马氏体相变对9%Cr热强钢管道多道焊接头残余应力演化的影响

作     者：王学 胡磊 陈东旭 孙松涛 李立全 WANG Xue;HU Lei;CHEN Dongxu;SUN Songtao;LI Liquan

作者机构：武汉大学动力与机械学院武汉430072 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 河南第一火电建设公司郑州467001 

出 版 物：《金属学报》 (Acta Metallurgica Sinica)

年 卷 期：2017年第53卷第7期

页      面：888-896页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金项目Nos.51374153和51574181 先进焊接与连接国家重点实验室开放课题项目No.AWJ-Z15-02~~ 

主　　题：9%Cr热强钢 多道焊 数值模拟 马氏体相变 残余应力 

摘      要：使用有限元软件Abaqus计算了考虑马氏体相变影响时9%Cr钢管道多道接头中的应力演化过程,并分析了马氏体相变在应力演化中的作用。结果表明,在管道纵截面上,环向和轴向残余应力的分布相似,但环向残余应力较大。环向和轴向残余压应力的最大值均出现在末道焊缝及热影响区,残余拉应力的最大值则出现在管道中部的焊缝及热影响区,而管道内壁附近的残余应力较低。在末道焊缝附近,发生在较低温度下的马氏体相变不仅抵消了焊缝和热影响区热收缩所形成的拉应力,并且形成了显著的压应力,但马氏体相变并没有消除次表层焊缝显著的残余拉应力。末道焊道对多道焊接头残余应力的影响最大,其原因是马氏体相变虽然在先焊焊缝中形成了很高的压应力,但后续焊道的焊接热循环会显著降低该压应力,使最终结果表现为马氏体相变只显著地降低了末道焊缝及其热影响区内的拉应力,并形成了显著的压应力。马氏体相变对管道外壁附近残余应力的影响较大,而对管道内壁附近残余应力的影响较小。