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坡口形式对半管夹套焊接温度和残余应力的影响

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焊接学报 2017年第1期38卷 47-50页

作者：史建兰魏志全罗云胡兴文金有海中国石油大学(华东)机电工程学院青岛266580 中国石油大学(华东)化学工程学院青岛266580

半管夹套焊接时不可避免产生残余应力,容易导致其焊接部位开裂泄漏.文中对不同坡口形式的半管夹套进行焊接试验,并利用有限元软件ABAQUS对焊接温度场及残余应力进行数值模拟.结果表明,不开坡口,加热温度不足以使夹套和筒体接触界面的金... 详细信息

半管夹套焊接时不可避免产生残余应力,容易导致其焊接部位开裂泄漏.文中对不同坡口形式的半管夹套进行焊接试验,并利用有限元软件ABAQUS对焊接温度场及残余应力进行数值模拟.结果表明,不开坡口,加热温度不足以使夹套和筒体接触界面的金属完全熔化;开2 mm平行坡口时,焊缝根部温度未达到熔点,焊缝金属流动不足以填充根部间隙,产生未焊透;开45°外坡口,能保证完全焊透,且焊缝成型较好,焊缝根部的残余应力比不开坡口降低33%,筒体残余应力整体降低35%,有利于降低应力腐蚀开裂的敏感性.在实际焊接时,应开坡口焊接,禁止不开坡口或采用2 mm平行坡口.

关键词：半管夹套焊接坡口残余应力

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半管夹套设备设计方法及温差应力讨论

石油化工设备 2021年第6期50卷 36-41页

作者：赵耿江可申张轩江苏金诺化工装备有限公司江苏宿迁223800

介绍了带半管夹套设备的计算方法。对标准规格的半管,可以按照HG/T 20582—2011《钢制化工容器强度计算规定》求取系数K进行半管夹套设备的强度核算。对非标规格的半管,可以采用有限元分析软件ANSYS求取K值。半管内为负压时,壳体的应力... 详细信息

介绍了带半管夹套设备的计算方法。对标准规格的半管,可以按照HG/T 20582—2011《钢制化工容器强度计算规定》求取系数K进行半管夹套设备的强度核算。对非标规格的半管,可以采用有限元分析软件ANSYS求取K值。半管内为负压时,壳体的应力值与半管内为等值正压时的应力值相同,仅方向相反。不考虑温差应力时,最大应力位置为半管和壳体焊缝的内根部,在按照HG/T 20582—2011计算的半管极限载荷下,该部位应力裕量小,若半管中为高温加热介质,该部位应力校核甚至不合格,从而使设备极限载荷能力降低。当壳体内介质温度与半管内介质温度相差过大时,温差应力的影响不能忽略,最大应力出现在靠近筒壁下缘的半管进出口位置,在按照HG/T 20582—2011计算的半管极限载荷下,此处应力校核不合格,故应避免温差过大的工况出现。

关键词：半管夹套设备设计温差应力有限元分析

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纳米流体射流强化半管夹套传热特性

化学工程 2022年第11期50卷 20-25页

作者：王凯韩泽民吴凯张丽李雅侠沈阳化工大学机械与动力工程学院辽宁沈阳110142

为提高反应釜半管夹套的换热效率,采用Al_(2)O_(3)-水纳米流体射流强化其内部流体换热,并与纯水射流的强化传热效果进行对比。基于Mixture模型分析射流流速与主流流速之比ε(ε=2-4)、射流入射角度α(α=40°-60°)和Al_(2)O_(3)颗粒的... 详细信息

为提高反应釜半管夹套的换热效率,采用Al_(2)O_(3)-水纳米流体射流强化其内部流体换热,并与纯水射流的强化传热效果进行对比。基于Mixture模型分析射流流速与主流流速之比ε(ε=2-4)、射流入射角度α(α=40°-60°)和Al_(2)O_(3)颗粒的体积分数φ(φ=0.5%-2%)的纳米流体射流对半管夹套换热的影响,基于性能评价标准PEC评价了综合强化传热效果。结果表明:纳米流体射流更能促进射流流体与主流流体之间的混合,从而增强对夹套内流体的扰动效果,φ越大,扰动效果越强;与纯水射流相比,加入纳米流体射流后夹套换热壁面平均传热系数,最大可提高60.1%,而压降最大增幅为5.6%。ε一定时,φ越大,综合换热性能越好;φ一定时,PEC随着ε的增大而增大。研究范围内,射流的最佳入射角度为α=50°。

关键词：纳米流体射流半管夹套传热数值模拟

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半管夹套焊接残余应力分析与安全评定研究

半管夹套焊接残余应力分析与安全评定研究

作者：史建兰中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

半管夹套作为一种加热冷却设备具有筒体受力好、传热效率高及节约钢材用量等优点而被广泛运用在化工、医药等行业。然而半管与筒体是通过焊接形成的,焊接不可避免的会引入残余应力,在外部载荷作用下,焊接接头处的应力分布状态比较复杂,... 详细信息

半管夹套作为一种加热冷却设备具有筒体受力好、传热效率高及节约钢材用量等优点而被广泛运用在化工、医药等行业。然而半管与筒体是通过焊接形成的,焊接不可避免的会引入残余应力,在外部载荷作用下,焊接接头处的应力分布状态比较复杂,成为最薄弱的环节,容易出现焊接缺陷从而引起泄露。因此针对半管夹套焊接残余应力分布状态进行系统的研究并进行相应的安全评定具有重要的研究意义。本文数值模拟方法对三种坡口形式(45°外坡口、不开坡口和2mm余隙坡口)的半管设备的温度场和应力场分布规律进行了详细的分析,并分析了不同半管直径和距离对焊接残余应力的影响规律。通过实验对比分析了这三种坡口形式下的焊缝成形和宏观结构。运用线弹性断裂力学方法对三种不同坡口形式的半管夹套进行了更为精确的应力分析,将不同坡口类型看成不同的缺陷类型(表面裂纹)进行相应的安全评定研究。结果结论如下:(1)不同坡口半管夹套根部具有不同的温度场分布,开45°外坡口根部峰值温度最高,已超过熔点,不开坡口和开2mm平行坡口时焊缝根部温度未达到熔点,根部未焊透,产生了焊接缺陷,降低了半管夹套的力学性能。开45°外坡口焊缝成型良好,可有效减轻半管夹套焊接过程中筒体内壁表面金属的氧化,并能增强焊缝金属的塑韧性和低温性能;不开坡口焊缝根部未焊透,造成严重的焊接缺陷;开2mm平行坡口时焊缝根部存在焊角缺陷。开坡口降低了焊缝根部的残余应力同时使得厚度方向的残余应力大大降低,有利于降低半管夹套焊缝的应力腐蚀开裂敏感性。(2)不同坡口半管夹套根部具有不同的焊接残余应力分布,不开坡口时残余应力最大,开2mm平行坡口时残余应力有所降低,开45°外坡口时残余应力得到了很大程度降低,因此在实际焊接中需要开45°外坡口处理。半管直径的改变对横向应力的影响较大,而对纵向应力影响不大,而在半管直径为25mm时,总体应力值最小,为最佳选择。半管间距的增大或者减小对的横向应力和纵向应力均有影响,对横向应力的影响大于纵向应力。综合考虑半管间距为30mm时,总体应力值较小,为最优选择。(3)通过对三种不同坡口形式的焊接接头进行应力分析和安全评定,可以得出,平行坡口出现明显的焊接缺陷,焊缝出现了未焊透,其应力在未焊透处出现了应力集中,峰值应力达到269MPa,超过屈服强度,出现了应力集中,应该极力避免;坡口开45°坡口和2mm间隙的坡口无缺陷,进行应力评定,二者均满足使用要求。然而,考虑焊接残余应力后发现,开45°坡口的应力结果要好于开2mm间隙的坡口应力结果,因此在焊接过程中应对半管进行开45°坡口处理,并保留一定的间隙。

关键词：半管夹套焊接坡口温度场残余应力安全评定

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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弓形半管夹套焊接工艺仿真

焊接 2023年第10期 31-37,54页

作者：王铝李红军廖晓平浙江理工大学杭州310018 浙江德力装备有限公司浙江绍兴312000

以120°圆心角所对应的弓形半管夹套为研究对象,建立夹套与釜体简化模型,利用SYSWELD焊接软件对内外角平分线坡口及未开坡口下的夹套模型先进行传热分析,再将温度场结果输出作为残余应力场的预定义场,重点研究了半管夹套的焊接应力场的... 详细信息

以120°圆心角所对应的弓形半管夹套为研究对象,建立夹套与釜体简化模型,利用SYSWELD焊接软件对内外角平分线坡口及未开坡口下的夹套模型先进行传热分析,再将温度场结果输出作为残余应力场的预定义场,重点研究了半管夹套的焊接应力场的变化规律。结果表明,外角平分线坡口的弓形半管夹套根部更容易焊透,而且残余Mises应力的峰值最小;在工程中半管夹套的焊接时,应该使夹套与筒体分开一定距离,使更多的焊材能够流进焊缝处,能够减少筒体厚度方向残余应力的产生;结合焊缝3条路径上的残余应力分析得出,开外角平分线坡口的弓形半管夹套具有更好的应用性。

关键词：半管夹套焊接温度场应力场

304不锈钢半管夹套焊接部位残余应力有限元模拟

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压力容器 2006年第5期23卷 25-28页

作者：蒋文春巩建鸣陈虎涂善东南京工业大学机械与动力工程学院江苏南京210009

半圆管夹套设备最常见的问题是夹套焊接部位开裂引起泄漏。焊接残余应力是重要的影响因素之一。本文利用有限元软件ABAQUS,开发了一个顺次耦合的焊接热应力计算程序,讨论坡口形式、线能量、半管间距等参数的变化对焊接残余应力的影响,... 详细信息

半圆管夹套设备最常见的问题是夹套焊接部位开裂引起泄漏。焊接残余应力是重要的影响因素之一。本文利用有限元软件ABAQUS,开发了一个顺次耦合的焊接热应力计算程序,讨论坡口形式、线能量、半管间距等参数的变化对焊接残余应力的影响,得到了半管结构残余应力分布特征,找到了最大焊接残余应力的位置及大小,为半管夹套的安全评定提供参考。

关键词：半管夹套焊接残余应力顺次耦合有限元 ABAQUS

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半管夹套焊接及焊后热处理的残余应力分析

焊接技术 2016年第S1期45卷 24-28页

作者：魏志全罗云李海刚孔令周中国石油大学(华东)化学工程学院山东青岛266580

半管夹套作为一种应用广泛的加热冷却设备,在焊接时产生的残余应力,是导致开裂引起泄漏的重要影响因素之一。本文通过有限元软件ABAQUS,编写了移动热源子程序,并采用顺次耦合方法对半管夹套设备焊接温度场及残余应力场进行了数值模拟,... 详细信息

半管夹套作为一种应用广泛的加热冷却设备,在焊接时产生的残余应力,是导致开裂引起泄漏的重要影响因素之一。本文通过有限元软件ABAQUS,编写了移动热源子程序,并采用顺次耦合方法对半管夹套设备焊接温度场及残余应力场进行了数值模拟,并分析了焊后热处理对半管夹套残余应力的影响。结果表明,半管夹套焊缝根部残余应力较大,成为应力腐蚀开裂的薄弱环节,应引起重视;进行热处理后,残余应力明显降低,焊缝根部降低了73%,且焊缝及附近区域应力变得均匀;热处理后期,残余应力有所升高。

关键词：半管夹套残余应力热处理数值模拟

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半管夹套焊接及焊后热处理的残余应力分析

山东化工 2017年第20期46卷 99-101页

作者：张学恒常浩青岛炼油化工有限责任公司山东青岛266500

关键词：半管夹套残余应力热处理数值模拟

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带有半管夹套设备的计算

化工设备与管道 1983年第6期 11-13页

作者： А.И.Хейфец 沈张根上海市有机氟材料研究所

在化工生产中用带有半管夹套的设备代替平夹套设备具有能在不增加筒体壁厚情况下使用较高参数的热载体,以及由于提高热载体沿管子流动的速度而强化热交换等等优点。带有半管夹套设备的强度设计具有某些困难,这是因为缺乏具有充分根据的... 详细信息

在化工生产中用带有半管夹套的设备代替平夹套设备具有能在不增加筒体壁厚情况下使用较高参数的热载体,以及由于提高热载体沿管子流动的速度而强化热交换等等优点。带有半管夹套设备的强度设计具有某些困难,这是因为缺乏具有充分根据的强度计算方法。现有的计算方法在应用范围上具有局限性,它基本上是以通常的刻板的计算方法为依据,习惯上仅仅计算发生在焊缝区的应力,并仅仅看作为弯曲应力。这对于工作压力大的

关键词：半管夹套筒体壁厚