20MnNiMo鋼焊接應(yīng)力計(jì)算與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.pdf

1、20MnNiMo鋼是我國參照美國SA-508Gr.3鋼為基礎(chǔ)而研發(fā)出來的一種新型的高強(qiáng)度容器用鋼，因?yàn)槠鋬?yōu)越的性能逐漸為人們所采納，目前主要用于核電容器等特種設(shè)備。作為一種新型的非常具有潛力的鋼材，目前這種鋼的性能研究還相當(dāng)有限，特別是特厚、超厚板材焊接的研究還非常少見。本研究著眼于今后高參數(shù)、大容量電站設(shè)備中的高壓加熱器焊接生產(chǎn)過程中焊接應(yīng)力的計(jì)算，提出采用20MnNiMo鋼代替過去傳統(tǒng)的材料，著力研究100mm以上的20MnNiMo

2、鋼的焊接應(yīng)力計(jì)算的研究。本次實(shí)驗(yàn)選用國內(nèi)某廠生產(chǎn)的20MnNiMo鋼作為研究對(duì)象，首先采用Gleeble1500D熱模擬機(jī)對(duì)該種鋼材的在800℃～1300℃高溫力學(xué)性能進(jìn)行研究，重點(diǎn)對(duì)20MnNiMo鋼的第Ⅰ脆性溫度區(qū)和第Ⅲ脆性溫度區(qū)等問題進(jìn)行了深入研究，同時(shí)繪制20MnNiMo鋼的SH-CCT曲線，為焊接過程中組織轉(zhuǎn)變問題的分析提供有力的技術(shù)支持。然后對(duì)20MnNiMo鋼焊縫及熱影響區(qū)的組織和力學(xué)性能進(jìn)行數(shù)值模擬研究，采用有限元軟件A

3、NSYS對(duì)焊接過程的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行模擬，對(duì)在不同的焊接熱輸入及熱處理狀態(tài)下的焊接溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)20MnNiMo鋼焊接熱源所形成的溫度場(chǎng)的過程進(jìn)行了全過程的模擬。實(shí)驗(yàn)顯示在加熱開始一段時(shí)間內(nèi)，溫度很不穩(wěn)定，隨著工件迅速升溫并進(jìn)入準(zhǔn)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，工件的焊接方向等溫線云圖呈現(xiàn)為在長軸上的近似半個(gè)橢圓形。
　　本次實(shí)驗(yàn)同時(shí)模擬出了不同熱輸入造成的焊接變形，從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來看20MnNiMo鋼在大的焊接熱輸入下的變形要大于小

4、的焊接熱輸入下的變形，兩個(gè)模型的變形相差7%。最后通過焊接實(shí)物的方法對(duì)模擬的結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，通過對(duì)20MnNiMo鋼焊接過程中溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，測(cè)定出不同熱輸入及不同工藝下的焊接接頭的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)。并對(duì)這些焊接接頭進(jìn)行采樣分析，分別進(jìn)行金相、彎曲試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)和拉伸等試驗(yàn)，結(jié)果顯示20MnNiMo鋼模擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果都能很好地匹配，焊接應(yīng)力計(jì)算模擬能很好地反映焊接過程中20MnNiMo鋼應(yīng)力場(chǎng)的變化過程。同時(shí)我們還發(fā)現(xiàn)20M