本文關(guān)鍵詞：油氣管線高強鋼激光電弧復(fù)合焊接技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著人們對石油和天然氣的使用需求越來越大,對這些能源的運輸要求也越來越高,使得國內(nèi)外油氣管道向高鋼級、長距離、大口徑發(fā)展。在長距離管線工程的建造中,焊縫質(zhì)量和焊接速度是項目的關(guān)鍵因素。激光-電弧復(fù)合焊接是-種優(yōu)質(zhì)、高效的新型焊接方法,以其大熔深、較強的間隙適應(yīng)性、快速焊接等優(yōu)點,在管線鋼焊接上有明顯的優(yōu)勢。本文采用光纖激光-MIG電弧旁軸復(fù)合焊接方式,研究和探討了復(fù)合焊主要工藝參數(shù)：激光功率、光絲間距、激光離焦量等對焊接工藝的影響及基本規(guī)律。通過試驗得到良好的復(fù)合焊參數(shù)：當(dāng)激光功率為3kW,焊接速度在0.5m/min,焊接電流為140A時較為理想,焊縫成型較好,激光熱源和電弧熱源的耦合效果最佳,電信號波形穩(wěn)定。為了提高焊接效率的同時,降低裂紋產(chǎn)生的可能,針對3.5、4、4.5、5、5.5mm五種不同鈍邊平板,選取合適的激光復(fù)合焊接工藝參數(shù),得到不同熱輸入下的合格焊縫并進行研究。通過分析焊接接頭熱影響區(qū)的金相組織,得到隨著熱輸入變化,板條貝氏體和粒狀貝氏體晶粒尺寸和數(shù)量的變化規(guī)律。通過對拉伸、彎曲、沖擊、硬度等試驗結(jié)果進行分析,5組試件焊接接頭均滿足《西氣東輸二線管道線路焊接規(guī)范》中的標(biāo)準(zhǔn)。,得到熱輸入為16.1kJ/cm左右時的焊接接頭具有較好的韌性和綜合性能。針對厚度為10mm的X80管線鋼平板對接焊形式,模擬激光-電弧復(fù)合焊的溫度和應(yīng)力場分布,建立了雙橢球體熱源模型,比較了模擬仿真和實際試驗兩者的焊縫橫截面形狀和熔深熔寬,驗證了采用的焊接熱源模型的合理性。通過對X80管線鋼激光-電弧復(fù)合焊應(yīng)力場的模擬分析,得到焊縫縱向殘余拉應(yīng)力場的分布,與試驗測量結(jié)果做比較表明可知,模擬結(jié)果和試驗情況吻合良好。
【關(guān)鍵詞】：激光-電弧復(fù)合焊 工藝研究 力學(xué)性能 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE973.3;TG47
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 課題背景與意義13-14
• 1.2 X80管線鋼的應(yīng)用現(xiàn)狀14-15
• 1.3 激光-電弧復(fù)合焊研究現(xiàn)狀15-23
• 1.3.1 激光-電弧復(fù)合焊的發(fā)展16-19
• 1.3.2 激光-電弧復(fù)合焊原理和特點19-21
• 1.3.3 焊接數(shù)值模擬應(yīng)用現(xiàn)狀21-23
• 1.4 本論文的研究內(nèi)容23-25
• 第二章 試驗材料、設(shè)備及方法25-35
• 2.1 試驗材料25-26
• 2.1.1 試驗材料選取25-26
• 2.1.2 材料焊接性分析26
• 2.2 試驗設(shè)備26-32
• 2.3 試驗方法32-35
• 第三章 激光-電弧復(fù)合焊工藝參數(shù)研究35-47
• 3.1 激光功率與焊接電流的影響35-38
• 3.2 焊接速度的影響38-39
• 3.3 離焦量的影響39-40
• 3.4 光絲間距的影響40-41
• 3.5 焊接過程穩(wěn)定性分析41-42
• 3.6 復(fù)合焊工藝方案42-46
• 3.6.1 熱輸入方案的確定43
• 3.6.2 熱輸入量的確定43-46
• 3.7 本章小結(jié)46-47
• 第四章 焊縫綜合性能研究47-61
• 4.1 引言47-48
• 4.2 焊縫綜合性能測試48-59
• 4.2.1 焊接接頭宏觀檢測48-49
• 4.2.2 接頭顯微組織及分析49-52
• 4.2.3 拉伸性能測試52-53
• 4.2.4 彎曲性能測試53-54
• 4.2.5 沖擊性能測試54-56
• 4.2.6 硬度測試及分析56-59
• 4.3 本章小結(jié)59-61
• 第五章 溫度場應(yīng)力場模擬分析61-77
• 5.1 有限元理論基礎(chǔ)61-62
• 5.2 ANSYS軟件介紹62-63
• 5.3 焊接溫度應(yīng)力場的分析理論63-66
• 5.3.1 焊接溫度場理論基礎(chǔ)64
• 5.3.2 焊接應(yīng)力場的理論基礎(chǔ)64-66
• 5.4 復(fù)合焊溫度場和應(yīng)力場模擬過程66-76
• 5.4.1 材料參數(shù)和建模66-69
• 5.4.2 網(wǎng)格劃分和邊界條件69-71
• 5.4.3 熱源加載和時間步長71-72
• 5.4.4 溫度場的模擬和試驗驗證72-73
• 5.4.5 應(yīng)力場的模擬和試驗驗證73-76
• 5.5 本章小結(jié)76-77
• 第六章 全文總結(jié)77-79
• 參考文獻79-85
• 致謝85-87
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文87-89
• 作者及導(dǎo)師簡介89-90
• 北京化工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會決議書90-91

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張罡,李建軍,丁春輝;20g鋼對接焊接接頭循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變的特性[J];焊接學(xué)報;2001年02期

2 ;焊接接頭的強度[J];機械制造文摘(焊接分冊);2003年05期

3 張敏,丁方,許德勝,程祖海;焊接接頭斷裂準(zhǔn)則工程化應(yīng)用方法[J];焊接學(xué)報;2004年01期

4 ;焊接接頭的強度[J];機械制造文摘(焊接分冊);2004年03期

5 張敏,馬博,周永欣;焊接接頭斷裂抵抗力工程估計方法的數(shù)值研究[J];焊接學(xué)報;2005年01期

6 張敏;丁方;程祖海;;非均質(zhì)焊接接頭界面裂紋斷裂表征參量的分析[J];機械強度;2006年02期

7 宗培;曹雷;邵國良;彭飛;;低強匹配焊接接頭特征及界定方法[J];機械強度;2006年03期

8 申春梅;;φ16×48鏈條焊接接頭拉開原因分析[J];科技信息(科學(xué)教研);2007年22期

9 李紅寶;;內(nèi)伸入式接管焊接接頭應(yīng)力的有限元分析[J];中國化工裝備;2010年02期

10 ;圖表2-10 受彎曲作用的焊接接頭A[J];石油化工設(shè)備簡訊;1975年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 段權(quán);;壓力容器用16MnR鋼焊接接頭疲勞裂紋擴展規(guī)律的研究[A];疲勞與斷裂2000——第十屆全國疲勞與斷裂學(xué)術(shù)會議論文集[C];2000年

2 張京海;方大鵬;;高強鋼低匹配焊接接頭實用性研究[A];第十五次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

3 劉俊;;焊接接頭微型剪切試驗[A];中國工程物理研究院科技年報（1998）[C];1998年

4 張建強;郭立峰;杜學(xué)銘;姜劍寧;王承權(quán);;不同應(yīng)力狀態(tài)下單面焊接接頭的斷裂特性研究[A];第九次全國焊接會議論文集（第2冊）[C];1999年

5 荊洪陽;霍立興;張玉鳳;;焊接接頭脆性斷裂的局部法研究[A];第九次全國焊接會議論文集（第2冊）[C];1999年

6 張建勛;李繼紅;裴怡;;焊接接頭損傷條件下的斷裂力學(xué)參量數(shù)值研究[A];第十一次全國焊接會議論文集（第2冊）[C];2005年

7 賈汝唐;;提高焊接接頭疲勞可靠性的工藝探討[A];鐵路貨車制造工藝學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2007年

8 孔祥峰;鄒妍;王偉;張婧;;水下焊接接頭腐蝕行為研究[A];中國腐蝕電化學(xué)及測試方法專業(yè)委員會2012學(xué)術(shù)年會論文集[C];2012年

9 周繼云;桂春;唐毅;;非均質(zhì)焊接接頭中的斷裂力學(xué)參數(shù)計算研究[A];中國力學(xué)大會——2013論文摘要集[C];2013年

10 王元良;周友龍;陳輝;;微合金化鋼及其焊接接頭強韌性控制[A];第十五次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 唐佩綿;厚鋼板特性對T型焊接接頭止裂性的影響[N];世界金屬導(dǎo)報;2014年

2 張作貴 摘譯;優(yōu)化產(chǎn)品性能 更好滿足用戶要求[N];中國冶金報;2008年

3 廖建國;新日鐵開發(fā)出LNG罐用超級9%Ni鋼板[N];世界金屬導(dǎo)報;2006年

4 本版編輯 記者 魏敬民 子舒;為海洋鋼結(jié)構(gòu)增加安全砝碼[N];中國船舶報;2008年

5 唐佩綿;住友金屬耐疲勞焊接結(jié)構(gòu)鋼的開發(fā)[N];世界金屬導(dǎo)報;2011年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 范文學(xué);焊接接頭振動疲勞的數(shù)值模擬[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2014年

2 王佳杰;低匹配焊接接頭彎曲等承載設(shè)計及隨焊整形[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

3 舒鳳遠(yuǎn);厚板鋁合金弧焊焊接接頭組織及應(yīng)力演變研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

4 凌X;基于三材料模型的含HAZ裂紋非匹配焊接接頭的斷裂評定方法[D];華東理工大學(xué);2015年

5 楊景強;雙相不銹鋼焊接接頭腐蝕與斷裂性能研究[D];華東理工大學(xué);2015年

6 馬麗莉;孿晶誘發(fā)塑性（TWIP）鋼激光焊接接頭的組織與性能研究[D];太原理工大學(xué);2015年

7 秦華;BWELDY960Q鋼焊接接頭力學(xué)性能及組織演變機理研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2015年

8 蔡淑娟;雙孔微剪切法評定焊接接頭局部力學(xué)性能[D];蘭州理工大學(xué);2016年

9 萬楚豪;U71Mn鋼焊接接頭疲勞損傷的非線性超聲檢測[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

10 高會英;復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下焊接接頭的疲勞壽命預(yù)測方法研究[D];電子科技大學(xué);2016年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郝謙;低合金鋼焊接接頭損傷機理和損傷演變的研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2001年

2 馬博;含缺陷焊接接頭完整性評定工程方法及其輔助評定系統(tǒng)設(shè)計[D];西安理工大學(xué);2004年

3 隋志強;E36-RCW耐蝕鋼焊接接頭力學(xué)性能和耐蝕性的研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

4 朱井軍;鋅鍋焊接接頭在450°C鐵飽和鋅浴中長期浸泡下的腐蝕行為研究[D];華南理工大學(xué);2015年

5 李艷芳;含孔洞缺陷鋁合金焊接接頭電磁熱強化研究[D];燕山大學(xué);2015年

6 胡新陽;HG785D鋼焊接接頭的疲勞性能研究[D];長安大學(xué);2015年

7 滕誠信;低碳鋼焊接接頭表面沖擊摩擦改性[D];山東建筑大學(xué);2015年

8 于巖;構(gòu)架轉(zhuǎn)向架用Q345E低合金鋼及其接頭熱矯正性能研究[D];大連交通大學(xué);2015年

9 楊兆華;雙相鋼與奧氏體不銹鋼激光焊接接頭組織性能研究[D];蘇州大學(xué);2015年

10 李潔瑤;超超臨界鍋爐管用鋼焊接接頭蠕變性能研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：油氣管線高強鋼激光電弧復(fù)合焊接技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：297742