S32101雙相不銹鋼綜合性能優(yōu)異,在核電、運(yùn)輸化學(xué)品船舶等領(lǐng)域運(yùn)用廣泛,S32101焊接過(guò)程中高的熱輸入以及快速冷卻導(dǎo)致焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生,焊接拉伸殘余應(yīng)力會(huì)對(duì)焊接結(jié)構(gòu)抗腐蝕性能、抗斷裂性能以及疲勞性能造成危害,所以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)和調(diào)控焊縫拉伸殘余應(yīng)力十分重要。因此,本文以25mm厚的S32101不銹鋼對(duì)接接頭為研究對(duì)象,焊后對(duì)表面采用超聲沖擊處理,并采用XRD法測(cè)量超聲沖擊處理前后試件表面的焊接殘余應(yīng)力,研究超聲沖擊處理對(duì)表面殘余應(yīng)力的影響范圍;采用輪廓法測(cè)試焊縫內(nèi)部殘余應(yīng)力,分析表面超聲沖擊的影響深度;SYSWELD有限元模擬S32101焊接過(guò)程,并對(duì)SYSWELD進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)用來(lái)模擬超聲沖擊過(guò)程,將模擬的殘余應(yīng)力結(jié)果與實(shí)際做比較;分析了表面超聲沖擊處理對(duì)S32101焊接接頭組織、硬度、耐腐蝕性能和微沖剪力學(xué)性能的影響。XRD表面殘余應(yīng)力測(cè)試表明,不同的超聲沖擊參數(shù)對(duì)于S32101焊接殘余應(yīng)力的降低效果不同,采用超聲沖擊強(qiáng)度為10s/cm~2時(shí)效果最佳,可將焊趾處600MPa的拉應(yīng)力轉(zhuǎn)化600MPa的壓應(yīng)力。輪廓法測(cè)試S32101焊縫內(nèi)部殘余應(yīng)力結(jié)果發(fā)現(xiàn),殘余應(yīng)力由母材往焊縫逐漸增大,整個(gè)焊縫區(qū)域?yàn)槔鞈?yīng)力,縱向峰值應(yīng)力約450~500MPa。焊縫內(nèi)部應(yīng)力沿厚度方向逐漸增大,峰值拉應(yīng)力出現(xiàn)在焊縫中心及近表面,表面超聲沖擊對(duì)于縱向應(yīng)力的影響深度在0~2mm。SYSWELD有限元模擬結(jié)果表明S32101焊接殘余應(yīng)力整體趨勢(shì)與實(shí)際殘余應(yīng)力測(cè)量值一致,對(duì)熱源二次開(kāi)發(fā),將修改的熱源作為力載荷的形式加載到工件上模擬超聲沖擊過(guò)程,模擬結(jié)果與實(shí)際測(cè)量值趨勢(shì)基本一致。表面超聲沖擊處理對(duì)于S32101焊接試板變形影響較小,超聲沖擊后母材和焊縫都發(fā)生了塑性變形,其中母材中的鐵素體被壓縮,奧氏體被拉長(zhǎng),組織細(xì)化。焊縫表面的組織產(chǎn)生嚴(yán)重塑性變形,奧氏體被細(xì)化,且被細(xì)化的晶粒平鋪在沖擊表層。超聲沖擊后并未有新的組織產(chǎn)生。組織的細(xì)化以及奧氏體的增加導(dǎo)致了超聲沖擊后對(duì)于S32101雙相不銹鋼母材的耐腐蝕性能有所提高,焊縫的耐腐蝕性有所下降,但由于原始母材的耐腐蝕性能。超聲沖擊處理后表層硬度分布更加均勻,沖擊層硬度顯著提高,影響深度在1~2mm,超聲沖擊處理后母材和焊縫沖擊區(qū)域的沖剪強(qiáng)度有所提高。
【學(xué)位單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TG457.11;TM623
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 焊接殘余應(yīng)力
    1.3 殘余應(yīng)力的測(cè)量方法及原理
    1.4 焊后超聲沖擊對(duì)焊縫組織以及力學(xué)性能影響
    1.5 有限元模擬軟件SYSWELD應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.6 本文主要研究?jī)?nèi)容
    1.7 技術(shù)路線
第2章 實(shí)驗(yàn)材料與方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料
    2.2 S32101 焊接工藝及超聲沖擊處理工藝試驗(yàn)
        2.2.1 焊接工藝及超聲沖擊處理設(shè)備
        2.2.2 S32101 超聲沖擊處理參數(shù)優(yōu)化
    2.3 測(cè)試方法及設(shè)備
        2.3.1 焊接溫度
        2.3.2 S32101 焊接變形
        2.3.3 XRD法測(cè)試S32101 表面焊接殘余應(yīng)力
        2.3.4 S32101 接頭微觀組織和顯微硬度
        2.3.5 S32101 電化學(xué)腐蝕
        2.3.6 S32101 微沖剪斷口微觀形貌
        2.3.7 S32101 焊接接頭微區(qū)力學(xué)性能
第3章 超聲沖擊處理對(duì)S32101 焊接殘余應(yīng)力分布影響
    3.1 引言
    3.2 XRD法測(cè)試S32101 焊接殘余應(yīng)力及分析
    3.3 S32101 超聲沖擊參數(shù)優(yōu)化
    3.4 S32101 表面超聲沖擊處理前后應(yīng)力
    3.5 S32101 焊接接頭內(nèi)部殘余應(yīng)力
    3.6 輪廓法測(cè)試內(nèi)部殘余應(yīng)力過(guò)程
        3.6.1 焊接接頭慢走絲線切割過(guò)程
        3.6.2 切割面變形輪廓測(cè)試
        3.6.3 三坐標(biāo)數(shù)據(jù)處理
        3.6.4 應(yīng)力重構(gòu)計(jì)算
    3.7 超聲沖擊對(duì)S32101 焊縫內(nèi)部殘余應(yīng)力的影響分析
    3.8 本章小結(jié)
第4章 S32101 超聲沖擊前后SYSWELD模擬
    4.1 前言
    4.2 SYSWELD軟件介紹
    4.3 S32101 焊接溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的模擬計(jì)算
        4.3.1 模型建立及網(wǎng)格劃分
        4.3.2 約束條件設(shè)置
        4.3.3 組件定義和焊縫設(shè)置
        4.3.4 前處理?xiàng)l件
        4.3.5 求解文件
    4.4 S32101 材料庫(kù)的二次開(kāi)發(fā)與力載荷模型的建立
        4.4.1 S32101 材料熱物理性能
        4.4.2 力載荷模型
    4.5 S32101 焊接模擬結(jié)果分析
        4.5.1 S32101 溫度場(chǎng)模擬結(jié)果分析
        4.5.2 S32101 表面應(yīng)力場(chǎng)模擬結(jié)果分析
        4.5.3 S32101 內(nèi)部應(yīng)力場(chǎng)模擬結(jié)果分析
        4.5.4 S32101 不同位置焊接殘余應(yīng)力對(duì)比分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 S32101 焊接接頭組織及力學(xué)性能
    5.1 前言
    5.2 S32101 超聲沖擊前后變形
    5.3 S32101 焊接接頭微觀組織
    5.4 S3210 超聲沖擊前后硬度
    5.5 S32101 耐腐蝕性實(shí)驗(yàn)
    5.6 S32101 微沖剪斷口分析
        5.6.1 S32101 微沖剪實(shí)驗(yàn)過(guò)程
        5.6.2 微沖剪數(shù)據(jù)處理
        5.6.3 S32101 超聲沖擊力學(xué)性能分析
        5.6.4 S32101 微沖剪斷口分析
    5.7 本章結(jié)論
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝

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本文編號(hào)：2875023