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厚壁不锈钢管道全位置焊接过程残余应力与变形分析

站中的大厚壁不锈钢管道焊接具有焊道多、焊接周期长、焊接位置多变等特点,焊接应力变形受多焊道相互影响并在长焊接周期中不断变化,因而研究焊接过程中的变形和应力演化,有助于了解焊接过程中的应力变形影响因素的作用,并且对于优化焊接工艺,以及进一步调整控制残余应力和变形具有重大意义两种焊接位置进行研究,一种是被焊接管道轴线处于水平位置(5GT),此过程会经历多种焊接位置:立焊,仰焊,上坡焊,下坡焊,在各个焊接位置,焊接参数不固定；另一种是彼焊接管道轴线处于垂直位置(2GT),焊接机头沿轨道旋转完成焊缝,焊接参数基本保持不变。机头的水，电，气，采用不缠绕方式，焊矩可以连续旋转配合弧长调节，可实现多层焊接。

焊接线能量对轴向收缩影响至关重要,因而可以通过控制线能量来控制焊接轴向收缩。在前10mm时,无论连续焊还是不连续焊都会产生较大变形,因而要控制好焊接线能量,应采用小的热输入:10mm以后,在保证层间温度要求的前提下,可以进行连续焊接；在填充至2/3坡口厚度后,可以适当加大焊接线能量,以提高焊接效率。全位置自动焊各方向的径向位移量都小于0.3mm。沿焊缝中心厚度上的轴向残余应力分布呈典型的弯曲型,环向残余应力基本上为拉应力,且随距内表面距离的增加环向应力也会增加。在有条件的情况下，管束采用弧焊效果更好，因为其能量集中，热输入少，热影响区小，从而使变形的因素减少。焊接完成后,管道内外表面的环向和轴向的残余应力均表现为拉应力；焊缝及热影响区附近存在较高的拉应力,随着距离的增加,拉应力下降迅速,并趋于一致。固定端和自由端的应力分布趋势有所不同,自由端残余应力值比较低,而固定端南于拘束的存在使得残余应力有增加的趋势。

换热器结构和制造难点

换热器简图如图1所示。该换热器壳体厚度为16 mm，折流板厚度为16miD_，折流板外径为西1 392mm，按照固定管板换热器的一般制造方法，管束的穿管组装是在简体外进行的，这样做穿管容易，等管束的一端管板与折流板穿好管后，再装入简体，组焊管板与简体并组装另一端管板。将送丝速度、焊车行走速度、焊枪振动频率作为三个因变量，置于一个空间坐标系中，以时间作为自变量，以焊接电流、电压作为边界条件，***后得出送丝速度、焊接小车行走速度、焊枪振动频率之间的关系，即空间坐标方程。该设备要求所有折流板除缺口部分外都需与简体焊接，焊角高为6mill，而其折流板的缺口弓形圆缺高度仅有22l mm，无法容纳人的进出，这样折流板就无法在简体外用拉杆组装好后再装入简体内整体组焊，使如何组装管束穿管成为制造难点。