压力容器焊接论文范文参考 压力容器焊接毕业论文范文[精选]有关写作资料

目录

1. 第一篇压力容器焊接论文范文参考：应变强化奥氏体不锈钢制压力容器工艺研究及其在典型介质环境中的性能评价
2. 第二篇压力容器焊接论文样文：基于三材料模型的含HAZ裂纹非匹配焊接接头的断裂评定方法
3. 第三篇压力容器焊接论文范文模板：多丝埋弧焊热源模型与焊缝成形的模拟研究
4. 第四篇压力容器焊接论文范例：承压设备调质高强钢再热脆化机理与风险控制方法研究
5. 第五篇压力容器焊接论文范文格式：管子与管板连接接头的强度和密封性能研究

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第一篇压力容器焊接论文范文参考：应变强化奥氏体不锈钢制压力容器工艺研究及其在典型介质环境中的性能评价

固溶态奥氏体不锈钢具有较高的抗拉强度和极好的塑性指标,但因其屈服强度较低而使通常设计制造的奥氏体不锈钢制压力容器壁厚较厚,材料利用率低,经济性较差.采用应变强化技术来制造奥氏体不锈钢容器能显著提高材料的屈服强度,减薄容器的设计壁厚,减少容器的用钢消耗,从而可以实现压力容器的轻型化,同时容器的安全性也能得到保证,因此应变强化技术是一种节材降耗的绿色制造技术.

本文对应变强化技术应用于奥氏体不锈钢容器的相关问题进行了系统的理论和试验研究.分析了应变强化对奥氏体不锈钢材料的常温、低温和高温力学性能的影响；设计并制造了奥氏体不锈钢试验容器,讨论了容器应变强化的时机、处理方式、压力控制及应变测量方法等问题；通过有限元模拟了容器的应变强化过程,得到了容器关键部位的应力应变规律；探讨了应变强化对奥氏体不锈钢材料在高温氯离子环境中应力腐蚀开裂敏感性的影响及其对材料高温棘轮行为的影响规律.主要研究内容如下：

讨论了应变强化过程中的两个关键工艺参数应变速率和应变量对奥氏体不锈钢力学行为的影响.研究结果表明,强化过程中应变速率不宜过慢,否则材料会出现锯齿形屈服效应,从而对材料的使用性能造成不利影响.室温下把应变量控制在10%以下,在显著提高S30408奥氏体不锈钢屈服强度的同时,对材料的常温和低温力学性能影响不大,且强化效果在100～400℃温度区间内仍保持较好.

以J积分作为评价指标,测定了应变强化前后含缺陷奥氏体不锈钢焊缝金属的常温断裂韧性,得到了原始态和强化态焊缝金属的启裂韧度J1C的表观值.与原始焊缝性能相比,8%强化态焊缝金属的屈服强度仅提高了19%,而J1C表观值却下降了近33%.这表明焊缝的性能对应变强化效应比较敏感,因此对应变强化容器的焊接工艺、焊接质量和焊后检验要求更加严格.

按照现行应变强化技术标准设计并制造了低温操作下的奥氏体不锈钢试验容器,并对其实施了应变强化过程.采用应变片、百分表和周长测量三种方法来测量和控制容器应变强化过程中的应变量,并对比了三种方法的优劣及适用条件.由应变强化容器的爆破试验结果可知,应变强化处理后的容器仍保留了良好的塑性储备,说明容器经应变强化处理后的使用安全性可以保证.

基于材料非线性和几何非线性建立了奥氏体不锈钢容器应变强化过程的有限元模型,在验证有限元模型可靠性的基础上,对容器的应变强化过程进行数值模拟,得到了容器关键部位的受力情况和变形规律.

针对奥氏体不锈钢容器在腐蚀性介质环境中服役易发生应力腐蚀开裂的情况,采用慢应变速率试验方法,研究了应变强化前后奥氏体不锈钢母材和焊接接头在高温氯离子环境中的应力腐蚀敏感性变化情况.研究发现,随着应变量的增加,S30408奥氏体不锈钢母材的应力腐蚀敏感性呈上升趋势,其中8%强化态母材试样的应力腐蚀敏感性指数比固溶态材料高出近一倍.由于奥氏体不锈钢焊缝中含有一定量的铁素体,因而在焊缝处断裂的试样应力腐蚀敏感性相对较低.研究还发现应变强化有利于改善焊缝中存在的焊接残余应力.

开展了应力控制模式下的疲劳试验,研究应变强化对奥氏体不锈钢高温棘轮行为的影响.研究发现,固溶态材料的棘轮行为随着应变幅的增加愈加显著,而材料经应变强化后,棘轮行为可以得到明显的抑制,并且随着预应变量的增加,棘轮受抑制程度愈加明显,且应力控制下的疲劳寿命也逐步提高.在Hull-Rimmer理论的基础上,建立适用于不同预应变强化量条件下的奥氏体不锈钢高温疲劳寿命预测方程,预测结果与试验结果吻合较好.

第二篇压力容器焊接论文样文：基于三材料模型的含HAZ裂纹非匹配焊接接头的断裂评定方法

焊接结构广泛用于石油、化工、电力及核能等行业的关键设备中,由于生产工艺的需要,许多关键设备长期在极端和苛刻条件下服役,因焊接接头失效引发的设备事故常有报道.由于焊接结构存在材料及几何上的不连续性,加之焊接本身是一个复杂的热物理化学冶金过程,造成焊接接头的组织和力学性能上不均匀性及不同几何尺寸,给焊接结构的生产、加工和实际应用造成很大困难.目前,解决焊接接头的失效问题,主要是将焊接接头简化成焊缝和母材的“双材料”模型,未考虑热影响区的影响,比较计入热影响区性能和不考虑热影响区性能对非匹配焊接接头热影响区裂纹断裂的影响,发现目前还没有很好解决关于性能不均匀(力学性能不均匀性及不同几何尺寸)对焊接接头热影响区裂纹断裂的影响.本文在对近年焊接接头断裂行为研究进展与缺陷评定理论研究进行了回顾和综述的基础上,增设计入热影响区的影响,分析性能不均匀对非匹配焊接接头热影响区裂纹断裂行为的影响规律,研究性能不均匀对非匹配焊接接头热影响区裂纹在启裂前的影响,为试图在生产实践中通过工艺阻止裂纹扩展提供理论基础,同时找出性能不均匀对失效评定点及失效评定曲线的影响规律,将与性能不均匀相关的失效评定图技术应用于压力容器,进行焊接接头热影响区裂纹结构完整性评定.论文在以下几个方面开展了研究：(1)建立表征含裂纹的非匹配焊接接头断裂力学分析模型.通过增设计入热影响区的影响,针对非匹配焊接接头力学性能不均匀及不同的几何尺寸,借鉴双材料等效材料模型理论,建立非匹配焊接接头“理想三材料”结构的等效模型及当量关系,并进行有限元和试验验证,为准确把握非匹配焊接接头的断裂行为、为开展非匹配接头裂纹的安全评估,建立可表征非匹配焊接接头断裂的力学分析模型.(2)获得计入性能不均匀影响的非匹配焊接接头极限载荷解.根据建立的非匹配焊接接头“理想三材料”的简化模型,运用非线性有限元方法,分析非匹配焊接接头热影响区裂纹在性能不均匀影响下的塑性变形,获得非匹配焊接接头热影响区中心裂纹试样的极限载荷计算公式,讨论计入热影响区力学性能及几何尺寸对非匹配焊接接头热影响区裂纹极限载荷的影响,揭示焊缝强度匹配比MW,热影响区强度匹配比MH、热影响区不同宽度h对含热影响区裂纹非匹配焊接接头极限载荷的作用.(3)得到性能不均匀对非匹配焊接接头热影响区裂纹驱动力的影响规律.通过“理想三材料”的力学分析模型,依赖非匹配焊接接头热影响区裂纹等效模型的失效评定曲线,构建非匹配焊接接头的,J积分方程,获得了非匹配焊接接头热影响区中心裂纹驱动力在性能不均匀影响下的计算公式.通过研究力学性能及几何尺寸对非匹配焊接接头热影响区中心裂纹驱动力的影响,总结在性能不均匀因素影响下热影响区中心裂纹驱动力的变化规律.(4)构建适用于非匹配焊接接头热影响区裂纹断裂评定的失效评定方法.在含缺陷结构完整性评定标准(R6)的基础上,以非匹配焊接接头简化模型及等效材料力学分析模型为基础,并计入热影响区的力学性能及几何尺寸等影响因素,综合研究性能不均匀因素对非匹配焊接接头的无因次应力强度因子Kr、无因次载荷Lr及非匹配焊接接头当量应力一应变曲线的影响规律,构建出与性能不均匀相关的非匹配焊接接头热影响区中心裂纹失效评定曲线,找出含热影响区裂纹非匹配焊接接头的工程通用失效评定曲线,并由此建立非匹配焊接接头热影响区裂纹断裂的评定方法.综合上述计算和分析结果,通过对含热影响区裂纹压力容器非匹配焊接结构的案例分析,参照R6的缺陷评定程序,根据不同材料组配和几何尺寸变化时对非匹配焊接接头热影响区裂纹断裂的影响,将与性能不均匀相关的失效评定曲线应用到压力容器焊接接头断裂评定中,得出了压力容器非匹配焊接接头热影响区裂纹评定方法,应用该方法到工程实际的压力容器非匹配焊接接头热影响区裂纹中,开展结构完整性评定,完善了非匹配焊接接头的结构完整性评定技术.

第三篇压力容器焊接论文范文模板：多丝埋弧焊热源模型与焊缝成形的模拟研究

多丝埋弧焊有着较高的熔敷率与生产效率,逐渐成为管线钢焊接与压力容器焊接的主要焊接工艺,然而多丝埋弧焊工艺参数确定仍需通过进行反复的试验才能确定.目前多丝埋弧焊热源模型参数确定方法主要为试算,由于研究人员的经验及时间限制,容易引入人为误差,很难保证热源模型的精度,同时在另一方面又增加了开发成本.为此,急需设计一种更为合理的热源模型以及获得其参数的方案,以降低在试算过程中引入的人为误差.反演计算作为一种“由果及因”的算法,能够在输入参数与结果参数之间的映射关系尚不明确的情况下根据结果参数确定对应的最适合的输入参数.将反演算法引入至焊接热源模型参数的确定工作,可以提高数值模拟的精度,减少工艺试验,节约开发成本.然而反演计算的结果基于试验结果,无法获得未经试验的工艺参数条件对应的热源模型参数,从而导致计算结果离散化.对于未经试验的焊接工艺参数,采用智能优化算法能够对反演结果进行扩展,并使计算结果连续化,从而能够获得在一定范围内的任意工艺参数组合所对应的热源模型参数.经过反演算法与智能优化算法的共同计算,能够直接获得不同焊接工艺参数所对应的热源模型参数,将焊接模拟的试算工作量大大降低,并大幅提升了模拟的精度.本文采用这一方案,将多丝埋弧焊的焊缝成形参数预测误差控制在5%以内.

为进行反演算法与智能优化算法对热源模型参数的预测,首先进行了焊接工艺试验.设计了一种全新的热物理性能测量的方法,通过模式搜索法获得了母材以及埋弧焊剂随温度变化的的热导率及热容等热物理性能.对多丝埋弧焊的焊缝成形测量方法进行了设计,并采用调整焊接工艺参数的方式,获得了不同工艺条件下的多丝埋弧焊焊缝成形结果.焊缝成形结果采用熔宽、母材上表面2mm深度处熔宽、熔深以及余高四个参数进行描述.对送丝速度随焊接工艺调整后的变化规律进行了测量与总结,发现送丝速度与焊接电流呈较好的线性关系.

在对目前已经提出的热源模型进行总结的基础上,对现有的热源模型进行了分析与改进.通过对双椭球模型的参数敏感性测试与参数回归,获得了通过焊缝成形结果获得双椭球热源模型参数的回归公式.在对热源模型进行进一步的分析后,提出了一个新的面-体热源复合模型.在这个新的复合热源模型中,面热源基于高斯热源,并根据双椭球热源的构想,对高斯面热源进行了改写.针对多丝埋弧焊,对复合热源进行了分段改写,使其能够在任意焊丝间距的条件下使用.此复合热源考虑了电弧倾角对热源的影响,以模拟在焊接过程中不同电弧倾角对焊缝成形结果的影响.

基于上述工作,对于常用的多丝埋弧焊焊接工艺参数采用反演算法热源模型参数进行了研究.对于提出的面-体复合热源,讨论了其参数的敏感性,并基于敏感性分析结果,对热源模型进行了相应的简化.根据多丝埋弧焊热源模型的特点,采用模式搜索法作为反演算法进行由果及因的分析.针对热源模型参数数量级差异的问题,对模式搜索法进行了改进,并采用改进后的模式搜索法获得了不同焊接电流与电弧电压条件下的热源模型参数.同时,研究了在不同坡口、板厚、焊接速度、散热条件以及筒体纵缝焊条件下等因素对焊缝成形结果带来的影响.

反演算法只能获得已经经过试验的工艺条件所对应的焊接热源模型参数,为将反演算法获得的热源模型参数加以推广,分别采用最小二乘法拟合、神经网络、支持向量回归机对反演算法获得的热源模型参数进行了函数拟合.发现最小二乘法拟合对单丝焊的预测结果较为准确,而双丝焊的预测结果则出现了较大的偏差.神经网络的预测结果与验证试验的结果普遍较为接近,是一种较为优秀的参数推广方案.支持向量回归机由于其算法中未知参数较多,对热源模型参数预测的结果误差较大.利用三丝埋弧焊验证试验,将参数推广获得的热源模型参数加以验证,发现参数推广方案能够很好的获得多丝埋弧焊的热源模型参数,并通过有限单元法计算获得相应的焊缝成形结果.

为分析在多丝埋弧焊过程中焊剂的影响以及焊缝成形与熔池内流动状态,根据流体力学的基本方程,构建了埋弧焊在受到重力模型、电磁力模型、能量传输模型、熔化-凝固模型以及表面张力模型等控制的熔滴过渡与熔池流动模型.采用熔池流动行为模型,对三丝埋弧焊的焊缝成形进行了模拟.讨论了表面张力大小、表面张力温度系数、接触角以及送丝速度对焊缝成形的影响.最后获得的三丝焊焊缝成形参数与实际焊接结果相比误差为2.76%.

第四篇压力容器焊接论文范例：承压设备调质高强钢再热脆化机理与风险控制方法研究

调质高强钢的应用是压力容器大型化和轻型化的重要技术手段之一,再热脆化及裂纹是设计制造必须面对的一个重要问题.本研究以07MnNiVDR为主要研究对象,详细研究了其再热脆化与裂纹敏感性,探讨了其再热脆化与裂纹产生机理,分析了焊接与热处理工艺参数对再热裂纹产生的影响.

研究表明采用大热输入焊接是07MnNiVDR钢产生再热脆化与裂纹的工艺原因.该钢中碳及合金元素含量相对较低,焊后再热过程中引起的沉淀硬化不明显,一般不至于引起明显的再热脆化和产生再热裂纹.但是,当焊接热输入增大以后,由于晶粒的过分长大,使得晶界总面积显著减少,Cr、Mo、V等元素在再热过程中会明显沿晶界聚集形成碳化物,这将导致晶界附近形成合金元素的“贫化层”,造成晶界强化机制相对不足,变形集中于晶界,从而表现出再热脆化.再热温度较低时,碳化物沉淀析出困难,不会形成明显的“贫化层”,而较高的再热温度下,“贫化层”会由于合金元素的扩散而被削弱,因此,“贫化层”的存在有一个温度区间,对应着再热脆化的敏感温度区间.合金元素含量高时“贫化层”相对难以形成,再热脆化敏感温度相应较高,07MnNiVDR钢由于合金元素含量较低,较易形成“贫化层”,因而敏感温度相应较低,试验表明在600℃左右.

杂质元素P在晶界的偏聚进一步恶化了“贫化层”的性能,会造成更严重的脆化,有效地控制P含量虽不能避免再热脆化,但减轻了脆化的程度,有利于避免再热裂纹的产生.相对于早期的CF-62钢,试验材料P含量约降低了一半,同时增加了Ni改善其韧性,因此,其焊接结构产生再热裂纹的风险有所降低.

A*E压力容器用低合金调质高强钢SA543作为对比材料作了类似的研究,试验结果验证了07MnNiVDR钢再热脆化机理的推断.该材料亦具有一定的再热脆化倾向,由于其稍高的合金元素含量使得其敏感温度相对略高,但产生再热裂纹的风险却较07MnNiVDR高.

为避免承压设备设计与制造中的盲目性,改变部分国产承压设备事故率高、可靠性低的状况,有必要采用基于风险的设计制造来指导合理生产,及时有效地控制设备和生产的风险水平.本文以国产07MnNiVDR钢为例,分析了调质高强钢制承压设备全寿命过程中可能产生的风险,提出了在生产制造早期对再热脆化风险进行控制的措施,推荐了试验材料的焊接和热处理工艺参数,研究结果已取得成功应用.

第五篇压力容器焊接论文范文格式：管子与管板连接接头的强度和密封性能研究

目前我国已经成为制造大国,但却不是制造强国,特别是在石油、化工、能源等工业制造领域.管壳式换热器在这些工业领域中有着广泛地应用,而换热器中管子与管板的连接接头(包括胀接接头、焊接接头以及胀焊结合接头)是制造过程中数量最多、变形最复杂、使用过程中失效最为频繁的地方.因此,对管子与管板连接接头的强度和密封性能的研究有着广泛的工业应用价值和较大的理论研究意义.

本论文首先通过试验获得了接头相关材料的应力应变曲线,为随后的非线性数值模拟取得了材料性能数据,从材料角度保证了计算结果的正确性.

其次,论文对液压胀接接头、焊接接头、胀焊结合接头进行了接头强度的试验研究和数值模拟分析,重点对比研究了这些接头在常温下拉脱力的大小和失效形式.在本论文研究的参数范围内发现：胀接接头的拉脱力远小于焊接接头的拉脱力,约为其大小的1／6-1／5,即焊接接头承载能力明显高于胀接接头.焊接、先焊后胀以及先胀后焊这三类接头的拉脱力相差较小,且焊接接头的拉脱力还略大于后两种情况,说明这三种接头的轴向连接强度并没有本质区别；胀焊结合接头中胀接压力大小对拉脱力影响不大.焊接接头拉脱破坏时,其断裂面沿着管子轴线方向,并且紧贴管子外表面,为剪切破坏；胀焊结合接头拉脱破坏时表现为接触面首先分离,然后焊缝才开裂,且与焊接接头破坏形式基本相同.论文的数值模拟结果和试验结果非常吻合.

然后,论文对先胀后焊接头的形成过程进行了模拟.先胀后焊接头在胀接后管子与管板接触面上将有残余接触压力存在,随后的焊接所产生的热载荷将对该残余接触压力产生影响,同时接触面上的接触状态也将影响焊接热载荷的分布和传递,即他们是相互影响的.本文通过热-固(热-结构)结合分析计算了焊接温度从室温20℃升至1500℃又降回到20℃时,各个温度下接触面上的残余接触压力.热分析考虑了辐射和对流,且假设金属材料的热属性相同但随温度变化.结构分析中常温材料弹塑性应力应变曲线采用材料的真实拉伸试验曲线,其他温度下的材料弹塑性曲线进行了适当、合理的假设.计算结果表明,胀接后再焊接,若不考虑焊接引起的材料组织结构的变化,在热弹塑性范围内,管子与管板间的残余接触压力随温度发生了较大的变化,特别是在温度较高时离焊缝较近的上密封环带峰值压力几乎消失,下密封环带峰值压力也所剩无几,但恢复到室温后,残余接触压力最终没有明显变化,或者说依靠胀接残余接触压力所建立的密封性能和抗拉脱能力都没有明显变化.此结果也说明,胀焊结合接头的连接形式是合理的,是能够提高接头的使用可靠性和长期性的.

最后,为了模拟液压胀接接头在工作环境中的密封性能,本文还计算了管程、壳程流体压力不同、温度不同,以及接头整体温度高低对密封环带上最小残余接触压力的影响.计算结果表明,在相同的胀接压力下,若管程工作压力高于壳程工作压力,接头密封性能增强,且上密封环带受压差的影响大于下密封环带.在相同的胀接压力下,若管程工作温度高于壳程工作温度,由于管板上下表面分别接触的是管程介质和壳程介质,上密封环带数值明显减小,下密封环带数值明显增大,接头密封性能增强.反之,若管程温度低于壳程温度,接头密封性能略有减弱.在相同的胀接压力下,若管、壳程的温差恒定,随着流体温度的升高,接头密封性能略有下降.

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压力容器焊接引用文献:

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