焊接技術實現(xiàn)大口徑彎管的成形工藝研究.pdf

1、大口徑彎管（big diameter bent pipes）是指管徑在508mm，壁厚8mm以上的彎曲管件。大口徑彎管作為管道系統(tǒng)的重要構(gòu)件，廣泛應用于工程機械、動力機械、以及鍋爐、石油化工、航空航天、管道工程等各種壓力容器中。目前國內(nèi)外管道彎制技術主要是彎曲，按彎曲過程中加熱與否可分為冷彎和熱彎。彎曲的工藝過程是一個復雜的彈性、塑性變形過程。這樣在彎制過程中容易導致外管壁出現(xiàn)裂紋，內(nèi)管壁起皺，橫截面畸變等，從而造成嚴重的事故。鑒于此，

2、本文通過對焊來實現(xiàn)大口徑彎管成形，也即首先根據(jù)使用要求進行板材彎曲成形，然后針對兩部分彎曲件，選擇合適的焊接工藝及焊接參數(shù)進行對焊成形。進一步對大口徑彎管的焊接接頭性能進行研究，同時借助于ANSYS軟件對其進行相關的數(shù)值模擬。
　　 通過對彎曲件的材料、尺寸及使用要求等分析，采用手工電弧焊打底，埋弧焊進行填充蓋面的焊接工藝進行對焊成形。對其焊接接頭的金相組織進行測試，分析表明：母材金相組織中存在大量的針狀鐵素體、粒狀貝氏體、少量

3、珠光體；熱影響區(qū)的金相組織主要是粒狀貝氏體；蓋面焊金相組織為鐵素體、少量珠光體；填充焊金相組織為鐵素體、少量珠光體；根焊的組織為鐵素體、珠光體。
　　 采用拉伸試驗、斷口掃描試驗、裂紋尖端張開位移試驗對大口徑彎管的成形性能進行研究。拉伸性能測試表明：焊接接頭的斷口位置大多位于母材區(qū)，說明焊接質(zhì)量良好，且抗拉強度值均符合標準。對拉伸試樣進行斷口掃描分析顯示：焊縫的斷口形貌呈現(xiàn)出數(shù)量多、深度大的韌窩，斷裂時沖擊吸收功較大；母材處的斷

4、口形貌主要是由較小韌窩集聚而成，韌窩深度較淺，數(shù)目較少，斷裂時沖擊吸收功低于焊縫。采用裂紋尖端張開位移對焊接接頭進行斷裂韌性測試結(jié)果表明：在零下20°焊縫處的CTOD均值為1.39，而母材處的CTOD均值為0.82，且都大于0.15。說明高強鋼的焊接接頭具有更加優(yōu)良的低溫韌性，焊接工藝良好。
　　 利用ANSYS軟件分別采用兩種方案對大口徑彎管的溫度場和應力場進行模擬。第一種方案：焊縫由一道焊焊接而成。第二種方案：焊縫由多層焊焊