X65管线厚板控冷残余应力的数值分析
来源期刊：材料科学与工艺2012年第5期
论文作者：张德丰 陆建生 吕建国 宋鹏
文章页码：101 - 105
关键词：管线;控制冷却;残余应力;热力耦合;有限元;工艺;相变效应;
摘 要：为研究X65管线厚板控制冷却时板厚方向的残余应力,通过开发线性混合热膨胀模型、拓展Avrami相变动力学模型和应用Leblond模型建立了热力耦合有限元模型,用该模型研究了控冷工艺、相变效应对残余应力的影响.结果表明:当上表面层流冷却系数由1 mW/（mm2.K）分别增至2、3 mW/（mm2.K）而下表面维持1 mW/（mm2.K）不变时,上、下表面与心部两侧的平均温差由0℃分别增至9、10℃,上表面一侧的拉应力峰值锐减188 MPa,并使上表面和心部附近的拉、压应力峰向下表面方向大幅迁移,即上下表面的不对称控冷加剧了板厚方向温度和残余应力的不对称分布;实际控冷工艺下,相变效应通过产生拉、压应力峰值分别为779、-454 MPa的应力而显著影响板厚方向的残余应力.
张德丰1,2，陆建生1，吕建国3，宋鹏1
1. 昆明理工大学材料科学与工程学院2. Montanuniversitt Leoben Institute of Mechanics,Leoben 87003. 昆明理工大学应用技术学院
摘 要：为研究X65管线厚板控制冷却时板厚方向的残余应力,通过开发线性混合热膨胀模型、拓展Avrami相变动力学模型和应用Leblond模型建立了热力耦合有限元模型,用该模型研究了控冷工艺、相变效应对残余应力的影响.结果表明:当上表面层流冷却系数由1 mW/（mm2.K）分别增至2、3 mW/（mm2.K）而下表面维持1 mW/（mm2.K）不变时,上、下表面与心部两侧的平均温差由0℃分别增至9、10℃,上表面一侧的拉应力峰值锐减188 MPa,并使上表面和心部附近的拉、压应力峰向下表面方向大幅迁移,即上下表面的不对称控冷加剧了板厚方向温度和残余应力的不对称分布;实际控冷工艺下,相变效应通过产生拉、压应力峰值分别为779、-454 MPa的应力而显著影响板厚方向的残余应力.
关键词：管线;控制冷却;残余应力;热力耦合;有限元;工艺;相变效应;
