温度场-应力场的顺次耦合程序,运用FORTRAN语言实现焊接过程中热源的加载和移动,模拟三组平板的焊接过程,分析焊接温度场和焊后残余应力场分布。温度场的数值模拟与实测曲线吻合较好,热源经过的焊缝区域温度急剧升高,当热源经过之后,温度随着时间逐渐降低。应力场中最大的横向和纵向残余应力均出现在焊缝及周围的区域,焊缝两侧母材区的应力趋于对称。在复合板模拟过程中,研究了斜焊缝与多层多道焊简化技术相结合的方法,发现复合板的应力分布梯度随焊道倾斜,两种材料的结合面处存在着应力不连续界面,容易导致焊接接头产生断裂等失效现象。对复合板的焊接接头进行金相实验,观察组织成分,发现基层和复层的复合效果较好,复层焊缝区的焊缝组织由奥氏体+铁素体所组成,基层的热影响区由过热区、相变结晶区、不完全结晶区组成,逐渐过渡到母材区。对复层熔合区进行能谱扫描,发现母材区和焊缝区化学元素成分接近,对焊接接头的整体性能有积极的效果。
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