哈氏合金C276管道焊接残余应力与变形的有限元分析.pdfVIP

维普资讯 第 33卷 第2期 化 工 机 械 哈氏合金 C276管道焊接残余应力与 变形的有限元分析 蒋文誊 观建鸣 陈 虎 涂善东 (南京工业大学) 摘 要 针对哈氏合金 C276焊接特点，运用有限元分析软件 ABAQUS，对哈氏合金 C276管道 多道焊残 余应力进行 了有限元模拟。利用单元生死技术，模拟焊缝金属的形成；利用FORTRAN语言编写子程序 DFLUX。实现 了移动 的高斯分布热源 ；考虑对流、传导、辐射 以及高温下的材料性能，获得 了残余应力和 变形的分布规律。计算结果表明，在焊缝及热影响区，轴向拉应力时内壁裂纹的产生有主要的影响，环 j；_v 向拉应力对外壁裂纹的产生有主要的影响。线能量对温度和变形的影响较大，而对残余应力影响不大。 关键词 哈氏合金 C276 管道 高斯热源 焊接残余应力 有限元分析 中图分类号 TQ055．8 文献标识码 A 文章编号 0254-6094(2005)02_o0994)5 哈氏合金C276是一种耐腐蚀、耐高温、含高 550J／mm来分别进行计算，速度均取为8cm／min。 镍的镍基合金，由于其具有优越的耐腐蚀性能，被 1．2 材料热物理性能以及力学性能 广泛用于强腐蚀性的介质中。哈氏合金C276具 为方便起见 ，假设焊材和母材热物性近似相 有较高的热裂纹敏感性，气孔生成率较高，焊缝区 同；由于难以得到材料的高温性能，假定材料在 易产生晶间腐蚀…。管道结构在焊接过程中，由 高温(熔点及熔点以上)下的性能不变 ’。固 于焊接加热冷却循环，焊接接头中会 生残余应 相线1323℃，液相线 1371℃，常温屈服强度 力和变形，成为结构在服役过程中产生裂纹的重 376MPa，抗拉强度 796MPa。其热力学性能与温 要因素之一。因此对 C276管道的焊接残余应力 度相关H (图 1)，对于未知 的材料性能运用外 和变形进行研究，对于选择合理的焊接工艺参数 、 推法得到。 防止裂纹、脆性断裂 以及提高构件的稳定性具有 重要的作用。 本文利用大型有限元软件ABAQUS，对哈氏 一一弹性横量 ：100GPa 合金C276管道焊接残余应力进行了数值模拟， 一 泊橙比 一 热膨胀系数：l ℃ 获得了残余应力和变形的分布规律，讨论了线能 一 导热系数：lob (ran．℃) 一．_密度：10kgm／ 量变化的影响，为哈氏合金 C276的焊接提供参 一_一比热：10J／(kg．℃) 考依据。 1 有限元计算模型的建立 0 500 100025003000 1．1 焊接工艺参数 温度／℃ 管道规格为 d~76mm ×5．49mm，坡 口角度 60。，三道焊，焊接方法为氩弧焊，焊条牌号 ERNi- 图1 HastelloyC276材料特性 CrMo-4。采用两种线能量Q。=310J／mm和 Q = 蒋文春，男 ，1980年 2月生，硕士研究生。江苏省南京市，210