厚板压力容器焊接残余应力的测试与数值模拟

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厚板压力容器作为特种设备,在炼油、医药、有机合成乃至电力行业发展中扮演着重要的角色。焊接后产生的残余应力是影响压力容器使用安全的危险因素,往往是引起裂纹、应力腐蚀开裂等缺陷的主要原因。因此,研究和了解厚板压力容器焊接残余应力的分布,是结构完整性评价的重要一环。  本文以压力容器中心对称及非对称位置的J型坡口焊接试件为研究对象,采用切割法对焊接接头的表面残余应力进行了测试,由此获得了它们的表面残余应力分布规律。结果表明,中心对称J型坡口焊接试件在靠近焊缝处的残余应力为数值较大的拉应力,而随着距焊缝距离的增大,残余应力的数值逐渐减小,在距离焊缝较远处则为数值较小的压应力。非对称位置J型坡口焊接试件的表面残余应力分布规律则存在不对称性。  采用固有应变法测量中心对称J型坡口焊接试件的内部残余应力,测出了T型样和L型样上由固有应变分量引起的残余应力,由此有望获得该焊接结构内部的固有应变,进而求取内部焊接残余应力的分布信息。  对中心对称J型坡口焊接试件的焊接过程温度场和焊接材料的高温性能进行了测量,并利用ABAQUS软件对中心对称J型坡口焊接试件的温度场和残余应力进行数值模拟,将模拟结果与试验测量结果进行对比,结果表明,模型的计算结果与实验测试结果吻合良好,并在此基础上分析了厚板压力容器焊接结构内部整体的残余应力。
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