發(fā)布時(shí)間：2017-09-05 10:27

  本文關(guān)鍵詞：KDZS型鍋爐筒壁焊接坡口分析及其吊耳焊裝研究

  更多相關(guān)文章： KDZS型快裝蒸汽鍋爐 坡口形式 多層多道焊 金相組織分析 吊耳吊裝 數(shù)值分析

【摘要】：本研究以企業(yè)產(chǎn)品KDZS型快裝蒸汽鍋爐為研究對象,對材料為Q345R筒壁板材及吊耳進(jìn)行不同焊接工藝的三維動(dòng)態(tài)仿真研究,分析了采用不同坡口形式及焊接順序下的溫度場、應(yīng)力場及殘余應(yīng)力分布;通過焊接試驗(yàn)進(jìn)行金相組織和硬度分析,比較了不同工藝下的焊接接頭顯微組織性能;通過吊耳吊裝模擬分析,驗(yàn)證了新吊裝方案的可行性。(1)通過對KDZS型鍋爐20 mm厚筒體焊接坡口形式的研究發(fā)現(xiàn),不同坡口形式對焊接殘余應(yīng)力影響較大,其中V型坡口焊接在平行焊接方向殘余應(yīng)力峰值為142MPa,峰值區(qū)域位于熱影響區(qū);焊縫區(qū)域殘余應(yīng)力為62MPa,受夾具影響,母材區(qū)域殘余應(yīng)力與焊縫及熱影響區(qū)相反,為-30MPa;相比X型坡口的應(yīng)力水平較高,各區(qū)域殘余應(yīng)力水平為:熱影響區(qū)為245MPa,焊縫區(qū)為154MPa,母材區(qū)為-80MPa;Y型坡口殘余應(yīng)力為:熱影響區(qū)為230MPa,焊縫區(qū)為130MPa,母材區(qū)為-50MPa。對比殘余應(yīng)力分布結(jié)果,采用V型坡口可有效降低應(yīng)力水平。(2)通過對不同焊接順序的吊耳試樣進(jìn)行顯微組織觀察及硬度測試發(fā)現(xiàn):雙邊交替焊與單邊依次焊接相比,雙邊交替焊試樣中板條鐵素體含有比例多,珠光體含量明顯減小,過渡焊縫中的柱狀晶比例和尺寸相對較大,晶粒也更加粗大。由于兩者都經(jīng)過了后續(xù)焊道的熱循環(huán)作用,組織轉(zhuǎn)變過程相同,中心焊縫的組織兩種方案相似。兩方案維氏硬度值相似,母材區(qū)域硬度值為165、170、175(kgf/mm~2),焊縫區(qū)域硬度值為180、185(kgf/mm~2),熱影響區(qū)硬度值均高于母材及區(qū)域,硬度值為190、195(kgf/mm~2),分析原因?yàn)闊嵊绊憛^(qū)中存在針狀鐵素體、少量先共析鐵素體組織,故與珠光體和鐵素體組成的焊縫區(qū)域相比硬度值偏高。根據(jù)金相分析結(jié)果可知,單邊依次焊接組織優(yōu)于雙邊交替焊接。(3)通過吊耳的焊接模擬分析發(fā)現(xiàn):后續(xù)道次的焊接對前道焊接有預(yù)熱作用,并消除部分殘余應(yīng)力;從殘余應(yīng)力分布可知,兩方案應(yīng)力極值均位于熱影響區(qū),其中單邊依次焊接應(yīng)力水平分布在350MPa階段,而雙邊交替焊應(yīng)力水平為390MPa�？梢酝瞥霾捎脝芜呉来魏附臃桨篙^雙邊交替焊接方案在垂直焊接方向上具有更小的殘余應(yīng)力。(4)通過吊耳吊裝模擬分析發(fā)現(xiàn),吊裝時(shí)主要應(yīng)力集中危險(xiǎn)區(qū)域分布于吊耳區(qū)域,其中板孔與繩索接觸區(qū)、耳板外部邊緣區(qū)以及耳板根部區(qū)域,應(yīng)力較大的區(qū)域主要為耳孔與鋼絲繩接觸區(qū)域,耳板最外邊下部及耳板底部焊縫中心區(qū)域,三處的應(yīng)力水平分別為83.7MPa、152MPa及179MPa,上鍋筒無應(yīng)力集中分布。隨著鍋爐裝備傾角增加,板孔與繩索接觸區(qū)、耳板外部邊緣區(qū)以及耳板根部區(qū)域應(yīng)力水平逐漸增高。當(dāng)傾角為5°時(shí),焊縫區(qū)域應(yīng)力水平峰值達(dá)到200MPa,當(dāng)傾角達(dá)到10°時(shí),應(yīng)力為280MPa,接近材料屈服極限。通過計(jì)算結(jié)果及數(shù)值分析結(jié)果可以看出,再無大傾角情況下,采用8吊耳對該型號鍋爐進(jìn)行吊裝方案可行。
【關(guān)鍵詞】：KDZS型快裝蒸汽鍋爐 坡口形式 多層多道焊 金相組織分析 吊耳吊裝 數(shù)值分析
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG44
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-13
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.1.1 選題背景概述10-11
• 1.1.2 課題來源11
• 1.1.3 選題意義11
• 1.2 鍋爐焊接數(shù)值模擬研究發(fā)展11-12
• 1.2.1 大型鍋爐焊接數(shù)值模擬應(yīng)用現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 當(dāng)前存在問題12
• 1.3 課題研究目的及內(nèi)容12-13
• 第二章 KDZS型鍋爐焊接及吊裝分析設(shè)置13-21
• 2.1 KDZS型鍋爐焊接及吊裝數(shù)值分析步驟13-14
• 2.2 KDZS型鍋爐多層多道焊模擬材料設(shè)定14-15
• 2.3 KDZS型鍋爐多層多道焊焊接熱源模型設(shè)置15-17
• 2.4 KDZS型鍋爐多層多道焊焊接傳熱設(shè)置17-19
• 2.5 三維多層多道焊焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算法19-20
• 2.6 本章小結(jié)20-21
• 第三章 KDZS型鍋爐筒壁板材焊接坡口形式數(shù)值分析21-29
• 3.1 引言21
• 3.2 KDZS型鍋爐筒壁板材焊接坡口模型設(shè)定21-24
• 3.2.1 焊接熱源模型設(shè)定21-22
• 3.2.2 物理模型及材料特性設(shè)定22-23
• 3.2.3 初始條件和邊界條件的設(shè)定23-24
• 3.3 KDZS型鍋爐筒壁板材不同坡口焊接模擬結(jié)果分析24-27
• 3.3.1 坡口形式對熱循環(huán)的影響24-25
• 3.3.2 坡口形式對殘余應(yīng)力的影響25-27
• 3.4 本章小結(jié)27-29
• 第四章 KDZS型鍋爐吊耳焊接試驗(yàn)及數(shù)值分析29-45
• 4.1 引言29
• 4.2 KDZS型鍋爐吊耳焊接試驗(yàn)29-33
• 4.2.1 試驗(yàn)方案29
• 4.2.2 選材及試驗(yàn)參數(shù)29-30
• 4.2.3 焊前準(zhǔn)備30-31
• 4.2.4 吊耳焊接試驗(yàn)31-32
• 4.2.5 焊后滲透探傷檢測32-33
• 4.3 KDZS型鍋爐吊耳焊接接頭金相與硬度分析33-37
• 4.3.1 吊耳焊接接頭金相分析33-36
• 4.3.2 吊耳焊接接頭硬度測試36-37
• 4.4 KDZS型鍋爐施焊吊耳接頭強(qiáng)度計(jì)算37-38
• 4.5 KDZS型鍋爐吊耳多層多道焊焊接數(shù)值模擬38-40
• 4.5.1 模擬參數(shù)的設(shè)定38-39
• 4.5.2 吊耳焊接分析模型的建立39-40
• 4.6 KDZS型鍋爐吊耳施焊順序?qū)嵫h(huán)的影響40-41
• 4.7 KDZS型鍋爐吊耳施焊順序?qū)堄鄳?yīng)力的影響41-43
• 4.8 KDZS型鍋爐吊耳施焊順序?qū)ψ冃蔚挠绊?/span>43-44
• 4.9 本章小結(jié)44-45
• 第五章 KDZS型整裝鍋爐起吊吊耳受力分析45-55
• 5.1 引言45
• 5.2 KDZS型整裝鍋爐起吊方案及計(jì)算45-47
• 5.2.1 設(shè)備及參數(shù)45-46
• 5.2.2 起吊方案及驗(yàn)證計(jì)算46-47
• 5.2.3 吊耳強(qiáng)度計(jì)算47
• 5.3 KDZS型鍋爐模型簡化及參數(shù)設(shè)置47-48
• 5.4 KDZS型整裝鍋爐吊裝數(shù)值結(jié)果分析48-50
• 5.4.1 變形結(jié)果分析48-49
• 5.4.2 應(yīng)力結(jié)果分析49-50
• 5.5 KDZS型整裝鍋爐裝備傾角狀態(tài)分析50-53
• 5.5.1 5°傾角受力分析50-52
• 5.5.2 10°傾角受力分析52-53
• 5.6 KDZS型整裝鍋爐不同傾角下吊裝吊耳受力分析53
• 5.7 本章小結(jié)53-55
• 第六章 結(jié)論與展望55-57
• 6.1 結(jié)論55-56
• 6.2 研究展望56-57
• 參考文獻(xiàn)57-59
• 發(fā)表論文和科研情況說明59-60
• 致謝60-61

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本文編號：797439