管道铝热焊温度场及残余应力场的数值模拟

摘要：

采用铝热焊技术焊接在役输油管道时,铝粉焊剂量的选择多采用经验值,焊接过程中产生的温度与残余应力的不确定性给管道施工及其安全运行带来严重威胁.针对该问题,采用数值模拟软件ANSYS分析不同壁厚管道在不同焊剂用量下的铝热焊接过程,建立了铝热焊接有限元模型,仿真得到不同铝粉焊剂用量和不同壁厚管道之间的温度场及残余应力场变化规律,并进行试验验证.结果表明:对于相同壁厚管道,焊接区域的最高温度随焊剂用量的增加而升高;焊剂量相同时,焊接区域的最高温度随管道壁厚的增加而降低;随着管道壁厚的增加,焊缝处的残余应力最大可达150 MPa,小于材料屈服极限,铝热焊接过程不会出现烧穿、裂纹等现象,数值模拟结果与试验结果一致;当铝粉焊剂用量为10～20 g时,对壁厚6～8 mm管道进行在役铝热焊接是安全可靠的.数值模拟结果可为在役管道铝热焊接过程中的安全操作提供参考,有效降低在役施工风险.

关键词：管道、铝热焊接、数值模拟、温度场、残余应力场

所属期刊栏目：41

分类号：TG451.1(焊接、金属切割及金属粘接)

在线出版日期：2023-01-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1305-1311,1318