【摘 要】
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TA2-Q345复合板同时具备了钛的耐腐蚀性和钢的高强度,所以TA2-Q345复合板在压力容器中的用量逐年增加。压力容器都是在高温、高压甚至腐蚀性介质的环境中工作,但在制造过程中所产生的焊接残余应力会直接影响压力容器在高温、高压以及腐蚀性介质中的工作寿命。因此本文基于热弹塑性理论,利用ANSYS有限元软件模拟研究TA2-Q345复合板在不同焊接工艺下焊接的温度场和应力场,获得TA2-Q345复合板
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TA2-Q345复合板同时具备了钛的耐腐蚀性和钢的高强度,所以TA2-Q345复合板在压力容器中的用量逐年增加。压力容器都是在高温、高压甚至腐蚀性介质的环境中工作,但在制造过程中所产生的焊接残余应力会直接影响压力容器在高温、高压以及腐蚀性介质中的工作寿命。因此本文基于热弹塑性理论,利用ANSYS有限元软件模拟研究TA2-Q345复合板在不同焊接工艺下焊接的温度场和应力场,获得TA2-Q345复合板焊后接头各个区域的应力分布特点。同时,分析了不同焊接工艺对焊接TA2-Q345复合板的组织与力学性能的影响规律。有限元计算结果表明,焊接盖板焊缝第一道打底焊时分别用自熔和填丝的方法得到的焊接温度场不存在明显的差异,但与填丝相比,焊接盖板焊缝第一道打底焊时采用自熔工艺,可以得到更小的残余应力;随着线能量的增大,可以得到温度更高的温度场结果以及焊后的残余应力也有所上升。显微组织观察结果表明,焊接线能量较小时,TA2-Q345复合板界面处的组织呈被挤压的纤维状,随着线能量的增大,变形纤维组织逐渐消失,同时晶粒粗化;小线能量下,焊接的垫板焊缝组织主要为粗大锯齿状α相和板条状β相,而大线能量条件下,组织主要以α-Ti为主,随着线能量的增大,晶粒也逐渐出现粗化和等轴化。力学性能测试结果表明,复合板界面显微硬度值的变化趋势为,界面处显微硬度明显大于两侧复层和基层组织的显微硬度:随着焊接线能量的增大,整体硬度呈上升趋势。随着焊接线能量的增大,复合板焊接接头的抗拉强度及剪切强度均逐渐降低。综合显微组织和力学性能试验结果,可以认为,焊接盖板焊缝第一道时采用自熔的方法,焊接线能量:垫板焊缝16.26kJ·cm-1、盖板焊缝第一层18.08kJ·cm-1、第二层17.87kJ·cm-1,是较优的焊接工艺。
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