304+Q345R復合板同時具備304不銹鋼的防腐蝕及Q345R高強度性能,廣泛應用于石油化工行業(yè)。焊接是該類設備制造的主要方法。基板Q345R焊接的焊接熱影響復層304奧氏體不銹鋼組織和性能,并產生殘余應力。研究復合鋼板焊接過程中的溫度場及殘余應力分布對于合理設計焊接工藝,降低焊接殘余應力,具有較強的理論和實際工程意義。本文分別以Q345R、304及復合鋼板為研究對象,測試對接焊過程中的熱循環(huán)曲線,利用盲孔法測試焊后的殘余應力,并使用超聲波時效儀消除焊接殘余應力,消除效果良好。本文利用有限元仿真軟件ABAQUS,開發(fā)溫度場-應力場的順次耦合程序,運用FORTRAN語言實現(xiàn)焊接過程中熱源的加載和移動,模擬三組平板的焊接過程,分析焊接溫度場和焊后殘余應力場分布。溫度場的數(shù)值模擬與實測曲線吻合較好,熱源經過的焊縫區(qū)域溫度急劇升高,當熱源經過之后,溫度隨著時間逐漸降低。應力場中最大的橫向和縱向殘余應力均出現(xiàn)在焊縫及周圍的區(qū)域,焊縫兩側母材區(qū)的應力趨于對稱。在復合板模擬過程中,研究了斜焊縫與多層多道焊簡化技術相結合的方法,發(fā)現(xiàn)復合板的應力分布梯度隨焊道傾斜,兩種材料的結合面處存在著應力不連續(xù)界面,容易導致焊接接頭產生斷裂等失效現(xiàn)象。對復合板的焊接接頭進行金相實驗,觀察組織成分,發(fā)現(xiàn)基層和復層的復合效果較好,復層焊縫區(qū)的焊縫組織由奧氏體+鐵素體所組成,基層的熱影響區(qū)由過熱區(qū)、相變結晶區(qū)、不完全結晶區(qū)組成,逐漸過渡到母材區(qū)。對復層熔合區(qū)進行能譜掃描,發(fā)現(xiàn)母材區(qū)和焊縫區(qū)化學元素成分接近,對焊接接頭的整體性能有積極的效果。
【學位單位】：山東科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG404
【部分圖文】：

２．１．１焊接試驗用鋼板介紹??本論文選用的對接焊接試板主要包括：Ｑ３４５Ｒ、３０４、Ｑ３４５Ｒ＋３０４復合板。其??中復合板開坡口時復層一側的坡口形式為斜線型（見圖２－１），通過測試熱循環(huán)曲??線得到數(shù)據，用來研宄焊接基層時對于復層的影響，為研宄復層開坡口的焊接工??藝提供理論基礎。???ＩｆｌＱ???６５＾＋５°??／ｘ＼＼Ｖ＼Ｖｉ?ｃ??２＋１??ＩＩ???１???圖２－１不銹鋼復合板幵坡口示意圖??Ｆｉｇ．?２－１?Ａ?ｓｋｅｔｃｈ?ｍａｐ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｐｅｎｉｎｇ?ｓｌｏｐｅ?ｏｆ?ａ?ｓｔａｉｎｌｅｓｓ?ｓｔｅｅｌ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｐｌａｔｅ??Ｑ３４５Ｒ鋼板厚度為８ｍｍ，?３０４鋼板厚度為３ｍｍ，不銹鋼復合板厚度為８ｍｍ，??其中基層６ｍｍ，復層２ｍｍ。其中３０４不銹鋼與Ｑ３４５Ｒ低合金鋼兩種材料的化學??成分分別見表２－１和表２－２，?３０４不銹鋼和Ｑ３４５Ｒ低合金鋼的力學性能見表２－３。??３０４中加入Ｃｒ和Ｎｉ元素后，可以顯著提高耐腐蝕性能［７５］，并具有良好的延展性??和焊接性能。??表２－１?３０４不銹鋼的化學成分（ｗｔ．％）??Ｔａｂｌｅ?２－１?Ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｏｆ?３０４?ｓｔａｉｎｌｅｓｓ?ｓｔｅｅｌ??元素?Ｃ?Ｓｉ?Ｍｎ?Ｐ?Ｓ?Ｎｉ?Ｃｒ??含量?０．０７?０．３４５?１．０９１?＜０．０４５?０．０３６?８．２１５?１８．０９??９??

焊接熱循環(huán)是指工件上測試點在焊接熱源作用下的溫度隨時間的變化規(guī)律，??可以用ｒ?ｈ?ｚ）?＝／?〇）這一函數(shù)關系來描述。按此關系所畫出的曲線稱為該??點的熱循環(huán)曲線，如圖２－２所示。??，４，???Ｉ?｜??Ｉ????１０?２０?３０??ｒ／ｓ??圖２－２焊接接頭的熱循環(huán)曲線??Ｆｉｇ．?２．２?Ｔｈｅｒｍａｌ?ｃｙｃｌｅ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｗｅｌｄｅｄ?ｊｏｉｎｔ??在焊接過程中，焊接部件上任意點的溫度將經歷從低溫到高溫的升溫過程。??經過最大值之后，又會經歷從高到低的降溫過程。不同位置的溫度變化情況是不??１２??

）?ＨＰＤＪ－８１２５動態(tài)數(shù)據采集分析系統(tǒng)，計算機。??）電容式儲能焊機。??）?ＷＲＮＫ－１９１－２ＰＢＯ?型熱電偶。??實驗步驟如下：??將ＨＰＤｊ－８１２５動態(tài)數(shù)據采集分析系統(tǒng)與計算機連接，連接好輸入與輸入線連接，測試整個系統(tǒng)回路的正常以及熱電偶的正常使用采集系統(tǒng)回路連接好之后，利用電容式儲能焊機將熱電偶和焊板固定至焊板下側，用黑線焊鉗夾住熱電偶的細絲一端，等到電容壓值達到３０Ｖ以上時，將熱電偶的細絲撞擊事先預定的測量點，結點就被焊到焊板上。??）進行焊接操作，采集數(shù)據。施焊時，當焊接至測量點時，就可得環(huán)曲線。記錄施焊的焊接方法和規(guī)范參數(shù)。??的熱電偶布點情況如圖２－３所示。??
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本文編號：2865517