焊接预热和后热的理论及应用

1、 焊接预热和后热的理论及应用 摘要：裂纹直接影响焊接部的正常使用，是钢结构焊接过程中非常严重的工艺缺陷，焊接裂纹不仅发生在焊接过程中，还具有一定的潜伏期，有时在焊接结束后再次加热过程中出现。焊接缝有多种零件、大小、形状、原因和机制。本文基于焊接预热和后热的理论及应用展开论述。关键词：焊接；预热和后热；理论及应用引言在复杂结构逆向工程中，为实现对现实模型的数值重构，消除由建造、测量、计算等因素带来的误差影响，需反求数值模型的设计参数，实现重构后的数值模型和实际结构间具有一致性。随着限元法在复杂工程结构力学分析的广泛应用，基于有限元法的数值模型重构成为研究热点。1焊接应力的产生众所周知，焊接构件在

2、焊接过程中会对焊接连接产生应力，形成复杂的应力场，焊接件可以在自由状态下相互平衡，在约束状态下重叠，导致应力集中，应力超过材料强度，导致焊接件变形，焊接区域裂纹。此应力场由以下应力组成:(1)焊接、热影响区和母材是加热和冷却过程中因膨胀和收缩而形成的热应力。(2)焊接接头的非均匀组织变形和组织非体积差异引起的组织应力；(3)由于焊缝约束到焊接件的刚度，无法产生弹性或塑性变形而产生的约束应力；(4)焊接中氢未逸出，在焊接冷却后压缩，施加在焊接金属上的拉伸应力。2结构参数修正含焊接残余应力的结构模型参数修正是在考虑焊接残余应力对结构振动特性影响后，将焊接残余应力参数从数值模型中消除，使其对结构振动

3、特性的影响通过其他设计参数的修正来体现。通过修正有限元模型的设计参数，使重构数值模型振动特性趋近于含焊接残余应力的模型，真实反映焊接残余应力对结构振动特性的影响。结构模型参数修正实质上是一种结构优化的逆问题。在参数修正中，分别获得无预应力有限元模型与含预应力有限元模型在相同工况下的力学特性(频率、振型等)的误差函数，以此为基础重构无预应力有限元模型，通过结构优化设计使误差函数最小。固有频率是结构的固有特性，固有频率对结构刚度变化十分敏感。在中低段，基于固有频率的结构参数修正可写成非线性最小二乘法问题。3焊接模型验证设计焊接工艺是传热的不平衡过程，其中焊接工艺的数值模拟是温度场控制方程和力场控制

4、方程。在焊接模拟过程中，您可以透过模拟计算焊接过程的温度分布来决定物理过程变更的应力分布栏位。在炼油厂，通常有一些复杂的坡口焊缝，既用于管道焊缝，也用于设备焊缝。但是，由于测试条件，无法完全验证复杂焊接仿真的结果。此外，在实际设计工作中，检查所有模拟是不切实际的。为了确保熔接件复杂模拟的精确度，会执行简单检查，并使用相同的方法模拟复杂的取样。(1)使用gh热源模型可以模拟手动射箭焊接，仿真结果几乎真实。(2)预防措施可有效降低焊缝残馀应力峰值和焊缝热区应力集中程度。(3)采用相应的有限元方法创建模拟边界条件，允许对焊缝的提取应力和复杂应力进行数值计算，在应力引发异化的情况下，可将其用作管道和设

5、备设计的基础。您也可以检阅焊接流程并提出设计建议。4裂纹的检测和解剖焊后48小时后对试样进行裂纹检查和分离。可以用眼睛和放大镜检查焊接接头表面和横截面上的裂纹。分离步骤和分离率分别计算:(1)敲击焊接泥，清洁焊接表面的污垢，并用较小的放大镜观察焊接表面。记录并记录焊缝表面粗糙度。(2)用圆盘刀具将试验焊接切割成六个等宽的圆盘，检查并记录五个断面裂缝的深度。(3)计算表面裂纹的发生和横断面裂纹的发生。5焊接裂纹预防措施预防工作可以(1)通过规范焊接步骤减少变形发生率。例如，在焊接过程中，可以焊接主焊缝，然后焊接辅助焊缝，首先焊接对接焊缝，然后焊接焊缝角焊缝。(2)对于焊接尺寸较大的某些设备，使用

6、分段、分层、间断焊接方法，并可以有效地控制电流、速度和方向。(3)设计时，应确保钢装置各部分的刚度和焊缝均匀放置，对称设计焊缝，以最小化相交和高密度焊缝的发生。(4)焊接时，经常要均匀地翻转工件，使钢构件的变形相互抵消。(5)手动焊接长位置时，必须使用分段焊接方法从焊接件中间慢慢焊接到两端，使焊接件的放置对称，以避免温度分布不均，从而导致变形。(6)对于大型不对称零件，可以焊接小工件，完成单框架校正后，开始对整个零件进行装配焊接。(7)部分焊接工件容易发生边变形，可以提前变形，焊接端口高后焊接柔软，钢焊接更加顺畅。(8)还应使用外部焊接加法提高工件的刚度，减少焊接变形，并将加号固件放置在收缩应

7、力的背面。6预热温度的确定焊接接头的氢含量、管接头依赖性的应力状态以及钢的硬化性是影响所有三个因素的高强度钢焊接冷裂纹的三个主要因素。为此，文献1介绍了通过计算钢的碳含量和蠕变灵敏度来确定最低温度的各种方法。本文列出了各种计算公式，如有必要，您可以从中进行选择。因为这些公式大多只考虑钢的化学成分，所以选择焊接材料和焊接工艺的影响不会被考虑在内，只能用于估计热温度。预热只是一种冷却速度，当焊接工艺中的实际冷却速度低于钢的临界冷却速度时，通过计算特定钢的临界冷却速度可以防止大理石织物变形。冷却速度计算公式可用，可能会影响速度。只有熔接件a的原始均匀温度和熔接联珠hn的能量密度表示熔接中心温度范围内

8、较高的值和较低的冷却速度。sch调整范围根据焊接规范进行限制，因此只能调整剩馀焊接件的初始温度。该文档还介绍了四种计算热前温度的方法。此外，计算或估计的预防性温度(包括文档中建议的温度)应由焊接工艺测试确定。通过比较不同工艺中焊缝的组织、硬度、抗拉强度、冲击强度和冲击强度，可以研究不同工艺参数对焊缝性能的影响。1)通过焊前预热和焊后热处理改善组织分布。2)焊接前预热可大大提高焊接接头的硬度。但是，焊后热处理降低了一侧的硬度，允许结晶，降低了残馀应力。3)其他方法不会影响接头的抗拉强度。4)焊接前后的预热大大提高了管接头的强度，焊接前的预热大大提高了焊缝热效应领域的冲击强度。结束语目前焊接结构大

9、、复杂、参数高，低合金高强度钢的焊接冷裂纹问题也成为亟待解决的课题。焊前预热被广泛用作预防冷裂的重要手段。随着材料的开发，工艺研究的深入，发现预热有局限性和不足，随后的热量比预热有更多的优点，但目前的研究和应用还不够。因此，必须分析预热和后热对焊接热循环的影响，并比较它们对冷却分割元素的影响。参考文献1董中波,邹德辉,严生平,余宏伟,战国锋,易勋,鲍海燕,梁宝珠.一种低预热温度焊接的620mpa级高性能桥梁钢及其制备方法p.cn110541117a,2019-12-06.2魏守盼,李柏松,黄华强.q690d低合金调质高强钢焊接冷裂纹敏感性研究j.金属加工(热加工),2019(12):12-14.3范霁康,彭勇,徐俊强,李晓鹏,杨东青,周琦,王克鸿.一种通过实时多束流预热减小工件焊接变形的电子束焊接方法p.