[发明专利]超大型压力容器局部焊后热处理焊接应力与变形调控方法

说明书

本发明公开一种超大型压力容器局部焊后热处理焊接应力与变形调控方法，包括以下步骤：根据不同插入件类型选择合适的分段对称热处理方案；加强结构沿焊缝切线方向垂直焊缝进行布置，并确定具体加强结构的材料、数量及尺寸；在上述步骤的基础上，通过有限元建模分析，在应力和变形水平达到工程要求后对加强结构的关键位置进行校核，并确定实际加强结构焊接方式。通过有限元建模优化，验证了采用分段对称热处理的基础上，实施强化结构对超大型压力容器局部焊后热处理焊接应力与变形得到有效调控，并提出了强化结构数量及尺寸选择的依据。本发明可对如何调控超大型压力容器局部焊后热处理焊接应力与变形提供方法指导。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体地说是涉及一种超大型压力容器局部焊后热处理焊接应力与变形调控方法。

背景技术

超大的、大壁厚的压力容器是由很多板拼焊而成的，厚板焊接按照规范要求对焊缝进行焊后热处理。对于小型的容器可以进行炉内整体热处理或通过人孔在容器内部点火进行热处理。对于尺寸较大的容器显然是不可能的，标准规范已不再适用，而目前还没有标准豁免热处理。根据实际情况可以进行局部热处理，是一种可行的方案。然而，对于大型容器，局部热处理的面积越大，由于高温下材料性能下降，产生的变形也会增大；实际中的插入件与筒体是不等厚度的焊接。现有的工程案例表明，对此类焊缝进行局部热处理时，由于产生过大的径向变形，厚板与薄板相连的焊缝处发生较大的角变形而存在着严重变形不协调，导致开裂现象的发生。如何调控局部焊后热处理焊接应力与变形显得格外重要，对于确保大型压力容器的完整性具有重要意义。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供一种超大型压力容器局部焊后热处理焊接应力与变形调控方法。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种超大型压力容器局部焊后热处理焊接应力与变形调控方法，包括以下步骤：

(1)超大型压力容器局部焊后热处理焊接应力与变形调控

步骤1：根据不同形状的插入件类型选择合适的分段热处理方案；

步骤2：在筒体外侧沿焊缝切线方向垂直焊缝布置加强结构，并确定具体加强结构的材料、数量、尺寸及布置方式；

步骤3：在上述步骤的基础上，通过有限元建模及模拟分析，在应力和变形水平达到工程要求的合理范围内的基础上进行加强结构尺寸的优化确定；

步骤4：对加强结构的关键位置进行校核，并确定实际加强结构焊接方式；

(2)加强结构的有限元建模优化及验证

步骤5：利用三维造型软件建立筒体模型导入到ABAQUS中，配合有限元建模功能建立加强化结构的三维实体模型；

步骤6：在有限元软件中建立强化结构的Part，在装配模块中通过平移、旋转及布尔运算完成加强化结构模型的建立；

步骤7：对所建立的模型进行切块操作，切出重点研究的区域；

步骤8：将焊缝区和母材区进行分割，并选取合适的截面进行焊道的划分；

步骤9：按照模型尺寸和焊缝尺寸确定整体种子，完成整个模型网格划分，并对网格质量进行检查，不存在错误且警告值小于10％时所画网格合格；

步骤10：创建每道焊缝单元的集合；首先对整个焊缝选择一个集合命名为Weld-0，接着对每道焊缝进行命名，如Weld-1表示第一道焊缝，Weld-1-1表示第一道焊缝的第一段，以此类推，Weld-1-n表示第一道焊缝的第n段；创建热处理面集合；

步骤11：定义焊接及热处理工艺幅值曲线；

步骤12：完成上述网格划分和集合选择之后，进行温度场的计算；定义材料的材料属性以及计算温度场所需要的常量；