【摘 要】
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天然气输送管道长期在冻土区、戈壁等复杂地形服役,巨大的温度变化使管材产生不可忽视的变形,甚至造成焊接接头断裂,因此燃气运输领域对管材接头质量提出更高要求。目前情况下,工厂大多通过集中式感应加热对管材焊接部分进行热处理,这种方法往往会造成管材焊缝处壁厚方向温差过大,而较大的温差会影响焊缝质量。本文通过双热源感应加热的热处理方法,对焊接管材的焊接部分进行感应加热,旨在揭示感应加热中复杂影响因素对焊缝性
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天然气输送管道长期在冻土区、戈壁等复杂地形服役,巨大的温度变化使管材产生不可忽视的变形,甚至造成焊接接头断裂,因此燃气运输领域对管材接头质量提出更高要求。目前情况下,工厂大多通过集中式感应加热对管材焊接部分进行热处理,这种方法往往会造成管材焊缝处壁厚方向温差过大,而较大的温差会影响焊缝质量。本文通过双热源感应加热的热处理方法,对焊接管材的焊接部分进行感应加热,旨在揭示感应加热中复杂影响因素对焊缝性能的影响,减少管材壁厚温差提高焊接质量。本文的主要内容包括:基于ANSYS有限元软件建立管材环焊的数值模型,涉及电-磁-热-力多场耦合,分析了管材环焊感应加热的温度分布。在此基础上,利用DEFORM软件实现了金属管材的挤压焊接,最后在ANSYS有限元软件中进行管材热处理,建立耦合模型并通过分析集中式感应加热对于金属管材壁厚方向温度的影响。为了有效缩小金属管材焊缝处壁厚方向的温差,对金属管材采用双热源法进行感应加热,并采用加热冷却再加热的工艺方法,得到焊后管材热影响区和焊缝处的温度场分布,并深入地探究了管材焊缝内部温度场和应力场分布的规律。探究了管材双热源法感应加热工艺过程中几何参数(两线圈间距、线圈与金属管材间距以及加热角度)和电参数(电流密度及频率)不同时对焊缝及热影响区温度的影响。并且对金属管材双热源感应热处理之后的应力场也进行了模拟分析。对管材焊接及双热源的热处理数值模型进行实验分析,利用测温实验的结果验证了管材双热源加热的温度场仿真结果的准确性;运用盲孔法检查管材双热源感应加热时的应力场仿真结果的精确性。
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