水下濕法多道焊接熱循環(huán)特征分析及冶金行為預(yù)測.pdf

1、 水下 水下濕法 濕法多道焊 多道焊接熱循環(huán)特征 熱循環(huán)特征分析及 分析及冶金 冶金行為 行為預(yù)測 預(yù)測 Analysis of Thermal Cycle Characteristics and Metallurgy Behavior Prediction of Multi-pass Underwater Wet Welding 領(lǐng) 域： 材料工程 作者姓名： 柴 碩 指導(dǎo)教師： 王立君 教授

2、 企業(yè)導(dǎo)師：陳英 高級工程師 天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 二零一三 年 十二 月 中文 中文摘要 摘要 水下焊接技術(shù)是海洋工程結(jié)構(gòu)安裝、維修過程中不可缺少的重要工藝手段，其中濕法焊接技術(shù)由于其經(jīng)濟(jì)性和適用性， 在工程中應(yīng)用最為廣泛。 但由于水環(huán)境的存在使得焊接過程更加復(fù)雜化， 僅用工藝試驗的方法很難深入理解濕法焊接中的物理現(xiàn)象。對此，國內(nèi)外學(xué)者利用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行了相關(guān)研究，他們指出對水下焊接時熱作用模式和沸騰現(xiàn)象的準(zhǔn)確描述至關(guān)重要。

3、 隨著海洋鋼結(jié)構(gòu)對強(qiáng)韌性的需求日益提高， 有必要對高強(qiáng)鋼的水下濕法焊接過程進(jìn)行模擬分析， 為合理選擇焊接工藝提供理論參考。 本文借助于水下焊接模擬試驗平臺， 用焊條電弧焊的方法完成了 E36 鋼對接接頭的濕法多道焊接過程， 獲得了多道焊的焊縫形貌和金相照片。 基于有限元法和焊接的實際工況， 通過提高液態(tài)金屬的導(dǎo)熱系數(shù)來處理熔池表面的對流傳熱條件， 同時將簡化的池沸騰傳熱函數(shù)作為另一對流傳熱條件， 加載至焊件的其他表面；在熱作用模式方面，

4、坡口內(nèi)部的填充焊道選用雙橢球熱源計算，蓋面焊道選用能量比為 1.1:1 的雙橢球與雙橢圓的復(fù)合熱源模型進(jìn)行模擬。 在上述條件下利用 SYSWELD 軟件完成了濕法多道焊打底焊道的熱過程模擬， 根據(jù)瞬態(tài)溫度場和熔池縱截面的溫度分布情況討論了濕法焊接過程。 通過對每一道焊縫的熱源參數(shù)進(jìn)行校核完成了濕法多道焊的模擬， 計算得到的焊縫尺寸與水下濕法多道焊試驗的實際情況基本相符， 各條熔合線的走向也與實際吻合較好，證明了本文給出的濕法多道焊的熱邊

5、界條件和熱源模型的準(zhǔn)確性。 在此基礎(chǔ)上， 從熱傳導(dǎo)的角度出發(fā)， 對濕法多道焊的熱循環(huán)特征進(jìn)行了分析：提取熱循環(huán)曲線考察濕法多道焊的熱過程； 分別于對接接頭鈍邊的端面和蓋面焊道附近的表面取等距的節(jié)點， 考察了濕法焊接的熱循環(huán)特性沿焊件厚度方向和在焊件表面的變化趨勢。 然后僅更換熱對流條件， 模擬了相同工藝參數(shù)下陸上的打底焊接過程。 通過對比兩次模擬所得的溫度場分布和熱循環(huán)參數(shù)， 分析了水環(huán)境的存在對濕法焊接熱過程的影響。 提取節(jié)點的熱循環(huán)