基于DEFORM的异种金属管复合塑性流动连接过程的数值模拟

为满足生产中对异种金属管材连接的需要,基于塑性流动原理,提出了一种新的异种金属管连接技术——复合塑性流动连接。运用Deform-3D软件对铝合金LY12和紫铜T2管材的连接建立了连接区的金属塑性流动模型并进行了数值模拟,分析了连接时的金属流动规律。结果表明:在连接过程中,旋压头及动态模具的联合作用对连接区域的金属塑性流动起关键作用,且其流动规律受联合作用的控制。

磁脉冲连接铜铝管接头组织与性能研究

采用磁脉冲连接能够实现铜/铝合金异种材料管接头的连接。连接工艺为搭接间隙1 mm,放电电压8 000 V。利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、显微硬度、抗拉强度等测试方法对铜/铝合金接头进行研究。结果表明,连接接头存在波动的过渡区,在结合界面产生了脆性化合物CuA12。接头的显微硬度分析显示过渡区的硬度高于两侧母材和无过渡相的交界面的硬度。断裂发生在较弱母材铝合金侧。

异种钢焊接接头的焊接残余应力及其松弛行为

利用有限元软件ABAQUS模拟了V形坡口异种钢对焊接头的多道焊工艺过程及残余应力场,并考虑了温度相关的材料性能、周边对流、辐射散热、局部塑性变形以及过渡焊层等影响因素。在此基础上,进一步分析了焊接管道焊接残余应力场在循环应力载荷下的应力松弛行为。结果表明,焊后残余应力在堆焊处较大,其值约为焊缝处最大值的1.23倍,且在承受初始的5次循环载荷后,焊接残余应力松弛到稳定状态。

海水管系中异种金属管道耦接腐蚀模拟研究

目的 研究船舶海水管系中常见异种金属管道之间的电偶腐蚀问题。方法 使用COMSOL Multiphysics软件,模拟研究紫铜(TP2Y)/#20钢、B10铜合金/921A钢、921A钢/锡青铜(XQT)耦接管道在3.5%NaCl溶液中管道内表面的电位、电流密度分布规律及耦接60 d后的电偶腐蚀状况。结果 异种金属管道耦接情况时,紫铜、B10铜以及锡青铜管道作为电偶腐蚀偶对中的阴极而受到保护,20号钢和921A钢管道为阳极,发生电偶腐蚀。当紫铜/20号钢管道耦接时,紫铜管道受保护长度距离耦接处约425 mm,而20号钢管道的电偶腐蚀长度距法兰耦接处约500mm;当B10铜合金/921A钢耦接时,B10铜合金管道受保护长度约500 mm,921A钢管道受到电偶腐蚀的长度约780 mm;当921A钢/锡青铜管道耦接时,锡青铜管道受保护长度约620 mm,而921A钢管道电偶腐蚀长度约820 mm。模拟结果还表明,当耦接时间达60 d后,紫铜与20号钢管道耦接时,20号钢管道内壁靠近处的腐蚀深度最大约为5.57μm;B10与921A钢管道耦接时,921A钢管道内壁的腐蚀深度达到8.31μm;锡青铜与921A钢管道耦接时,921A钢管道内壁的腐蚀深度最大约为8.48μm。结论 异种金属管道的电偶腐蚀与异种金属之间的电位差密切相关。同时,在电偶腐蚀过程中,还易造成管道电位宏观分布的不均匀性,最终可能形成宏观电位差导致的腐蚀问题。

异种金属管道焊缝的修补焊残余应力

研究了异种金属焊接管道在修补焊前后残余应力的演化,以了解核电厂管道在修补焊后是否满足抗应力腐蚀开裂的要求。采用手工焊和自动焊技术进行了SA106B钢与Inconel 600合金异种金属管道的对接焊,在对原始焊缝进行了局部的打磨后,分别采用焊条电弧焊和钨极氩弧焊技术对打磨处进行了修补焊接。采用轮廓法对管道修补焊后状态下的环向和轴向焊接残余应力进行了测量,得到了管道的焊接残余应力分布。通过对异种金属管道修补焊接头的残余应力分析,确认了修补焊后最大残余应力小于415 MPa,可以满足相关抗应力腐蚀开裂的要求,研究结果对开展核电厂管道修补焊有较高的参考价值。