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| 本文通过应力测量手段并结合数值模拟技术研究典型承压设备焊接接头的工作应力和焊接残余应力。对δ=150mm超厚板立位焊焊接接头进行残余应力测量,结果表明：该厚板接头厚度方向的根部区域焊后残余应力达到600MPa；而上端焊缝中心至熔合线处,残余应力由494MPa下降到302MPa；接头平板方向上,焊缝中心残余应力为508MPa；其余区域应力值与厚度方向相当。经过热处理,接头厚度方向上焊缝区的应力降幅为64%,而平板方向达到56%。硬度测量结果显示在厚度与平板方向上硬度较热处理前降低了20-25%,接头塑韧性得到改善。水压试验下的大型管壳式换热器马蹄形壳体焊缝工作应力的现场测量试验表明：80mm厚的Q345材质换热器壳体在7.5MPa水压下,壳体表面焊缝最大拉应力峰值为160MPa,基于ANSYS-Workbench的数值模拟试验也印证了这一结果,且数值模拟试验还发现了沿该换热器B6环缝上沿位置分别向两侧周向分布的应力集中条带,且随着焊缝连接的左右壳体结构形状突变程度的降低,应力集中程度逐渐下降,高应力集中区段在整条B6环缝上所占比例为28%。换热器X形焊接接头残余应力测量结果表明：该换热器马蹄形壳体上B5环缝焊缝中心至近缝区存在500-700MPa的较高残余应力,经热处理后,所测点的应力降幅在50%至80%。采用ANSYS的图形界面操作和APDL相结合对换热器壳体X形焊接接头的焊接过程仿真试验,结果显示厚板多道焊中,上层焊缝对已焊的下层焊缝的热影响作用非常强烈,使得上层焊缝的冷却过程减慢,近缝区温度达到800℃。焊接后焊缝根部为焊接残余应力的集中区。在接头表面,从焊缝熔合线至母材,残余应力当量逐渐下降,但在很长一段距离上都处于拉伸应力状态。Incone1600核电用炉管环焊缝接头残余应力测试结果表明：炉管环、纵焊缝相交的T型焊缝中心焊后存在700MPa的高残余应力,经过时效振动处理,焊缝中心的应力下降幅度为72%,而熔合线上的残余应力也有32%的降幅。综合分析：对三种承压设备焊接接头的残余应力研究表明：接头焊后残余应力较高,甚至高于母材的屈服强度,经热处理、振动时效等措施后,接头的高残余应力状态得到改善。 |
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