[发明专利]数值模拟P92钢管焊接热影响区宽度的方法

摘要

本发明公开了数值模拟P92钢管焊接热影响区宽度的方法，其中热源模型选取接近实际焊接状态的双椭球热源模型，通过编写程序，实现不同焊接电流下热源沿管道周向移动，真实的模拟了实际焊接状态。取靠近P92端最后一道焊缝外壁节点的温度变化，找出热影响区宽度随焊接电流的变化规律。本发明的方法能够有效的指导实际焊接过程，以获得合适的焊接电流，降低P92在热影响区失效的概率。

主权项

数值模拟P92钢管焊接热影响区宽度的方法，其特征在于，按照下述步骤进行：（1）建立焊接模型并赋予材料热物理系数；（2）模型网格划分；（3）设置参数：流换热系数，初始温度20℃，在Step功能模块中进行分析步设置，每一道焊缝包括激活单元、加热、冷却三个分析步；（4）热源模型选取与焊接实际情况较为接近的双椭球热源，通过fortran语言编写程序实现由直角坐标到柱坐标的变化，同时并调整热源形状参数，前半球椭球按公式（1）计算，后半球椭球按公式（2）计算 q ( x , y , z , t ) = 6 3 f f Q a 1 bcπ π e - 3 x 2 / a 1 2 e - 3 y 2 / b 2 e - 3 z 2 / c 2 - - - ( 1 ) q ( x , y , z , t ) = 6 3 f r Q a 2 bcπ π e - 3 x 2 / a 2 2 e - 3 y 2 / b 2 e - 3 z 2 / c 2 - - - ( 2 ) 其中Q为有效热输入Q=UIη，电流I分别取70A、90A、110A，η为热效率0.8，焊接电压取24V，ff、fr分别为总输入功率在熔池前后两部分的分配指数，ff+fr=2，a1、a2、b、c为热源形状参数，a1、a2为椭球的前后半轴长度，a1、a2之和为焊缝的熔池的长度，b为椭球的宽度，c为椭球的深度；（5）创立并提交分析文件；（6）进行热影响区宽度分析，完成计算后分别读入电流为70A、90A、110A的结果文件，选取外壁P92最后一道焊缝节点的温度分布，做出温度分布曲线，取P92热影响区温度范围为900℃‑1200℃，做实线分别与三曲线相交，以交点为起点做实线与横坐标相交，找出热影响区宽度规律。