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全焊接球阀厂家介绍影响阀体焊缝安全性的因素

作者:浙江亚一阀门有限公司 来源:http://www.yayiv.com/ 发布于:2015-9-5 12:01:47

全焊接球阀厂家介绍影响阀体焊缝安全性的因素

焊缝根部应力集中
由于全焊接球阀阀体装配对准和定位要求,在焊缝根部存在一条环形装配缝隙,这将导致在阀体焊缝根部出现较大的应力集中。通过有限元分析计算,20in-600Lb球阀阀体,在10MPa工作压力下,可以明显地观察到在焊缝根部出现较大应力集中,其根部Von m isese应力达到275MPa,已超过A105材料的屈服强度sS=250MPa,达到正常工作应力3倍左右。
焊缝残余应力分析
焊接残余应力是由于在施焊时,焊件上产生不均匀的温度场,焊缝及其附近区域温度急剧升高,不均匀的温度场产生的不均匀的膨胀,焊接残余应力由此产生。而且全焊接阀体焊接接头为典型的厚壁多层焊缝,焊接热影响区经历反复多次升温-冷却,造成该区域晶粒组织粗大,构成焊接接头韧性薄弱区。
根据阀体材料及焊接电流和焊接速度等焊接工艺参数,可采用热弹塑性有限元法计算全焊接阀体的焊接残余应力、焊接残余轴向应力、焊接残余环向应力和焊接残余应力沿焊缝厚度方向上的分布(图2、图3)。从图可知,阀体的最大焊接残余应力达到407MPa,远远超过A105材料的屈服强度S=250MPa。最大焊接残余轴向应力及周向应力均在阀体厚壁圆筒焊缝中心位置的外表面,残余应力为拉应力,而内表面为压应力。最大焊接残余轴向、周向计算应力可达到A105材料的抗拉强度b=480MPa。
(a) 有限元模型 (b) 焊接残余应力
阀体有限元模型与焊接残余应力计算结果
(a)阀体轴向残余应力计算和测量值的比较 (b)阀体周向残余应力计算和测量值的比较 (c)阀体厚度方向的残余应力分布曲线
焊接残余应力沿不同方向的仿真分布结果与测试结果
在工作压力下,由于焊缝根部的环形装配缝隙,将导致焊缝根部产生3倍于工作应力的应力集中。厚壁焊缝的焊接残余应力已达到阀体材料抗拉强度,危及阀体结构安全。因此,根据标准要求通过焊后热处理,可细化焊缝及热影响区晶粒,降低焊接残余应力值,提高焊接结构断裂韧性。但由于全焊接阀体球阀结构的特殊性,全焊接阀体不能进行焊后热处理。需要研究有效的非热时效方法∀12#和焊接接头免焊后热处理可能性的试验方法与科学依据。
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