焊接钢管高频感应加热的残余应力和组织演变

韩毅¹，肖瑶¹，闵祥玲²，于恩林¹，李大龙¹，高颖³

1. 燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心2. 中国石油集团渤海石油装备制造有限公司研究院3. 河北科技大学材料科学与工程学院

摘 要：随着中国钢铁、冶金与电磁等交叉学科的快速发展,焊接钢管产量及质量日益提升。高频感应加热是生产焊接钢管的核心工序,获取更加精确的焊管高频加热过程的应力分布和微观组织演化规律,是进一步提升焊管品质的关键要素和学者们关切的问题。综合考虑热传导和微观组织转变对应力的影响,针对高频焊管特有的沙漏形热源形貌,定量分析了焊接热影响区微观组织演变过程和残余应力的分布规律,获得了考虑热应力和组织应力的残余应力分布。发现该应力特点为在焊缝附近轴向残余应力较大,最大等效残余应力出现在距焊缝中心1/2壁厚处的热影响区,在壁厚方向管材内部的中间层的残余应力较大,且应力分布与反映高频焊接热源形貌特征的加热温度峰值和加热温度宽度相关。而在焊缝中心处,未考虑组织变化的等效残余应力值是考虑组织变化的1.3倍。掌握焊管高频焊接应力和组织演变的特点和规律,可为优化高频焊接工艺提供理论依据,对提升高频焊管质量具有重要意义。

关键词：焊管;高频焊接;残余应力;应力场;组织演变;