利用拘束度耦合模型计算管道焊接残余应力

• 作者: 李强 王东坡 王良军 董绍华
• 来源期刊: 天然气工业
• 关键词: 油气管道 ANSYS 拘束度 耦合模型 生死单元 焊接应变 残余应力 焊缝开裂
• 年，卷（期）: 2016,（11）
• 所属期刊栏目: 集输与加工
• 页码范围: 89-95
• 页数: 7页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3787/j.issn.1000-0976.2016.11.012

摘要

焊接残余应力是造成焊缝开裂失效的主要原因,因而精确描述应力对于管道安全输送极为重要,而外加拘束是影响焊接应力分布的众多因素之一.为此,应用ANSYS仿真软件,采用实体—壳单元耦合建模方法,建立了拘束度与焊接过程的温度场和应力场耦合仿真模型,研究了拘束对油气管道焊缝应力的影响.同时,还基于自建的1套自拘束焊接试验装置,实现了不同拘束状态下管道的焊接,并通过应变仪采集焊接过程中的应力应变数据,与模拟结果进行对比,进而证明了ANSYS仿真耦合模型的有效性.结果表明:①对于两端约束的钢管焊接对接接头,随着管长增加,焊缝处的轴向应力减小,在距离焊缝230 mm处的轴向应力亦减小;②焊趾处的塑性应变亦减小,整体焊接结构的拘束度降低;③焊接的管道残余应力随着拘束度的上升而增大,拘束情况对焊接残余应力的影响明显;④拘束度最大的0.5 m×0.5 m管子,其焊接残余拉应力最大可达140 MPa,高残余拉应力会严重削弱管道的整体性能.进而提出建议:加强管道建设期间的焊接施工管理,避免产生管道焊接时的强拘束.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	王东坡	天津大学材料学院	136	1519	23.0	33.0
2	董绍华		17	134	5.0	11.0
3	李强		14	56	4.0	7.0
4	王良军		10	87	3.0	9.0