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压力容器弧焊成型形变数值模拟与工艺优化研究

作者2019-03-29 15:05未知
随着近现代石油化学产业的快速发展,压力容器也越来越多的被广泛应用于各行各业,甚至成为生产中的主要设备。压力容器在使用时受一定压力的影响,常在高温、高压、腐蚀、真空的环境下工作,一旦发生危险,其造成的人员伤亡、经济损失及环境污染等后果不可估量,因而对压力容器的生产制造及安全性能要求十分苛刻。焊接是压力容器生产过程中的主要技术,焊接变形常常导致压力容器发生疲劳破坏,大大影响了使用年限。所以,有效控制和减小压力容器的焊接变形是急需解决的关键问题之一。本文以克拉玛依市某压力容器制造企业将要生产的二类中压蒸汽凝结水罐为研究对象,运用Visual-Environment软件调用Sysweld求解器,选用双椭球热源模型,进行了焊接变形模拟分析。通过数值模拟仿真,得到了压力容器温度场和应力变形场模拟结果。从温度场的分布云图可以看出,熔池沿焊接方向始终呈现出椭圆形,与预设的双椭球热源一致。随着焊道层数的增加,热量逐层积累,每层焊道的最高温度也随之增加。不均匀的温度场致使焊接残余应力集中分布在焊缝区域,残余应力的集中分布造成压力容器变形较大。压力容器筒体焊接完成后,通过筒体的校直与校圆发现,筒体的最大直线度误差为1.4249mm,圆度误差为1.5828mm,在允许范围之内。压力容器的总体变形最大值为1.6308mm。为了进一步减小焊接变形,提高生产质量和生产效率,本文对压力容器焊接工艺进行了优化。通过焊接顺序优化、环缝焊接起点优化、多维度优化发现,多维度优化后,压力容器焊接变形最大值为1.4336mm,明显减小了焊接变形。
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